高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流优秀课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流优秀课时训练，共8页。试卷主要包含了交变电流图像的应用，交变电流“四值”的比较及应用等内容，欢迎下载使用。
专题一：交变电流规律的应用 课中练一、交变电流图像的应用正弦式交变电流的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息：（1）周期（T）、频率（f）和角速度（ω）：线圈转动的频率f＝，角速度ω＝＝2πf。（2）峰值（Em、Im）：图像上的最大值。可计算出有效值E＝、I＝。（3）瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值。（4）可确定线圈平面位于中性面的时刻，也可确定线圈平面平行于磁感线的时刻。（5）可判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率的变化情况。例题】1. 如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示．若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是(　　)A.  B. C.  D.    【课堂练习】2. 如图a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OO′以角速度逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则下列四幅图中正确的是A.  B. C.  D. 例题】 3. 图表示一交变电流随时间变化的图像，由图可知（　　）A. 用理想交流电流表测该电流，其示数为10AB. 该交变电流的频率为100 HzC. 在t＝0.25×10－2 s和t＝0.75×10－2 s时，线圈位于中性面处D. 在t＝（T为该交变电流的周期）时刻，该电流大小与其有效值相等【课堂练习】4. 如图甲所示是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示.以下判断正确的是(　　) A. 线圈转动的转速为25 r/sB. 电流表的示数为10 AC. 1 s内线圈中电流方向改变了50次D. t=0.01 s时线圈平面与中性面重合二、交变电流“四值”的比较及应用名称物理含义重要关系应用情况瞬时值交变电流某一时刻的值e＝Emsin ωi＝Imsin ωt t分析交变电流在某一时刻的情况，如计算某一时刻线圈受到的安培力最大值最大的瞬时值Em＝NωBSIm＝电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值电流为正弦式交变电流时：E＝U＝I＝（1）计算与电流热效应相关的量（如电功率、电热、热功率） （2）交流电表的测量值（3）电气设备标注的额定电压、额定电流（4）保险丝的熔断电流平均值交变电流图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值＝n＝计算通过电路横截面的电荷量q＝Δt＝n【例题】5. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度边长的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻，线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度，外电路电阻，求：（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°角时的瞬时感应电动势；（3）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；（4）交流电压表的示数；（5）线圈转过60°角的过程中，通过R某一横截面的电荷量.【课堂练习】 6. 如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是 （　　）A. 图示位置线圈中的感应电动势最大，为Em＝BL2ωB. 闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL2ωsin ωtC. 线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝D. 线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝【课堂练习】7. 如图所示，一矩形金属线圈面积为S、匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω绕垂直磁场的固定轴匀速转动．则A. 电动势的峰值是B. 电动势的有效值是C. 从中性面开始转过30°时，电动势的瞬时值是D. 从中性面开始转过90°的过程中，电动势的平均值是
 
参考答案1. A【解析】BC.由题图乙知，周期T＝4 s，感应电动势的最大值Em＝1 V，而感应电动势的最大值的表达式Em＝NBSω＝NBS·．若仅把线圈的转速变为原来的2倍，则周期T′变为原来的，即T′＝2 s，而感应电动势的最大值Em′变为原来的2倍，即Em′＝2 V，所以选项B、C错误；AD.从图示位置转过90°开始计时，也就是t＝0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A正确，D错误．2.D【解析】从a图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，故瞬时电流的表达式为 ，则图像为D图像所描述．3. BD【解析】AB．由题图可知，电流的最大值为10 A，周期为0.01 s，则频率为100 Hz，电流有效值为 A＝10 A因为电流表测的是有效值，故电流表的示数为10 A，A错误，B正确；C．在t＝0.25×10－2 s和t＝0.75×10－2 s时电流最大，此时线圈平面与中性面垂直，C错误；D．该交变电流瞬时值表达式为i＝Imsin ωt＝10sin 200πt A在t＝时，电流为i＝10sinA＝10 AD正确。故选BD。4. B【解析】周期T=0．02s，角速度，转速，故A错误；由题图乙可知交流电电流的最大值是，由于电流表的示数为有效值，故示数，故B正确；交流电的频率为50HZ，每个周期内电流方向改变2此，故1s钟内线圈中电流方向改变了100次，选项C错误；0．01s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，与中性面垂直，故D错误；故选B．5. 【答案】（1）  （2）  （3）  （4）  （5）【解析】（1）感应电动势的最大值为.（2）线圈转过60°角时的瞬时感应电动势为.（3）线圈转过60°角的过程中产生的平均感应电动势为.（4）电压表示数为外电路电压的有效值.（5）线圈转过60°角的过程中，通过电阻R某一横截面的电荷量为 .6. BD【解析】A.题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；B.线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为：Em＝ BL2ω故对应的瞬时值表达式为：e＝ BL2ωsin ωtB正确；C.由：q＝可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量：q＝C错误；D.电阻R上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量：Q＝ D正确．7. AC【解析】A．当线圈转到垂直中性面位置时，与转轴平行的两边在磁场中垂直切割磁感线，每边产生最大的感应电动势：，又因为两边的感应电动势方向相同，所以线圈中总感应电动势：Em=2E=NBLdω=NBSω，故A正确；B．根据正弦交流电的有效值为，故B错误；C．当线圈转到中性面开始计时，线圈中感应电动势随时间变化的表达式：e=Emsinωt=NBSωsinωt，故当时，，故C正确；D．根据法拉第电磁感应定律，在线圈转过90°的过程中，线圈中感应电动势的平均值：，故D错误。故选AC。