2020-2021学年物理沪科版选修3-2课后提升训练：2.1 怎样产生交变电流含解析

1、攀上山峰，见识险峰，你的人生中，也许你就会有苍松不惧风吹和不惧雨打的大无畏精神，也许就会有腊梅的凌寒独自开的气魄，也许就会有春天的百花争艳的画卷，也许就会有钢铁般的意志。祝：学子考试顺利，学业有成第2章交变电流与发电机2.1怎样产生交变电流课时演练促提升a组1.(多选)关于中性面,以下说法正确的是()a.中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面b.中性面就是线圈中磁通量变化率为零的面c.线圈过中性面时,电流方向必改变d.中性面就是线圈内感应电动势为零的面解析:线圈转至中性面时,线圈平面与磁感线垂直,所以此时穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,感应电动势为零,电流方向改变。答案:bcd2.(多选)

2、如图所示的各图线中表示交变电流的是()解析:a图表示的电流大小发生了周期性变化,而方向没有变化。c、d图中的电流大小和方向均发生了周期性变化。b图中电流大小不变而方向周期性变化。答案:bcd3.一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。则下列说法中正确的是()a.t1时刻通过线圈的磁通量为零b.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大c.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大d.每当电动势e变换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大解析:t1、t3时刻感应电动势为零,线圈位于中性面位置,所以穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,

3、选项a、c错误;t2时刻感应电动势最大,线圈位于中性面的垂面位置,穿过线圈的磁通量为零,选项b错误;由于线圈每过一次中性面时,穿过线圈的磁通量的绝对值最大,电动势e变换方向,所以选项d正确。答案:d4.某交流发电机正常工作时的电动势为e=emaxsin t,如果发电机转子转速提高一倍,线圈匝数也同时增加一倍,其他条件不变,则发电机的电动势为()a.e=4emaxsin 2tb.e=4emaxsin tc.e=2emaxsin 2td.e=2emaxsin t解析:由公式e=nbssin t=nbs2nsin 2nt可知,当转速n、线圈匝数n同时增加一倍,则e=4emaxsin 2t,故选项a正

4、确。答案:a5.面积为s的矩形线圈在磁感应强度为b的匀强磁场中,从中性面起以角速度匀速转动,在t时刻线圈磁通量的瞬时值为()a.bsb.bscos tc.bssin td.bs/sin t解析:中性面指的是和磁感线垂直的平面,此位置通过线圈的磁通量最大为bs,而当线圈转到与磁感线平行的位置时通过线圈的磁通量最小,为0,故磁通量变化规律为bscos t,选项b正确。答案:b6.如图甲所示,单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中,中心轴线oo与磁场边界重合,线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动,t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直,规定电流方向沿abcd为正方向,则图乙中能表示线圈内

5、感应电流随时间变化规律的是()图甲图乙解析:在0t4内,ab一侧的线框在磁场中绕oo转动产生正弦交变电流,电流方向由楞次定律判断为dcba且越来越大。t4t2内,ab一侧线框在磁场外,而dc一侧线框又进入磁场产生交变电流,电流方向为dcba且越来越小,以此类推,可知i-t图像正确的为b。答案:b7.(多选)(2014福建宁德检测)如图所示,一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,转动过程线框中产生的感应电动势的瞬时值为e=0.5sin 20t(v),由该表达式可推知以下哪些物理量()a.匀强磁场的磁感应强度b.线框的面积c.穿过线框的磁通量的最大值d.线框转动的角速度解析:由

6、e=nbs及e=0.5sin 20t可知=20 rad/s,em=0.5 v。由m=bs=em=0.520 wb=0.025 wb,选项c、d正确。答案:cd8.如图所示,匀强磁场b=0.1 t,所用矩形线圈的匝数n=100,边长ab=0.2 m,bc=0.5 m,以角速度=100 rad/s绕oo轴匀速转动。当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式。(2)由t=0至t=t4过程中的平均电动势值。点拨:正弦式电流的瞬时值表达式,从中性面开始计时为e=nbssin t,将相关量代入即可求解,平均电动势可以由前面学习过的法拉第电磁感应定律e=nt求解。解析:(1)

7、感应电动势的瞬时值e=nbssin t,由题可知s=abbc=0.20.5 m2=0.1 m2emax=nbs=1000.10.1100 v=314 v所以e=314sin 100t v。(2)用e=nt计算t=0至t=t4过程中的平均电动势e=n|2-0|t4-0=n|0-bs|t4=4nbs2即e=2nbs,代入数值得e=200 v。答案:(1)e=314sin 100t v(2)200 v9.如图所示,一小型发电机内有n=100匝的矩形线圈,线圈面积s=0.10 m2,线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在b=0.10 t的匀强磁场中,以恒定的角速度=100 rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴oo匀速转动,发电机线圈两端与r=100 的电阻构成闭合回路。求:(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值;(2)从线圈平面