3.2交变电流的产生 基础巩固(Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的产生 基础巩固(Word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 657.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-14 13:13:13 | ||
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文档简介
3.2交变电流的产生基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示是我国民用交流电的电压的图象．根据图象可知，下列有关家庭用交变电压参数的说法中，错误的是（ ）
A．电压的最大值是311V
B．用电压表测出的值是220V
C．交流电的频率是50Hz
D．某一时刻的交流电压为V
2．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知（ ）
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin（25t） V
B．该交流电的频率为25Hz
C．该交流电的电压的有效值为100 V
D．若将该交流电压加在阻值为R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是100 W
3．如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴以角速度ω逆时针匀速转动．已知磁感应强度B=0.50T,线圈匝数N=100匝,边长Lab=0.20m,Lbc=0.10m,转速n=3000r/min．若以线圈平面与磁场夹角θ=30°时为计时起点，电动势的瞬时值的表达式为
试卷第1页，共3页
A． B．
C． D．
4．某交变电流的方向在1 s内改变100次，则其周期T和频率f分别为( )
A．T＝0.01s、f＝100 Hz B．T＝0.02 s、f＝50 Hz
C．T＝0.02s、f＝100 Hz D．T＝0.01 s、f＝50 Hz
5．矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交变电流，电动势瞬时值表达式为e=220sin100πt（V），下列说法正确的是（ ）
A．t=0时刻穿过线框的磁通量为零
B．电动势的有效值为220 V
C．交变电流的周期为0.01 s
D．若其他条件不变仅转速增大1倍，则电动势瞬时值表达式为e=220sin200πt（V）
6．如图所示的交流电路中，灯L1、L2和L3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，当频率减小时，各灯的亮、暗变化情况为（ ）
A．灯L1不变，灯L2变亮，灯L3变暗
B．灯L1、L2、L3均变暗
C．打L1、L2均变亮，红L3变暗
D．灯L1不变，灯L2变暗，灯L3变亮
7．如图甲所示，一圆形金属线圈放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为，现让线圈绕其一条直径以50Hz的频率匀速转动，较长时间t内产生的热量为Q；若线圈不动，让磁场以图乙所示规律周期性变化，要在t时间内产生的热量也为Q，乙图中磁场变化的周期T以s为单位，数值应为（ ）
A． B． C． D．
8．在如图甲所示的电路中，小灯泡电阻为5Ω，电流表为理想交流电表，电源电流随时间的变化如图乙所示，则（ ）
A．电流表示数为
B．电流的频率为0.5Hz
C．小灯泡的功率为40W
D．电源电压的瞬时值表达式为
9．如图，是一台旋转电枢式交流发动机的原理图，设线圈的角速度为，感应电动势和感应电流的最大值分别为和，由图可以判断下列说法正确的是（ ）
A．电流计的左端为表的正极
B．交流电的方向在图乙的位置要改变一次
C．如果从图甲开始计时，线圈产生的感应电动势表示为
D．如果从图乙开始计时，线圈产生的感应电流表示为
10．一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示，则（ ）
A．该交变电流频率是0.4Hz
B．计时起点，线圈恰好与中性面重合
C．t＝0.1s时，穿过线圈平面的磁通量最大
D．该交变电动势瞬时值表达式是e＝cos5πt（V）
11．图甲所示电压按正弦规律变化，图乙所示电压是正弦交流电的一部分，则下列说法正确的是（ ）
A．图乙所示的电压也是正弦式交流电压
B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝10sin50πt（V）
C．图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同
D．图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小
12．一个的电阻，它两端的电压u随时间t的变化规律如图所示，则（ ）
A．流过电阻的最大电流是22A
B．用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数为311V
C．电阻消耗的功率为9680W
D．在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是
13．如图，在、两端加上的交流电压，经过一个二极管（正向电阻为0，反向电阻为无穷大）与“，”的灯泡连接，则伏特表（内阻无穷大）的读数为（ ）
A． B． C． D．
14．某一交变电流的电流变化如图所示，该交变电流的有效值为( )
A．A B．3.5A C．5A D．7A
15．单匝矩形线圈abcd边长分别为l1和l2，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴OO′匀角速转动，转动轴分别过ad边和bc边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B．图为沿转动轴OO′观察的情况，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（ ）
A．2Bl1l2ωcosθ B．3Bl1l2ωsinθ C．Bl1l2ωcosθ D．Bl1l2ωsinθ
二、填空题（共4题）
16．交变电流的产生
交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用___________定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向。
17．如图所示，为日常生活中使用的交变电压随时间变化的图象，由图可知，交变电压的频率是_____ Hz，交变电压的有效值是_____V．
18．下图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为5Ω，外接灯泡的电阻为105Ω，电流的有效值为_____A，电压表的示数为_____V，灯泡实际消耗的功率为_____W，发电机线圈内阻每分钟产生的焦耳热为_____J．
19．如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流计相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直．摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积S＝2 m2，转动角速度 rad/s，用电流计测得电路中电流I＝40 μA，电路总电阻R＝10 Ω，g取10 m/s2， ＝2.25，则该处地磁场的磁感应强度B=_______;从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转过四分之一周的过程中，通过电流计的电荷量q=______；求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热Q=________
三、综合题（共4题）
20．如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝20 cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝0.20 Ω，线圈在磁感强度B＝0.050 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，线圈两端通过电刷E、F与阻值R＝4.8 Ω的定值电阻连接，当线圈以角速度ω匀速转动时，发电机的输出功率为2.16×103W，计算中π取3.
(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em＝nBSω(其中S表示线圈的面积)；
(2)求线圈转动的角速度ω；
(3)求线圈以ω角速度转动100圈过程中发电机产生的电能．
21．如下图，匀强磁场的磁感应强度B，边长L的正方形线圈abcd共N匝，线圈电阻为r，线圈绕垂直于磁感线的轴OO’以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R．
（1）在答卷图中标出此刻线圈感应电流的方向（请标在线段ab上）．
（2）转动过程中感应电动势的最大值有多大
（3）线圈平面与磁感线成60°时的感应电动势多大
（4）设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机要做多少功
22．如图所示，有一单匝矩形线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动，边、的长度分别为和，轴分别通过和的中点，线圈的总电阻为，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为的定值电阻连接：
(1)线圈平面由如图所示位置开始计时，写出时刻穿过线圈的磁通量的表达式；
(2)线圈每转动一周，电阻上产生的焦耳热为多大？
(3)由如图所示位置转过的过程中，通过的电荷量是多少？
(4)由如图所示位置转过时，边所受安培力大小？
23．如图所示，某小型发电机线圈的内阻，产生的电动势，负载电阻的台灯灯泡，设灯泡丝的电阻不随温度变化，求：
（1）台灯灯泡上的电压；
（2）灯泡实际消耗的功率；
（3）发电机线圈的发热功率。
参考答案：
1．D
2．B
3．B
4．B
5．B
6．A
7．C
8．D
9．C
10．C
11．D
12．D
13．D
14．A
15．D
16．右手
17． 50 220
18． 2， 210， 420， 1200
19． 2×10-5T 4×10-6C 7.2×10-9J
20．
(1)当线圈平面与磁场平行时，线圈产生的感应电动势最大．
Em＝2nBLv＝2nB·Lab·ω＝nBSω.
(2)该发电机产生交变电动势的有效值E＝
发电机的输出功率.
联立解得ω＝300 rad/s.
(3)根据
.
联立解得Q＝4500 J．
21．（1）电流方向为：dcba（2）NBωL2
（3）NBωL2/2（4）πωN2B2L4/（R+r）
22．(1)；(2) ；(3)；(4)
23．（1）；（2）；（3）
答案第1页，共2页
一、选择题（共15题）
1．如图所示是我国民用交流电的电压的图象．根据图象可知，下列有关家庭用交变电压参数的说法中，错误的是（ ）
A．电压的最大值是311V
B．用电压表测出的值是220V
C．交流电的频率是50Hz
D．某一时刻的交流电压为V
2．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知（ ）
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin（25t） V
B．该交流电的频率为25Hz
C．该交流电的电压的有效值为100 V
D．若将该交流电压加在阻值为R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是100 W
3．如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴以角速度ω逆时针匀速转动．已知磁感应强度B=0.50T,线圈匝数N=100匝,边长Lab=0.20m,Lbc=0.10m,转速n=3000r/min．若以线圈平面与磁场夹角θ=30°时为计时起点，电动势的瞬时值的表达式为
试卷第1页，共3页
A． B．
C． D．
4．某交变电流的方向在1 s内改变100次，则其周期T和频率f分别为( )
A．T＝0.01s、f＝100 Hz B．T＝0.02 s、f＝50 Hz
C．T＝0.02s、f＝100 Hz D．T＝0.01 s、f＝50 Hz
5．矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交变电流，电动势瞬时值表达式为e=220sin100πt（V），下列说法正确的是（ ）
A．t=0时刻穿过线框的磁通量为零
B．电动势的有效值为220 V
C．交变电流的周期为0.01 s
D．若其他条件不变仅转速增大1倍，则电动势瞬时值表达式为e=220sin200πt（V）
6．如图所示的交流电路中，灯L1、L2和L3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，当频率减小时，各灯的亮、暗变化情况为（ ）
A．灯L1不变，灯L2变亮，灯L3变暗
B．灯L1、L2、L3均变暗
C．打L1、L2均变亮，红L3变暗
D．灯L1不变，灯L2变暗，灯L3变亮
7．如图甲所示，一圆形金属线圈放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为，现让线圈绕其一条直径以50Hz的频率匀速转动，较长时间t内产生的热量为Q；若线圈不动，让磁场以图乙所示规律周期性变化，要在t时间内产生的热量也为Q，乙图中磁场变化的周期T以s为单位，数值应为（ ）
A． B． C． D．
8．在如图甲所示的电路中，小灯泡电阻为5Ω，电流表为理想交流电表，电源电流随时间的变化如图乙所示，则（ ）
A．电流表示数为
B．电流的频率为0.5Hz
C．小灯泡的功率为40W
D．电源电压的瞬时值表达式为
9．如图，是一台旋转电枢式交流发动机的原理图，设线圈的角速度为，感应电动势和感应电流的最大值分别为和，由图可以判断下列说法正确的是（ ）
A．电流计的左端为表的正极
B．交流电的方向在图乙的位置要改变一次
C．如果从图甲开始计时，线圈产生的感应电动势表示为
D．如果从图乙开始计时，线圈产生的感应电流表示为
10．一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示，则（ ）
A．该交变电流频率是0.4Hz
B．计时起点，线圈恰好与中性面重合
C．t＝0.1s时，穿过线圈平面的磁通量最大
D．该交变电动势瞬时值表达式是e＝cos5πt（V）
11．图甲所示电压按正弦规律变化，图乙所示电压是正弦交流电的一部分，则下列说法正确的是（ ）
A．图乙所示的电压也是正弦式交流电压
B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝10sin50πt（V）
C．图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同
D．图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小
12．一个的电阻，它两端的电压u随时间t的变化规律如图所示，则（ ）
A．流过电阻的最大电流是22A
B．用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数为311V
C．电阻消耗的功率为9680W
D．在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是
13．如图，在、两端加上的交流电压，经过一个二极管（正向电阻为0，反向电阻为无穷大）与“，”的灯泡连接，则伏特表（内阻无穷大）的读数为（ ）
A． B． C． D．
14．某一交变电流的电流变化如图所示，该交变电流的有效值为( )
A．A B．3.5A C．5A D．7A
15．单匝矩形线圈abcd边长分别为l1和l2，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴OO′匀角速转动，转动轴分别过ad边和bc边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B．图为沿转动轴OO′观察的情况，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（ ）
A．2Bl1l2ωcosθ B．3Bl1l2ωsinθ C．Bl1l2ωcosθ D．Bl1l2ωsinθ
二、填空题（共4题）
16．交变电流的产生
交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用___________定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向。
17．如图所示，为日常生活中使用的交变电压随时间变化的图象，由图可知，交变电压的频率是_____ Hz，交变电压的有效值是_____V．
18．下图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为5Ω，外接灯泡的电阻为105Ω，电流的有效值为_____A，电压表的示数为_____V，灯泡实际消耗的功率为_____W，发电机线圈内阻每分钟产生的焦耳热为_____J．
19．如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流计相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直．摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积S＝2 m2，转动角速度 rad/s，用电流计测得电路中电流I＝40 μA，电路总电阻R＝10 Ω，g取10 m/s2， ＝2.25，则该处地磁场的磁感应强度B=_______;从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转过四分之一周的过程中，通过电流计的电荷量q=______；求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热Q=________
三、综合题（共4题）
20．如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝20 cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝0.20 Ω，线圈在磁感强度B＝0.050 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，线圈两端通过电刷E、F与阻值R＝4.8 Ω的定值电阻连接，当线圈以角速度ω匀速转动时，发电机的输出功率为2.16×103W，计算中π取3.
(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em＝nBSω(其中S表示线圈的面积)；
(2)求线圈转动的角速度ω；
(3)求线圈以ω角速度转动100圈过程中发电机产生的电能．
21．如下图，匀强磁场的磁感应强度B，边长L的正方形线圈abcd共N匝，线圈电阻为r，线圈绕垂直于磁感线的轴OO’以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R．
（1）在答卷图中标出此刻线圈感应电流的方向（请标在线段ab上）．
（2）转动过程中感应电动势的最大值有多大
（3）线圈平面与磁感线成60°时的感应电动势多大
（4）设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机要做多少功
22．如图所示，有一单匝矩形线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动，边、的长度分别为和，轴分别通过和的中点，线圈的总电阻为，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为的定值电阻连接：
(1)线圈平面由如图所示位置开始计时，写出时刻穿过线圈的磁通量的表达式；
(2)线圈每转动一周，电阻上产生的焦耳热为多大？
(3)由如图所示位置转过的过程中，通过的电荷量是多少？
(4)由如图所示位置转过时，边所受安培力大小？
23．如图所示，某小型发电机线圈的内阻，产生的电动势，负载电阻的台灯灯泡，设灯泡丝的电阻不随温度变化，求：
（1）台灯灯泡上的电压；
（2）灯泡实际消耗的功率；
（3）发电机线圈的发热功率。
参考答案：
1．D
2．B
3．B
4．B
5．B
6．A
7．C
8．D
9．C
10．C
11．D
12．D
13．D
14．A
15．D
16．右手
17． 50 220
18． 2， 210， 420， 1200
19． 2×10-5T 4×10-6C 7.2×10-9J
20．
(1)当线圈平面与磁场平行时，线圈产生的感应电动势最大．
Em＝2nBLv＝2nB·Lab·ω＝nBSω.
(2)该发电机产生交变电动势的有效值E＝
发电机的输出功率.
联立解得ω＝300 rad/s.
(3)根据
.
联立解得Q＝4500 J．
21．（1）电流方向为：dcba（2）NBωL2
（3）NBωL2/2（4）πωN2B2L4/（R+r）
22．(1)；(2) ；(3)；(4)
23．（1）；（2）；（3）
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