高中物理课时跟踪检测八交变电流是怎样产生的鲁科版选修3_2

课时跟踪检测（八） 交变电流是怎样产生的1下列说法不正确的是()A交流发电机是把其他形式的能转变为电能的装置B交流发电机是把电能转变成其他形式能的装置C交流发电机中电枢和磁极不管谁转动，只要转动，就称为转子，只要不动，就称为定子D交流发电机利用的是电磁感应原理解析：选B交流发电机是利用线圈在磁场中转动，引起电磁感应现象形成电流，将其他形式的能转化为电能。交流发电机的内部是由转子和定子组成的，转动的为转子，不动的为定子。故选项A、C、D正确，B错误。2下列选项中，哪些情况线圈中不能产生交流电()解析：选A线圈转动过程中磁通量发生改变时，才能产生交流电，A项中磁通量不变，故A项符合题意。3.如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()图1A线圈每转动一周，指针左右摆动两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置ab边的感应电流方向为abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析：选C线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故A错。线圈处于图示位置时，线圈与中性面垂直，感应电流最大，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为ab，故B错，C对。线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈处于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，故D错。4.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由abcda方向的感应电流为正，则在下列选项中能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图像是()图2解析：选C由右手定则或者楞次定律可以确定开始时刻感应电流的方向为abcda，跟规定的正方向相同，而且该时刻感应电流最大，故选C。5(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e50sin 100t V。对此电动势，下列表述正确的有()A最大值是50 VB频率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s解析：选CD由交变电动势的表达式可知，电动势的最大值Em50 V，则有效值E25 V，周期T0.02 s，频率f50 Hz，所以选项C、D正确。6一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图3甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 ，外接一只电阻为95.0 的灯泡。如图乙所示，则()图3A电压表的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J解析：选D由图像可知电动势的有效值为220 V，而电压表测量的是路端电压，其大小为UR95 V209 V，选项A错误；由图像读出交变电流的周期为T0.02 s，则频率f50 Hz，一个周期内电流的方向要改变2次，故每秒钟电流方向要改变100次，选项B错误；灯泡的实际功率为P2R295 W459.8 W，选项C错误；由焦耳定律得发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q2rt251 J24.2 J，选项D正确。7.如图4所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，绕对称轴OO匀速转动，角速度为。空间中只有OO左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。若闭合线圈的总电阻为R，则()图4A线圈中电动势的有效值为NBL2B线圈中电动势的最大值为NBL2C在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流D当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为NBL2解析：选B由于只有OO左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，所以最大值：EmNBL2，有效值：ENBL2。故A错、B对。在线圈转动的过程中，线圈始终有一半在磁场中运动，不会有一半时间没有电流，故C错。图中所示位置中，穿过线圈的磁通量为BL2，D错。正确选项为B。8如图5所示电路中，电源电压u311sin 100t V，A、B间接有“220 V440 W”的电暖宝、“220 V220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是()图5A交流电压表的示数为311 VB电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 AC电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32104 J解析：选D由u311sin 100t V可知，交变电压的有效值为220 V，故交流电压表的示数为220 V，选项A错误；由两用电器的额定功率为660 W，根据PUI可知，保险丝的额定电流应不小于3 A，选项B错误；因抽油烟机220 W包括热功率及机械功率，故电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍还要多，选项C错误；根据WPt可得1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32104 J，选项D正确。9(多选)一个矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线框平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n，则()A线框产生交变电动势的最大值为nBSB线框产生交变电动势的有效值为nBSC从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD感应电动势瞬时值表达式为e2nBSsin 2nt解析：选BD转速为n，则角速度为2n，根据感应电动势的最大值公式EmNBS可以知道，电动势的最大值为2nBS，有效值为最大值的，B对、A错。由n得平均电动势为4nBS，C错。从线框平面与磁场垂直的位置开始计时，感应电动势瞬时值表达式为eBSsin t2nBSsin 2nt，D对。10(多选)如图6甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则()图6A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V解析：选ACt0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重合，A项正确；图中a、b对应的周期之比为23，因此线圈转速之比nanb32，B项错误；a图线表示的交流电动势的频率为fa Hz25 Hz，C项正确；a图线对应线圈相应的电动势的最大值EamNBS，由图像知Eam15 V，b图线对应线圈相应的电动势的最大值EbmNBS，因此，Ebm10 V，有效值Eb V5 V，D项错误。11在水平方向的匀强磁场中，有一个正方形闭合线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为N100匝，边长为20 cm，电阻为10 ，转动频率f50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T，求：(1)外力驱动线圈转动的功率；(2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为30时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小；(3)线圈由中性面转至与中性面成30角的过程中，通过导线横截面的电荷量。解析：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值为EmNBS1000.50.22250 V628 V感应电动势的有效值为E314 V外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等，即P外 W1.97104 W。(2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为30时，线圈产生的感应电动势的瞬时值为eEmsin 30314 V感应电流的瞬时值为i A31.4 A。(3)在线圈由中性面转过30的过程中，线圈中的平均感应电动势为N平均感应电流为N故通过导线横截面的电荷量为qtN0.027 C。答案：(1)1.97104 W(2)314 V31.4 A(3)0.027 C12某兴趣小组设计了一种发电装置，如图7所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长abcdl、bcad2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：图7(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；(2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F；(3)外接电阻上电流的有效值I。解析：(1)bc、ad边的运动速度