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1、2019-2020年高中物理第五章交变电流5.1交变电流课时提升作业七新人教版一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分。多选题已在题号后标出)1.(多选)图中哪些线圈中产生了交流电()【解析】选B、C、D。由正弦式电流的产生条件可知，转轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状没有特别要求，故A情况下不会产生交变电流，而B、C、D情况下会产生。2.(xx如皋高二检测)某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断()A.在A和C时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从O时刻到D时刻线圈转过的角度为2D.若从O时刻到B时刻历时0
2、.02s，则交变电流的频率为50Hz【解析】选C。A、C时刻电流最大，位于与中性面垂直的位置，A错。B、D时刻，电流最小，处于中性面位置，磁通量最大，B错。从O到D是一个周期，线圈转过的角度为2，C对。若从O时刻到B时刻历时0.02s，则交变电流的频率为25Hz，D错。3.交流发电机在工作时产生的电动势为e=Emsint，若将发电机的角速度提高一倍。同时将线框所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为()A.e=EmsinB.e=2EmsinC.e=Emsin2tD.e=sin2t【解析】选C。由题知=2，S=，又由Em=nBS知Em=Em，故e=Emsint=Emsin2t，C对。【补偿
3、训练】已知交变电流的瞬时值表达式是i=10sin100tA，从t=0到第一次出现最大值的时间是()A.sB.sC.sD.s【解析】选C。从交变电流的瞬时值表达式i=10sin100tA可以看出，该交流电是从中性面开始计时，经过出现最大值，依据T=s=s，t1=s。4.(xx肇庆高二检测)图中矩形线圈abcd在匀强磁场中以ad边为轴匀速转动，产生的电动势瞬时值为e=5sin20tV，则以下判断正确的是()A.当线圈平面与中性面垂直时，线圈中的感应电流为0B.当线圈平面与中性面重合时，线圈中的感应电动势为5VC.此线圈转动的频率为HzD.线圈转动一周，感应电流的方向改变一次【解析】选C。当线圈平面
4、与中性面垂直时，线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，所以A项错误；当线圈平面与中性面重合时，线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，所以B项错误；角速度=20，根据=2f，得出频率f=，所以C项正确；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向改变一次，每转动一周，经过两次中性面，感应电流的方向改变两次，所以D项错误。5.(xx苏州高二检测)如图所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连。M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连。在线圈转动过程中，通过电阻R的电流()A.大小和方向都随
5、时间做周期性变化B.大小和方向都不随时间做周期性变化C.大小不断变化，方向总是PRQD.大小不断变化，方向总是QRP【解析】选C。在图示位置时产生感应电动势，由右手定则可知，ab边的感应电动势方向由ba，cd边感应电动势的方向由dc，通过电刷将电流引出，在外电路中的电流方向为PRQ，转过180后，ab、cd边位置交换，但电流方向仍为PRQ，故选项C正确。二、非选择题(本题共2小题，共20分。需写出规范的解题步骤)6.(10分)(xx嘉兴高二检测)如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B=0.5T，线圈匝数n=50，每匝线圈面积0.48m2，转速150r/min，在匀速转动过程中，
6、从图示位置开始计时。(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式。(2)画出e-t图线。【解析】(1)当线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间t内转过角度t，于是感应电动势瞬时值e=Emsint，其中Em=nBS。由题意知n=50，B=0.5T，=rad/s=5rad/s，S=0.48m2，Em=nBS=500.50.485V188V，所以e=188sin5t(V)。(2)根据交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的频率与正弦图线的周期相对应，=，而周期由时间轴上的刻度值标出，T=0.4s，e-t图线如图所示。答案：(1)e=188sin5t(V)(2)见解析7
7、.(10分)一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度是100rad/s。(1)写出感应电动势的瞬时值表达式。(2)若该发电机只与阻值为100的电阻组成闭合电路。试写出通过负载的电流瞬时值表达式。【解析】(1)因为电动势最大值Em=311V，角速度=100rad/s，所以电动势的瞬时值表达式：e=311sin100tV。(2)根据闭合电路欧姆定律得：i=3.11sin100tA。答案：(1)e=311sin100tV(2)i=3.11sin100tA【互动探究】请写出上题(2)中电阻R两端电压的瞬时值表达式。提示：u=iR=311sin100t(V)答案：见提示
