辽宁省人教版物理高二选修2-1 4.3三相交变电流同步练习
人教版高中物理选修3-2交变电流 同步练习 2.docx
高中物理学习材料交变电流同步练习 21．以下各图线中表示交变电流的是（图5-10） [ ]2．矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动产生交流电．穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小关系正确的是 [ ]A．Φ最大，e最大． B．Φ最小，e最小． C．Φ最大，e最小． D．Φ最小，e最大．3．图5-1所示的矩形线圈在匀强磁场中，匀速转动时产生交流电在线圈平面经过____时电流方向发生改变，线圈每转一周______次经过______，所以线圈每转一周电流方向改变_____次，出现______次峰值．4．图5-11中ad表示线圈的正视图，它在匀强磁场中匀速转动时产生的感应电动势按正弦规律变化，峰值为250V，则图中位置时线圈中感应电动势的大小为________．B卷1．一交变电流的变化规律为i=50sin50πtA，则从t=0起到第一次出现峰值的时间是 [ ]2．一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电动势为[ ]A．t=0时，线圈位于中性面位置．B．t=0时，穿过线圈平面的磁通量最大．C．t=0时，线圈的有效边切割速度方向垂直磁感线．D．t=0.1s时，线圈中感应电动势达到峰值．3．旋转电枢式交流发电机产生的感应电动势e=εmsinωt，如将电枢的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为[ ] A．e=2εmsin2ωt． B．e=2εmsin4ωt．C．e=4εmsin2ωt． D．e=4εmsin4ωt．4．一个矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电动势表达式为e=311sin314tV．已知线圈匝数是100，面积为0.02m2，则匀强磁场的磁_____．参考答案A卷 1．B、C、D． 2．C、D． 3．中性面，2；中性面，2；2．4．125V．B卷 1．A． 2．A、B． 3．C 4．0.5T，220V．。
人教版高中物理选修2-1《三相交变电流》典题精析
三相沟通电练习1.如下图，在三相沟通电源上按星形接法连结同样负载 1、2、3.NN ′是中性线，已知负载 1 上电压为 220 V ，电流为 15 A.现以 I 表示中性线上的电流， U 表示 P 、Q 两点间电压，则A.I=15 A U=440 VB.I=45 A U=380 VC.I=0 U=440 VD.I=0 U=380 V2.如下图， A 、 B 、C 是三相沟通电源的三根火线， D 是零线 .电源的相电压为 220 V ， L 1、L 2、 L 3 是三个“ 220 V 60 W ”的灯泡 .电键 K 1 断开， K 2 和 K 3 闭合，因为某种原由，电源的零线在图中的 O ′处断开，那么 L 2 和 L 3 两灯泡将A.马上熄灭B.变得比本来亮些C.变得比本来暗些D.保持亮度不变 3.如下图，在线电压 380 V 的三相电路中，用三个额定电压均为 U 0=220 V ，额定功率分别为 P 1=100 W ，P 2=25 W ，P 3=200 W 的电灯分别作 A 、B 、C 三相负载构成星形连结方式，议论当 C 相负载断开和短路时所造成的影响： （1）有中性线；（2）无中性线 .参照答案：1.D 三相沟通电源上“ Y ”形连结同样负载时，中性线上电流为 0，相电压为 220 V ，线电压为 380 V.2.C 当 K 1 和中性线断开后，两灯泡 L 2 和 L 3 变为串连关系，两头电压为 BC ，两火线间的线电压为 380 V ，此时每个灯分得电压 190 V ，均小于它们的额定电压 220 V.故两灯变暗 .3.解:在三相电路中，每根相线与中性线都相当于一个独立发电机供电系统，.无中性线时，某一相负载的变化则C 相负载断开或断路时， A 、B 两相分别由相线与中性线构成两供电回路， U A =U B = U 线 =220 V.3某一相的负载变化可以为对其余两相无影响会对其余造成影响 . （1）如下图，当有中性线时，当故 A、B 两灯还能正常工作 .C 短路时，会因电流过大而熔断 C 相线的保险丝 . （2）如下图，无中性线时供电电路如下图：当 C 相负载断开后， A、B 两相负载串接在两根相线间.A220 2=484 ΩR =100R B= 220 2Ω=1936 Ω =（ 484×4 Ω）25两灯获取电压为：U A=U 线×R A=380×484 V=76 V<220 V R A R B4845U B=U 线 -U A =380 V-76 V=304 V>220 V故 B 相电灯烧毁，并使 A 相电灯不亮 .当 C 相负载短路时， A、B 负载挨次接在 A、C 和 B、C 两根相线间，两灯电压猛增为 380 V，两灯一同烧毁 .（严重时还可能影响电源）所以可见，中性线不可以随意断开 .。
人教版高中物理选修2-1《三相交变电流》同步练习及答案
三订交变电流练习1．对于三订交变电流，以下说法正确的选项是（）A．三相沟通发电机的三个线圈产生的交变电动势有同样的周期和最大值B．三相沟通发电机的三个线圈的每一个线圈都能够独自向外供电C．三相沟通发电机的三个线圈产生的电动势不一样时达到最大值D．三相沟通发电机线圈采纳星形连结时，负载也一定采纳星形连结2．对于三相电源与负载的连结，以下说法正确的选项是（）A．三相电源和负载都是既能够接成星形接法，又能够接成三角形接法B．在电源的星形接法中，若相电压是220V ，则线电压是380VC．在电源的三角形接法中，若相电压是220V ，则线电压是380VD．在电源的三角形接法中，若相电压是220V ，则线电压也是220V3．对于三订交变电源与负载的连结，以下说法正确的选项是（）A．两条相线间的电压叫相电压B．三相电源接成星形接法时相电压是220V ，改接成三角形接法时，相电压将变成380V C．相电压是线圈两头电压，由发电机状况决定，与电源的接法没关D．电源接成星形接法时，中性线有时能够没有4．如图18-56 所示， A 、 B、 C 是发电机的三个线圈，它们是___________________ 接法，三个灯泡的接法属于___________________ 接法。
若电源的相电压是220V ，则加在每个灯泡两头的电压是______________________V 。
两根火线间电压是____________________V 。
5．如图 18-57 所示， A 、B 、C 为三相沟通电源的三根相线，电源的相电压是220V 。
P、Q 为两台感觉电动机，则电动机P 的线圈接法为__________________ 接法。
每个线圈两头电压是 _________________V 。
电动机Q 的线圈为 ____________________ 接法，每个线圈两头的电压是 ______________________V 。
人教版物理高二选修2-14.3三相交变电流同步练习C卷
人教版物理高二选修2-1 4. 3三相交变电流同步练习C卷姓名: 班级: 成绩:一、选择题〔共10题；共20分〕1.〔2分〕在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,那么〔〕A.t = 0. 005 s时线框的磁通量变化率为零B . t = 0. 01 s时线框平面与中性而重合C .线框产生的交变电动势有效值为311VD .线框产生的交变电动势频率为100 Hz2.〔2分〕〔2021高二下•松原期中〕一个按正弦规律变化的交变电流的图象如下图,由图可知〔〕①该交变电流的频率为0. 2Hz；②该交变电流的有效值为14. 1A；③该交变电流的瞬时值表达式为i=20sin0. 02tA：T④t二豆时刻,该交变电流大小与其有效值相等.B .②④C .③④D . ®®3.〔2分〕我国家用照明电路电压瞬时值可表示为〔〕A M = 380sin3.14f〔r〕B w = 3115in314/〔^〕C . “ = 2205111314〃〕D , 〃= 36sm0»02f〔P,4.〔2分〕〔2021高二下•城关期末〕一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示.电路组成如图乙所示,发电机线圈内阻为5. 0Q,外接灯泡阻值为95.0 C,灯泡正常发光,那么〔〕甲乙A .电压表©的示数为220VB .电路中的电流方向每秒钟改变50次C .灯泡消耗的功率为509WD .发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24. 2J5.〔2分〕关于交变电流和直流电的说法中,正确的选项是〔〕A .如果电流大小随时间做周期性变化,那么一定是交变电流B .直流电的大小和方向一定不变C .交变电流一定是按正弦规律变化的D .交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化6.〔2分〕〔2021高二上•青山期末〕如下图,矩形线框置于磁场中,该磁场可视为匀强磁场.线框通过导线与电阻构成闭合电路,线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动,以下说法正确的选项是〔〕A .线框通过图中位置瞬间,线框中的电流方向由A到BB .线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量最大C .线框通过图中位置瞬间,通过电阻的电流瞬时值最大亚D .假设使线框转动的角速度增大一倍•,那么通过电阻电流的有效值变为原来的2倍7.〔2分〕交流发电机在工作时的电动势为.二玛丹1】臼,假设将其电枢的转速提升1倍,其他条件不变,那么其电动势变为〔〕L - U A .L - OXB.卢3TC . 29rD . 2^w sin2wf8.〔2分〕〔2021高二下-黑龙江期中〕在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动, 如图甲所示.产生的交变电动势的图象如图乙所示,那么〔〕A . t=0. 005 s时线框的磁通量变化率为零B . t=0. 01 s时线框平而与中性而重合C .线框产生的交变电动势有效值为311VD .线框产生的交变电动势频率为100 Hz9.〔2分〕一闭合矩形线圈abed绕垂直于磁感线的固定轴..'匀速转动,线圈平面位于如图〔甲〕所示的匀强磁场中.通过线圈内的磁通量中随时间的变化规律如图〔乙〕所示.以下说法正确的选项是〔〕A . tl、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B . t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变C . tl、t3时刻线圈中感应电流方向改变D . t2、t4时刻线圈中感应电动势最小10.〔2分〕〔2021高二下•吴忠期中〕如下图,一单匝矩形线圈abed,ab边长为11 , be边长为 12 ,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕00'轴以角速度从图示位置开始匀速转动,那么t时刻线圈中的感应电动势为〔〕C . Bl 112 s sin3 tD - Bl 1123 cos 3 t二、填空题〔共6题；共11分〕11.〔1分〕在匀强磁场中有一线圈,磁感应强度与线圈平面的夹角为.,穿过这个线圈的磁通量为中,线圈的面积为S,这个磁场的磁感应强度为,12.〔2分〕如图为交流发电机的工作原理图,经过0.05s线框从图示位置匀速转过90..如下图位置线框中的感应电流〔选填“最大〞或“最小〞〕,该发电机产生的交流电的频率为.13.〔2分〕〔2021高二上•扬州期末〕有一令使用交流电的洗衣机上标有额定电压为“220V〞的字样,这“220V〞指交流电电压的〔填“瞬时值〞、“有效值〞、“最大值〞〕,洗衣机工作时消耗的电能洗衣机发热产生的内能.〔填“大于〞、“等于"、“小于〞〕14.〔2分〕如图是一电热水壶的铭牌,由铭牌可知,该电热水壶在额定电压下工作时,所使用的交流电压的最大值为 V,交流电的周期为 s.电器名称：电热水壶型号：WK - 9016B额定电压：220V工作频率：50Hz额定功率：2 200W.15.〔3分〕电磁波在真空中的传播速度是________ m/s .有一按正弦规律变化的交变电流"200sinl0〔Mt 〔V〕,其电压的最大值是__________ V ,电压的有效值是__________ V .16.〔1分〕交流发电机工作时,电动势瞬时值表达式为e=Emsinst,假设将电枢的转速提升1倍,同时将电枢所困而积减小一半,其他条件不变°那么其电动势瞬时值的表达式为.三、解做题〔共4题；共50分〕17.〔5分〕将硬导线中间一段折成半圆形,使其半径为R ,让它在磁感应强度为B、方向如下图的磁场中绕轴MN匀速转动,转速为n ,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余局部电阻不计,那么灯泡的电阻为多少？18.〔15分〕〔2021高二下•深水期中〕如下图为交流发电机示意图,匝数n=100匝的矩形线圈,边长分别为10cm 和20cm,内阻为5Q,在磁感应强度B=0. 5T的匀强磁场中绕00'轴以50回rad/s的角速度匀速转动, 线圈和外部20.的电阻R相连接,线圈绕00,轴转动时产生的电动势最大值Em=NBSs,求：（1）电压表和电流表示数？（2）电阻R上所消耗的电功率是多少？（3）由图示位置转过90°的过程中,通过R的电量是多少？19.〔15分〕如下图,矩形线圈100匝,ab=30cm , ad=20cm ,匀强磁场磁感应强度B=0. 8T ,绕轴00'从图示位置开始匀速转动,角速度3=10011 rad/s ,试求：(1)穿过线圈的磁通量最大值①m二？线圈转到什么位置时取得此值？（2）线圈产生的感应电动势最大值E中？线圈转到什么位置时取得此值？（3）写出感应电动势e随时间变化的表达式.20.〔15分〕〔2021高二下•烟台期中〕如下图,一个面积为0.勿.、匝数"100匝的圆形线圈,在匀强磁场中绕通过圆心且垂直于磁场方向的轴0.匀速转动,转动角速度3= 505Ms ,匀强磁场的磁感应强度BR.01T,线圈的总电阻厂0. 1Q.线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F 〔集流环〕焊接在一起,并通过电刷与阻值RR.9C的定值电阻连接.厂0时刻线圈平而与磁场方向平行,电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计.〔1〕穿过线圈的磁通量最大值0m为多大？〔2〕写出感应电动势e随时间变化的表达式:〔3〕线圈转动过程中电阻R的电功率为多大?参考答案一、选择题〔共10题；共20分〕1-1, B2-1, B3-1, B4-1, 05-1, 06-1, C7-1, 08-1, B9-1..10-K D二、填空题〔共6题；共11分〕【第1空】B = - -11-K 5 sin a［第1空］叱12-1、［第2空15Hz【第1空】品值【第1空】220014-1.［第2空］0Q2【第1空】3x108【第2空】20015-1,【第3空】20016-1、【第1空】"马如海三、解做题〔共4题；共50分〕E Q =B x 2m = B^R%P E可知：T2P故答会为：〔L・"：「17-1. 2F解；感应电动势最大值Em=nBS3=100xO.5xO」x0.2x50日=5O#V有效值：E=华=5OF电犍S合上后.由闭合电路欧姆定律得:=2.0A ,Rtr 20518T、U^1R=2«20=40V 18.2、篇；电阻R上所消帏的电动率P=IU=2/40=80W解:由图示位置咕过90°的过程中,通过RJ4电量.二了4〞咨：=皂丝=041r ~ R^r 18-3.当爱㈱平面与慰场垂直时,穿过级展的磁通量最大值,为:=BS=0.8K 03Ko.2=0.048Wb 妾过会展的磁通量最大值当残超平面与碳杨平行时,感应电动势的最大值为；Em=NB$3=100xO£xa3x0.2xlOOn=480nV=1507NV 式的产生的感应 ,c o 电动势最大E/l5072V f 线圈转到磁场与线因平行时取得此值19一2、畿朝曷从垂直于中性面开始计时,所以瞬时值表达式为余弦•有：e=E m cosl00nt=1507.2cosl00nlV. 蝎:当线SB 咕至与蹒浅垂直时.磴通里:有最大值20—h = 0-01 x °-nvb =1 x 10 ^Vb解:浅幽与磁感线平行时,感应电动势有最大值Em = nBSco = lOOxOeOlxO.lx 5陋= >^2V20-2..电动势顺时间变的1表达式e=/co 如1二班0.S5m1(V ) 解：通过电阻用电流有微值『 6 Em »1=3 石=s20-3.线圈拾动过程中电阻刚发热功率：F R =/2及=225W 19-1.工0.048Wb 线图转到中性面时取得此值.19-3。
黑龙江省人教版物理高二选修2-1 4.3三相交变电流同步练习
黑龙江省人教版物理高二选修2-1 4.3三相交变电流同步练习姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共10题；共20分)1. （2分）图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，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10Ω，外接一只电阻为90Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则（）A . t=0时刻线圈平面与中性面垂直B . 每秒钟内电流方向改变100次C . 灯泡两端的电压为22VD . 0～0.01s时间内通过灯泡的电量为02. （2分） (2017高二下·黑龙江期中) 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（）A . t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零B . t=0.01 s时线框平面与中性面重合C . 线框产生的交变电动势有效值为311 VD . 线框产生的交变电动势频率为100 Hz3. （2分）交流发电机在工作时的电动势为，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为（）A .B . 2C .D . 24. （2分） (2017高二下·龙海期中) 如图所示为一交变电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是（）A . 10 AB . 10 AC . 7 AD . 7 A5. （2分）矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,线圈跟中性面重合的瞬间,下列说法中正确的是（）A . 线圈中的磁通量为零B . 线圈中的感应电动势最大C . 线圈的每一边都不切割磁感线D . 线圈所受到的磁场力不为零6. （2分）线圈在匀强磁场中转动时产生交流电，则下列说法中正确的是（）A . 当线圈位于中性面时，线圈中感应电动势最大B . 当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电动势也是零C . 线圈在磁场中每转一周，产生的感应电动势和感应电流的方向改变一次D . 每当线圈越过中性面时，感应电动势和感应电流的方向就改变一次7. （2分） (2017高二下·龙海期中) 某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是（）A . 交变电流的频率为0.02HzB . 交变电流的瞬时表达式为i=5cos50πt （A）C . 在t=0.01s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D . 若发电机线圈电阻为0.4Ω，则其产生的热功率为5W8. （2分）如图所示为一个单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时产生的正弦式交变电流的波形图，若只将线圈的转速变为原来的2倍，则（）A . 峰值变为20AB . 周期变为0．4sC . 转速变为100r/sD . 提高转速前，在t=0.05s到t=0.1s时间内，穿过线圈的磁通量逐渐增大9. （2分）如图所示，属于交流电的是（）A .B .C .D .10. （2分） (2017高二下·江阴期中) 如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件来实现了无级调节亮度．给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为（）A . 220VB . 110VC .D .二、填空题 (共6题；共12分)11. （1分）交流发电机工作时，电动势瞬时值表达式为e=Emsinωt,若将电枢的转速提高1倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变。
人教版高中物理选修3-2交变电流同步练习(4).docx
高中物理学习材料桑水制作交变电流 同步练习我夯基 我达标1.如图5-1-9所示，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5-1-9所示，下列说法中正确的是（ ）图5-1-9A.t 1时刻通过线圈的磁通量为零B.t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大思路解析：t 1、t 3时刻线圈中的感应电动势e=0，故此时线圈通过中性面，线圈的磁通量为最大，磁通量的变化率为零，故A 、C 选项不正确.t 2时刻e=-E m ，线圈平面与磁感线平行，故B 选项不正确.每当e 变化方向时（中性面时刻）,通过线圈的磁通量的绝对值最大，故D 选项正确. 答案:D2.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图5-1-10的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a 、b 两处上通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（ ）图5-1-10A.P nB l 22)2(πB.PnB l 22)(2πC.P nB l 2)(22D.PnB l 22)(思路解析：P=R2ε，所以R=PnB l Pn Bl PBl PP2222222max2)(2)22()2()2(ππωεε====，所以B 选项正确.答案:B3.交流发电机在工作时电动势为e=E m sin2ωt V ，若将发电机的速度提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为（ ） A.e ′=E m sin2tω B.e ′=2E m sin2tωC.e ′=E m sin2ωtD.e ′=E m 2sin2ωt思路解析：交变电压瞬时值表达式为e=E m sin2ωt ，而E m =NBS ω，ω=2πn ，当ω加倍而S 减半时，E m 不变，应选C 项. 答案:C4.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图5-1-11所示.下列结论正确的是( )图5-1-11A.在t=0.1 s 和t=0.3 s 时，电动势最大B.在t=0.2 s 和t=0.4 s 时，电动势改变方向C.电动势的最大值是157 VD.在t=0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s思路解析：从图中可知，在0.1 s 和0.3 s 时刻，穿过线圈的磁通量最大，此时刻磁通量的变化率等于零；0.2 s 和0.4 s 时刻，穿过线圈的磁通量为零，但此时刻磁通量的变化率最大，由此得选项AB 错误.根据电动势的最大值公式：E m =nBS ω，Φm =BS ，ω=2π/T ，可得： E m =50×0.2×2×3.14/0.4 V=157 V ；磁通量变化率的最大值应为nE m=3.14 Wb/s ，故CD 正确. 答案:CD5.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的正弦交变电流i=I m sin ωt.若保持其他条件不变，使线圈的匝数及转速各增加1倍，则电流的变化规律为i ′=_____________.思路解析：由电动势的最大值知，最大电动势与角速度成正比，与匝数成正比，所以电动势最大值为4E m ，匝数加倍后，其电阻也应该加倍，此时线圈的电阻为2R ，根据欧姆定律可得电流的最大值为I m ′=4E m 2R=2I m . 答案:2I m sin2ωt6.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为π10r/s ，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.06 Wb.则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为____________ V ，当线圈平面与中性面夹角为4π时，感应电动势为____________ V.思路解析：线圈转动的角速度为ω=2πf=20 rad/s ，电动势的最大值E m =nBS ω=100×0.06×20 V=120 V ；根据瞬时值方程e=E m sin ωt=120×sin 4πV=602 V. 答案:120 6027.发电机的转子是匝数为100匝、边长为20 cm 的正方形线圈，将它置于磁感应强度B=0.05 T 的匀强磁场中，绕着垂直于磁感线方向的轴以ω=100π rad/s 的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时，线圈和外电路的总电阻R=10 Ω. (1)写出交流电流瞬时值表达式； (2)线圈从计时开始，转过3π过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？ 思路解析：(1)感应电动势的最大值为E m =nBS ω=20π V ，I m =RE m=2π，由于从与磁场方向垂直位置开始计时，也就是从中性面计时，因此瞬时值用正弦表达：i=2πsin100πt A. (2)线圈从计时开始，转过3π的过程中，通过某一截面的电荷量应该用平均值来计算q=It=n tR ∆∆ΦΔt=Rn ∆Φ. ΔΦ=BS-BScos213=πBS ，代入电荷量方程得q=RnBS 2=1×10-2C. 答案:（1）i=2πsin100πt A （2）1×10-2C8.如图5-1-12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ω=100π 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：图5-1-12(1)线圈中感应电动势的大小； (2)由t=0至t=4T过程的平均电动势. 思路解析：(1)线圈经过时间t 转过的角度θ=ωt ，由于是从中性面开始计时，故电动势的瞬时值方程是：e=E m sin ωt ，其中E m =NBS ω，S=ab ·bc ，将数据代入可得E m =100×0.1×0.2×0.5×100π V=314 V ，得到电动势为e=314sin100πt V.(2)用法拉第电磁感应定律可以计算从0时刻经4T时间内的平均电动势值 ΔΦ=BS,Δt=4T,E =N t ∆∆Φ=πωπ224=NBS NBS ω=200 V. 答案:（1）e=314sin100πt V （2）E =200 V9.圆形线圈共100匝，半径为r=0.1 m ，在匀强磁场中绕过直径的轴匀速转动，角速度为ω=π300rad/s ，电阻为R=10 Ω.求：图5-1-13(1)转过90°时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式（磁场方向如图5-1-13所示，B=0.1 T ，以图示位置为t=0时刻）. 思路解析：(1)当线圈从图示位置转过90°时，线圈中有最大感应电流，E m =nBS ω=100×0.1×π×0.12×π300V=30 V.根据欧姆定律得：I m =1030=R E m A=3 A. (2)由题意知，从中性面开始计时交变电流是正弦规律，所以i=I m sin ωt=3sin π300t A.答案:（1）3 A （2）i=3sinπ300t A10.一线圈中产生的正弦交流电按i=10sin314t A 变化，求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值.思路解析：线圈从中性面开始转动产生的正弦式电流的标准是i=I max sin ωt ，式中ωt 表示线圈平面对中性面的夹角（单位是rad ），当线圈平面转过的角度θ1=30°时，由θ=π/6=314t 1，得经历的时间和对应的电流值分别为t 1=60013146=⨯s πs,i 1=10sin30° A=5 A同理，当θ2=60°时，得t 2=30013143=⨯s π s,i 2=10sin60° A=53A 当θ3=90°时，得t 3=20013142=⨯s π s,i 3=10sin90° A=10 A 当θ4=120°时，得t 4=150131422=⨯s π s,i 4=10sin120° A=53A. 答案:t 1=6001s i 1=5 At 2=3001 s i 2=53A t 3=2001 s i 3=10 At 4=1501 s i 4=53A 我综合 我发展11.一矩形线圈，面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻r=1 Ω，外接电阻R=4 Ω，线圈在磁感应强度B=1/π T 的匀强磁场中以n=300 r/min 的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图5-1-14所示.若从中性面开始计时，求：图5-1-14（1）线圈中感应电动势的瞬时值的表达式;（2）线圈中开始计时经1/30 s 时线圈中感应电流的瞬时值; （3）外电路R 两端电压的瞬时值表达式.思路解析：（1）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，从中性面开始计时产生的感应电动势的瞬时值e=E m sin ωt ，其中ω=2n π，E m =NBS ω，代入数据可得2n π=2×5π rad/s=10π rad/s ，E m =NBS ω=100×π1×0.05×10π V=50 V 所以e=50sin10πt V.（2）由闭合电路欧姆定律有i=r R e +=10sin10πt,当t=301 s 时,i=10sin （10π×301）=10sin π3=53A=8.66 A.（3）由u=iR 得，u=40sin10πt V.答案:(1)e=50sin10πt V (2)i=8.66 A (3)u=40sin10πt V12.交流发电机给某一固定电阻供电时的电流i=I m sin ωt ，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则电流变为多大？思路解析：本题的关键是理解感应电流、感应电动势的最大值与哪些因素有关，发电机产生的感应电动势的最大值E m =nBS ω，当给固定电阻供电时电流的最大值I m =rR nBS r R E m +=+ω，当转速提高1倍时，ω变为原来的2倍，其他条件不变时的电流最大值变为原来的2倍，其瞬时值变为i ′=2I m sin2ωt.13.如图5-1-15甲所示，长为L 的相距为d 的平行金属板与电源相连，一质量为m 、带电荷量为q 的粒子以速度v 0沿平行于金属板的中间射入两板之间，从粒子射入时刻起，两板间加交变电压，随时间变化规律如图5-1-15乙所示，求：为使粒子射出电场时的动能最小，所加电压U 0和周期各应满足什么条件？图5-1-15思路解析：要使粒子动能最小，电场力做功应为零，在电场中飞行时间为周期整数，即L/v 0=nT ，故周期满足条件为T=01nv (n=1,2,3,…)，要求电压U 0满足的条件是nT 时间内使纵向位移y ≤2d ,即2d ≥ns 1=n md q U 20×(2T )2×2=n md qT U 420,所以U 0=22022qLv nmd (n=1，2，3，…)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，在电场力方向上先加速后减速，一个周期在电场方向上速度恰好为零，若粒子在场中运动时间恰为周期的整数倍，则粒子离开电场时动能最小.答案:U0=2222qLvnmd(n=1，2，3，…)T=1nv(n=1,2,3,…)我创新我超越14.磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图5-1-16所示，已知一台单相发电机转子导线框共有N匝，线框长为l1，宽为l2，转子的转动角速度为ω，磁极间的磁感应强度为B，导出发电机瞬时电动势e的表达式.图5-1-16现在知道有一种永磁材料钕铁硼，用它制成发电机的磁极时，磁感应强度可增大到原来的k倍，如果保持发电机结构和尺寸、转子转动角速度、需产生的电动势都不变，那么这时转子上的导线框需要多少匝？思路解析：线框在转动过程中，两条长边在切割磁感线，若从中性面开始计时，则经t s线框转过的角度为θ=ωt，两条长边相当于两个电源串联在一起，单匝中产生的电动势力：e1=2Bl1vsinθ=2Bl1ω·22lsinθ=Bl1l2ωsinωt.N匝时相当于N个电源串联，电动势为e=NBl1l2·ωsinωt，当B′=kB且ω不变时，e′=N′kBl1l2·ωsinωt，又e′=e，所以N′=kN.答案:NBl1l2ωsinωtkN15.曾经流行过一种向自行车车头供电的小型交流发电机，图5-1-17甲为其结构示意图，图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点、与ab边平行，它的一端有一半径r0=1.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图5-1-17乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动，设线框由N=800匝线圈组成，每匝线圈的面积S=20 cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度B=0.010 T，自行车车轮的半径R1=35 cm，小齿轮的半径R2=4.0 cm，大齿轮的半径R3=10.0 cm(见图5-1-17乙)，现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2 V？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）图5-1-17思路解析：设摩擦小轮、车轮、小齿轮、大齿轮的角速度分别为ω1、ω2、ω3、ω4，其中ω2=ω3，当车轮转动线框中产生正弦交流电，其电动势最大值为E m=NBSω，又E m=2U，所以NBSω1=2U①由于摩擦小轮和车轮边缘线速度相同，大齿轮和小齿轮边缘线速度相同，所以r 0ω2=ω2R 1，R 3ω4=R 2ω3，ω2=ω3，解得ω1=R 1R 3ω4/（R 2r 0） ②由①②联立，得ω4=BSNR R Ur R 31022=3.2 rad/s.小轮与车轮相摩擦，二者线速度相同；车轮与小齿轮绕同一轴转动，二者角速度相同；小齿轮与大齿轮由同一链条连接，二者线速度相同. 答案:3.2 rad/s。
【单元练】人教版高中物理选修2第三章【交变电流】经典练习题(含答案解析)(1)
一、选择题1．如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz时，三只灯泡恰好正常发光。
现仅将交变电流的频率降低到40Hz，则下列说法正确的是（）A．三灯均变暗B．三灯亮度均不变C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮C解析：C将交变电流的频率降低时，电阻R的阻值不随频率而变化因电源交变电压不变，灯泡L1的电压不变，L1亮度不变；电感L的感抗减小，流过L2的电流增大，L2变亮；电容C的容抗增大，流过L3的电流减小，L3变暗。
故选C。
2．远距离输电的原理图如图所示，T1、T2为理想变压器，其原、副线圈匝数比分别为1：10和10：1，输电线路的总电阻R=10Ω，A、B均是额定电压为220V额定功率为1100W的电热器。
开关S断开时，用电器A正常工作，则下列说法正确的是（）A．开关S断开时，输电线的热功率为2.5WB．变压器T1的输入电压为225VC．闭合开关S，输电线损失的电压不变D．闭合开关S，用电器A、B均正常工作A解析：AA．开关S断开时，电热器A正常工作，T2的输出电流45A PIU==对变压器T2，由4110I I = 可知输电线电流0.5A I =输电线R 的热功率2 2.5W P I R ==热故A 正确；B ．变压器T 2的输出电压U 4=220V ，由4101U U = 可知，变压器T 2的输入电压为2200V U =变压器T 1的输出电压240.510V 2200V 2205V U IR U =+=⨯+=12110U U = 可得变压器T 1的输入电压为220.5V ，故B 错误；CD ．仅闭合S ，变压器T 2的输出功率增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压增大，导致变压器T 2的输入电压减小，变压器T 2的输出电压减小，A 、B 均不能正常工作，故CD 错误。
人教版高中物理选修3-2交变电流同步练习(1).docx
高中物理学习材料桑水制作交变电流 同步练习一．从中性面开始计时，交变电流的变化规律：（外电路电阻为R 且为纯电阻，线圈电阻为r ）数学表达式图 像磁通量φ电动势e电 流i电 压u二．问题讨论：1．如果转轴仍平行于ab 边，且垂直于磁感线，距ab 边ad /4，试求从中性面开始计时，交变电流的变化规律； 小结：2．若从垂直于中性面开始计时（即从平行于磁感线），试求交变电流的变化规律；tφO tu Oti Ote O3．试从φ－t 图像的切线变化的角度理解上述内容。
1．线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势如图所示，从图中可知（ ）A ．在t 1和t 3时刻，线圈处于中性面位置B ．在t 2和t 4时刻，穿过线圈的磁通量为零C ．从t 1到t 4线圈转过的角度为πradD ．若从0时刻到t 4时刻经过0.02s ，则在1s 内交变电流的方向改变100次2．一正弦交流发电机的最大电动势为E m ，线圈转动的角速度为ω，线圈电阻为r ，线圈从垂直于中性面位置计时：（1）t 时刻电动势的瞬时表达式为__________________；（2）若此发电机的转速和磁场均增加一倍，t 时刻电动势的瞬时表达式为______________；（3）若线圈匝数增加一倍，t 时刻电动势的瞬时表达式为__________________；t 时刻电流的瞬时表达式为___________________（设外电路为纯电阻，外电阻为R ）3．处于匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与纸面重合，线圈的cd 边离开纸面向外运动。
若规定a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，试画出线圈中感应电流i 随时间t 变化的图线。
4．如图所示，一根通有交流电i =I m sin ωt 的长直导线与一个闭合的矩形线圈在同一水平面内，若线圈所受的磁场力的合力方向背离直导线，则交流电必处于每个周期内的（ ） A ．第一个1/4周期内 B ．第二个1/4周期内 C ．第三个1/4周期内 D ．第四个1/4周期内5．一矩形线圈与外电阻相接后，感应电流随时间变化的图像如图所示，若线圈的面积为200cm 2，回路总电阻为10Ω，求线圈所处匀强磁场的磁感应强度。
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辽宁省人教版物理高二选修2-1 4.3三相交变电流同步练习
姓名:________ 班级:________ 成绩:________
一、选择题 (共10题；共20分)
1. （2分） (2017高三上·大连期末) 如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1 ， ad边的边长为l2 ，线圈总电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时（）
A . 线圈中感应电流的方向为abcda
B . 线圈中的感应电动势为2nBl2ω
C . 穿过线圈磁通量随时间的变化率最大
D . 线圈ad边所受安培力的大小为
2. （2分） (2017高二上·扶余期末) 一矩形线圈，绕垂直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随于时间t的变化如图所示．下面说法中正确的是（）
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e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大
3. （2分）如图所示，矩形线圈abcd ，已知ab为L1 ， ad为L2 ，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω(从图中位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为（）
A . BL1L2ωsin ωt
B . BL1L2cos ωt
C . BL1L2ωsin ωt
D . BL1L2ωcos ωt
4. （2分） (2017高二上·通渭期末) 一电饭煲和一台洗衣机同时并入u=311sin 314t V的交流电源上，均正常工作，用电流表分别测得电饭煲的电流是5A，洗衣机的电流是0.5A．下列说法正确的是（）
A . 电饭煲的电阻是44Ω，洗衣机电动机线圈电阻是440Ω
B . 电饭煲消耗的功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的功率为155.5 W
C . 1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 J
D . 电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
5. （2分）如图所示是某交流发电机产生的交变电流的图像，根据图像，可以判定（）
A . 此交变电流的周期为0.1s
B . 此交变电流的频率为5Hz
C . 将标有“12V，3W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光
D . 与图像上a点对应的时刻发电机中的线圈刚好转至中性面
6. （2分）一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为e＝10sin20πtV，当该线圈与一阻值为8 Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是（）
A . t＝0时，线圈平面位于中性面
B . t＝0时，穿过线圈的磁通量为0
C . 电阻的热功率为16 W
D . 用电压表测路端电压时读数为11.3 V
7. （2分） (2017高二上·珠海期末) 有一只小型直流电动机和一只白炽灯，它们的铭牌上都标有“220V40W”的字样，现将它们并联接在电源电压为220V直流电路中，当电路接通后（）
A . 在相同的时间内发出的热量相同
B . 在相同的时间内消耗的电能相同
C . 对它们来说IU=I2R都是成立的
D . 对电动机来说IU= 成立
8. （2分） (2017高二下·龙海期中) 某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是（）
A . 交变电流的频率为0.02Hz
B . 交变电流的瞬时表达式为i=5cos50πt （A）
C . 在t=0.01s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大
D . 若发电机线圈电阻为0.4Ω，则其产生的热功率为5W
9. （2分）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则（）
A . 交流电压表 V 的示数为220V
B . 电路中的电流方向每秒钟改变50次
C . 交流电压表 V 的指针会左右偏转
D . 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
10. （2分）如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时（）
A . 线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流
B . 线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势
C . 线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同,都是a→b→c→d
D . 线圈绕P1转动时cd边受到的安培力大于绕P2转动时cd边受到的安培力
二、填空题 (共6题；共14分)
11. （2分） (2017高二上·扬州期末) 有一台使用交流电的洗衣机上标有额定电压为“220V”的字样，这“220V”指交流电电压的________（填“瞬时值”、“有效值”、“最大值”），洗衣机工作时消耗的电能________洗衣机发热产生的内能．（填“大于”、“等于”、“小于”）
12. （1分）在匀强磁场中有一线圈，磁感应强度与线圈平面的夹角为α ，已知穿过这个线圈的磁通量为
Φ ，线圈的面积为S ，这个磁场的磁感应强度为________。
13. （3分）如图所示，一个边长L=10cm，匝数N=100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，磁感应强度B=0.50T，角速度ω=10π rad/s，外电路电阻R=4.0Ω，线圈内阻r=1.0Ω．则线圈转动的周期________，感应电动势的最大值________；线圈由图中所示位置开始计时，感应电动势的瞬时表达式________．
14. （2分）如图为交流发电机的工作原理图，经过0.05s线框从图示位置匀速转过90°．如图所示位置线框中的感应电流________（选填“最大”或“最小”），该发电机产生的交流电的频率为________．
15. （3分）一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4π rad/s匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示。
则交变电流的频率为________Hz，当t＝0时，线圈平面与磁感线________，当t＝0.5 s时，e为________V。
16. （3分）闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________V，电动势的峰值为________V，从中性面起经 s，交流电动势的大小为________V。
三、解答题 (共4题；共29分)
17. （5分）将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R ，让它在磁感应强度为B、方向如图所示的磁场中绕轴MN匀速转动，转速为n ，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并
正常发光，电路中除灯泡外，其余部分电阻不计，则灯泡的电阻为多少？
18. （15分） (2019高二下·镇赉期中) 如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2 ，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝ T，当线圈以300 r/min的转速匀速转动时，求：
（1）转动中感应电动势的最大值和有效值．
（2）电路中交流电压表和电流表的示数．
（3）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量．
19. （6分）如图中a﹑b﹑c﹑d是星形连接的三相交流电源在照明电路中的输电导线，用电压表测得a、b 间的电压为220V，b﹑c间的电压为380V，那么
（1）
四根导线中________是零线．
（2）
图中1、2、3是三盏额定电压都是220V的白炽灯，分别把它们正确接入三相输电线路中，画出电路图．
20. （3分）某电动机的三组线圈①、②、③阻值相同，均为几欧姆，接法可能是下图中甲、乙之一，A、B
和C是外接头．现有一组线圈断路，维修人员通过多用电表测量外接头之间的电阻来判断故障，若测量A和B之间、B和C之间、A和C之间的电阻时，多用电表指针偏转分别如图a、b、c所示；
（1）
则测量中使用欧姆挡的倍率是________（填：×1、×10、×100或×1k）；
（2）
三组线圈的接法是________（填：甲或乙），断路线圈是________（填：①、②或③）．
参考答案一、选择题 (共10题；共20分)
1-1、
2-1、
3-1、
4-1、
5-1、
6-1、
7-1、
8-1、
9-1、
10-1、
二、填空题 (共6题；共14分)
11-1、
12-1、
13-1、
14-1、
15-1、
16-1、
三、解答题 (共4题；共29分)
17-1、
18-1、
18-2、
18-3、19-1、
19-2、20-1、
20-2、。