高中物理 第2章 交變電流的產(chǎn)生及描述學(xué)案 教科版選修3-2-預(yù)覽頁
【正文】 半圓形單匝線圈放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為 n，磁場位于 ab左側(cè)且垂直于紙面向里 (與 ab垂直 ) , M 和 N 是兩個(gè)滑環(huán)，負(fù)載電阻為 、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)，下列說法中正確的是 ( ) 圖 7 A．轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電流表的示數(shù)為 π2Bnr22R B．從圖示位置起轉(zhuǎn)過 14圈的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為 2nπ Br2 C．從圖示位置起轉(zhuǎn)過 14圈的時(shí)間內(nèi)通過負(fù)載電阻 R的電荷量為 2Bπ2r28R D. 以上說法均不正確 答案 AB 解析 交流電動(dòng)勢的最大值為 Im＝ B 12Rπ r22 nπ ＝ Bπ2nr2R ，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中通過電流表的示數(shù)為有效值，由有效值的定義得 ( Im2)2R2πω ＝π N2B2ωL 4R＋ r . (4)通過 R 的電荷量 q＝ I 的過程中通過 R的電荷量是多少？ (5)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？ 解析 (1)由右手定則可判定電流的方向沿 adcba. (2)Em＝ NBSω ＝ NBωL 2. (3)電動(dòng)勢的有效值 E＝ Em2. 電流的有效值 I＝ ER＋ r，由于不計(jì)能量損失，柴油機(jī)做的功全部轉(zhuǎn)化為電能，線圈轉(zhuǎn)一周，柴油機(jī)做的功 W＝ EIt＝ E2R＋ rt＝??????NBωL 222R＋ r sin 60176。 T4也相同，故 B、 C、 D 錯(cuò)誤． 題組二 交變電流圖像的應(yīng)用 3．某臺家用柴油發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)能夠產(chǎn)生與我國照明電網(wǎng)相同的交變電流．現(xiàn)在該發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障，轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速只能達(dá)到正常工作時(shí)的一半，則它產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖像是 ( ) 答案 B 解析 線圈轉(zhuǎn)速 為正常時(shí)的一半，據(jù) ω ＝ 2π n＝ 2πT 知，周期變?yōu)檎r(shí)的 2 倍，又據(jù) Em＝NBSω 知，最大值變?yōu)檎r(shí)的一半，結(jié)合我國電網(wǎng)交流電實(shí)際情況，知正確選項(xiàng)為 B. 4．一矩形金屬線圈共 10 匝，繞垂直磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢 e 隨時(shí)間 t 變化的情況如圖 3所示，下列說法中正確的是 ( ) 圖 3 A．此交流電的頻率為 Hz B．此交變電動(dòng)勢的有效值為 1 V C． t＝ s 時(shí)，線圈平面與磁場方向平行 D．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，穿過線圈的最大磁通量為 1100π Wb 答案 D 解析 由題圖可知，此交流電的周期 T＝ s，頻率 f＝ 1T＝ 5 Hz， A 錯(cuò)誤． E＝ Em2＝ 22 V， B錯(cuò)誤． t＝ s 時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢為 0，線圈平面與磁感線垂直， C 錯(cuò)誤．因 Em＝ NBSω ，其中 N＝ 10， ω ＝ 2πT ＝ 10π rad/s ，故 Φ m＝ BS＝ 1100π Wb， D 正確． 5．如圖 4(a)所示，一矩形線圈 abcd放置在勻強(qiáng)磁場中，并繞過 ab、 cd 中點(diǎn)的軸 OO′ 以角速度ω 逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．若以線圈平面與磁場夾角 θ ＝ 45176。Δ t＝ BSR＋ r， 又燈泡電阻 R＝ U20P0＝6212 Ω ＝ 3 Ω. 故 q＝ BSR＋ r＝5 2π 3＋ 3 C＝260π C，與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢無關(guān)． (3)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值 E＝ Em2＝ 10 V，燈泡兩端電壓 U＝ ER＋ rR＝ 5 V， 因 U＜ 6 V， 故燈泡不能正常發(fā)光． 其實(shí)際功率 P＝ U2R＝523 W＝253 W.
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