2021-2022学年高中物理 第2章 交变电流与发电机 1 怎样产生交变电流作业（含解析）沪科版选修3-2.docx

1、怎样产生交变电流课后篇巩固提升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)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.如图甲所示,一个矩形线圈abc

2、d在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。线圈内的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示,则下列说法正确的是()A.t1时刻,线圈平面与中性面垂直B.t2时刻,ad的运动方向与磁场的方向平行C.t3时刻,线圈中的感应电动势最小D.t4时刻,线圈中感应电流的方向将发生改变解析:t1时刻通过线圈的磁通量最大,故线圈平面处于中性面,A错误;t2时刻磁通量为零,线圈与磁场平行,故导线ad的运动方向与磁感线垂直,B错误;t3时刻线圈的磁通量最大,此时线圈处于中性面,感应电动势最小,C正确;由图可知t4时刻线圈中磁通量变化率方向没变,故感应电流方向没变,D错误。答案:C4.某交流发电机正常工作时的电动势为e=E

3、maxsin 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=NBSsint=NBS2nsin2nt可知,当转速n、线圈匝数N同时增加一倍,则e=4Emaxsin2t,故选项A正确。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.BSsint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

4、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BScost,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感应电流随时间变化规律的是()甲乙解析: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

5、类推,可知i-t图像正确的为B。答案:B7.(多选)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e=nBS及e=0.5sin20t可知=20rad/s,em=0.5V。由m=BS=em=0.520Wb=0.025Wb,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

6、/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=NBSsint,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)感应电动势的瞬时值e=NBSsint,由题可知S=abbc=0.20.5m2=0.1m2Emax=NBS=1000.10.1100V=314V所以e=314sin100tV。(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=2

7、NBS,代入数值得E=200V。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)从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90角的过程中通过电阻R横截面的电荷量。解析:(1)线圈中感应电动势的最大值Emax=nBS=3.14102V。(2)设从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90角所用时间为t,线圈中的平均感应电动势