【同步】高中物理魯科版(2019)選擇性必修2：第3章第2節(jié)交變電流的產(chǎn)生分層作業(yè)課件

第3章第2節(jié)交變電流的產(chǎn)生123456789101112A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.(多選)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=50sin100πtV。對(duì)此電動(dòng)勢(shì),下列表述正確的有(

)A.最大值是V

B.頻率是100HzC.有效值是V

D.周期是0.02sCD1234567891011122.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)180°角的過(guò)程中,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為(

)B1234567891011123.交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e=Emsinωt,若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍,同時(shí)將電樞所圍面積減小一半,其他條件不變,則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?

)C解析

本題考查交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式e=Emsin

ωt,而Em=NBSω,當(dāng)ω加倍而S減半時(shí),Em不變,故C正確。1234567891011124.

線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO'軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(由上向下看是逆時(shí)針?lè)较?,當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖所示位置時(shí),磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化情況是(

)A.磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都在變大B.磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都在變小C.磁通量在變小,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在變大D.磁通量在變大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在變小D解析

由題圖,設(shè)線框平面與中性面夾角為θ,則有Φ=Φmcos

θ,e=Emsin

θ,因?yàn)棣冉亲冃?所以磁通量變大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變小,故D正確。1234567891011125.(多選)一矩形金屬線圈,繞垂直磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(

)A.此交變電流的頻率為10HzB.此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為VC.t=0.1s時(shí),線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直D.在線圈平面與磁場(chǎng)方向成30°角時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為1VBC1234567891011121234567891011126.(多選)圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中甲電壓按正弦規(guī)律變化。下列說(shuō)法正確的是(

)A.甲表示交變電流,乙表示直流電流B.兩種電壓的有效值相等C.甲電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=311sin100πtVD.甲交變電流的有效值比乙交變電流的有效值大CD123456789101112解析

題圖中兩電壓的大小和方向都隨時(shí)間周期性變化,甲、乙都表示交變電流,A錯(cuò)誤。有效值

只對(duì)正弦式交變電流適用,由兩個(gè)圖像可以看出兩個(gè)交變電流的最大值相等,甲對(duì)應(yīng)的有效值大,所以B錯(cuò)誤,D正確。由題圖甲可知C正確。1234567891011127.如圖甲所示,矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的中心軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化圖像如圖乙所示,若外接電阻R=70Ω,線圈電阻r=10Ω,求:(1)線圈的角速度;(2)通過(guò)線圈的最大電流;(3)電壓表的示數(shù)。123456789101112解析

(1)由題圖乙知,交變電流的周期T=4×10-2

s(2)由題圖乙知,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=100

V答案

(1)50πrad/s

(2)1.25A

(3)61.9V123456789101112B級(jí)關(guān)鍵能力提升練8.(2023福建莆田第一中學(xué)期末)如圖為交流發(fā)電機(jī)的示意圖,矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律為e=311sin100πt(V)。下列說(shuō)法正確的是(

)A.此交變電流的頻率為100HzB.此交流電動(dòng)勢(shì)的有效值為311VC.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大D.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)磁通量的變化率為零D123456789101112解析

此交變電流的頻率

=50

Hz,故A錯(cuò)誤;此交流電動(dòng)勢(shì)的最大值為311

V,有效值為

V=220

V,故B錯(cuò)誤;當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí),通過(guò)線圈的磁通量最大,但是磁通量的變化率為零,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為零,故C錯(cuò)誤,D正確。1234567891011129.(多選)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖甲所示,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.t=0.01s時(shí)穿過(guò)線框的磁通量最小B.該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為πrad/sC.該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=sin100πt

VD.線框平面與中性面的夾角為45°時(shí),電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為22VCD123456789101112解析

由圖像知t=0.01

s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,則穿過(guò)線框的磁通量最大,故A錯(cuò)誤;該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為ω==100π

rad/s,故B錯(cuò)誤;當(dāng)t=0時(shí),電動(dòng)勢(shì)為零,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,故該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsin

ωt=22sin100πt

V,故C正確;線框平面與中性面的夾角為45°時(shí),電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e=Emsin

45°=22

V,故D正確。12345678910111210.有一10匝正方形線框,邊長(zhǎng)為20cm,線框總電阻為1Ω,線框繞OO'軸以10π

rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示,垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T。該線框產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值為

V、電流最大值為

A;線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為

V。(=1.732)

6.286.285.44123456789101112解析

交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=nBSω=10×0.5×0.22×10π

V=6.28

V,電流最大值為Im=

A=6.28

A。線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=Emsin

60°=5.44

V。12345678910111211.如圖所示,邊長(zhǎng)分別為10cm和20cm的矩形線圈,匝數(shù)為100,阻值為5Ω,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的OO'軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω=100πrad/s,線圈和阻值為R=15Ω的電阻相連接。(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),求理想電壓表的示數(shù)。(2)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電阻正常工作,求電阻的額定功率。123456789101112解析

(1)若以線圈處于中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí),則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωsin

ωt(2)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電阻正常工作,通過(guò)電阻的電流為

所以電阻額定功率是P=I2R=540

W。

答案

(1)120V

(2)540W12345678910111212.在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一個(gè)正方形閉合線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),已知線圈的匝數(shù)為N=100,邊長(zhǎng)為20cm,電阻為10Ω,轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f=50Hz,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T,求:(1)外力驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率;(2)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30°時(shí),線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流的大小;(3)線圈由中性面轉(zhuǎn)至與中性面成30°角的過(guò)程中,通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量。123456789101112解析

(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSω=100×0.5×0.22×2π×50

V=628

V,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為(