第一课时交变电流的产生和描述

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南师附中江宁分校高三物理第一轮复习3-2交流电1第一课时交变电流的产生和描述例1如图所示,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45=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例2如图所示,边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n,线圈电阻为r,外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上,磁感应强度为B,现在线圈以OO′为轴,以角速度ω匀速转动,求:○1闭合电路中电流瞬时值的表达式○2线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量○3通过R的电荷量○4电阻R上的最大电压⑤若在电阻R两端并一电容器,则此电容器的耐压值至少为多少?南师附中江宁分校高三物理第一轮复习3-2交流电2例3:计算下列各图中的有效值例4图l、图2分别表示两种电压的波形.其中图l所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是A.图l表示交流电,图2表示直流电B.两种电压的有效值相等C.图1所示电压的瞬时值表达式为:u=sin100πtVD.图l所示电压经匝数比为10:1的变压器变压后.频率变为原来的110例5:如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝,R1=4Ω,R2=8Ω(导轨其它部分电阻不计)。导轨OAC的形状满足方程y=2sin(πx/3)(单位:m)。磁感强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻。求:在滑动过程中通过金属棒的电流与时间t的关系;例6、一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,如图所示.一块铁插进线圈之后,该灯将:A.变亮B.变暗C.对灯没影响例7、如图所示为一低通滤波电路.已知电源电压包含的电流直流成分是240V,此外还含有一些低频的交流成分.为了在输出电压中尽量减小低频交流成分,试说明电路中电容器的作用..yxOR1R2AvC南师附中江宁分校高三物理第一轮复习3-2交流电3【巩固练习】1.电学元件的正确使用,对电路安全工作起着重要作用。某电解电容器上标有“25V,450μF”字样,下列说法中正确的是A.此电容器在交流、直流电路25V的电压时都能正常工作B.此电容器只有在不超过25V的直流电压下才能正常工作C.当工作电压是直流25V时,电容才是450μFD.若此电容器在交流电压下工作,交流电压的最大值不能超过25V2.交流发电机的转子由B∥S的位置开始匀速转动,与它并联的电压表的示数为14.1V,那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为__V。3.矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动,当线圈通过中性面时,下列说法中正确的是()A、穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势最大B、穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势最大C、穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势等于零D、穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势等于零4.一个矩形线框的面积为S,在磁感应强度为B的匀强磁场中,从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时,转速为n转/秒,则()A.线框交变电动势的最大值为nπBSB.线框交变电动势的有效值为2nπBSC.从开始转动经过1/4周期,线框中的平均感应电动势为2nBSD.感应电动势瞬时值为e=2nπBSsin2nπt5.下列各图象中属于交流电的有()itOOittiOtOiABCD6.交流发电机产生的正弦交流电动势为tmsin,为使电动势的有效值变为原来的4倍,而频率变为原来的2倍,则可采用的方法是()A.使转速变为原来的4倍,磁场的磁感强度变为原来的2倍B.使转速变为原来的2倍,磁场的磁感强度变为原来的2倍C.使转速变为原来的2倍,线圈的面积增加到原来的2倍D.使转速变为原来的2倍,线圈的面积增加到原来的4倍7.如图所示,匀强磁场的磁感强度B=0.1T,矩形线圈的匝数N=100匝,边长ab=0.2m,bc=0.5m,转动角速度ω=100πrad/s,转轴在正中间。试求:(1)从图示位置开始计时,该线圈电动势的瞬时表达式;(2)当转轴移动至ab边(其它条件不变),再求电动势的瞬时表达式;南师附中江宁分校高三物理第一轮复习3-2交流电4(3)当线圈作成半径为r=/1.0的圆形,再求电动势的瞬时表达式。8.如下图所示为交流发电机示意图,匝数为100n匝的矩形线圈,边长分别为10cm和20cm,内阻为5,在磁感强度TB5.0的匀强磁场中绕OO轴以250srad/的角速度匀速运动,线圈和外部20电阻R相接,求:(1)S断开时,电压表示数;(2)S闭合时,的示数;(3)为使R工作正常,R的额定电压是多少;(4)通过电阻R的电流最大值是多少?R上所消耗的电功率是多少?9.如图所示,两平行光滑金属导轨处于竖直面内,相距0.50m,磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场垂直于导轨平面。一长为0.60m的金属棒AC垂直于导轨放置,并与导轨始终保持良好接触。导轨的右端用导线与一理想变压器的原线圈相连,变压器的副线圈两端接有一“10V、2.0W”的小灯泡。现用外力使金属棒AC沿导轨左右运动,速度的变化规律为)50sin(10tvm/s,此时小灯泡恰好正常发光。不计导轨、导线及金属棒的电阻,试求:(1)变压器的变压比n1/n2;(2)金属棒所受的最大安培力。10.一个边长为L,匝数为N的正方形金属线框置于磁场中,线圈平面与磁场垂直,其总电阻为R。磁场的磁感应强度B随时间t按正弦规律变化,如图所示。求:该线圈中产生感应电流的表达式。11.如图所示为一高通滤波电路,已知电源电压中既含有高频的交流成分,还含有直流成分.为了在输出电压中保留高频交流成分,去掉直流成分,试说明电路中电容器的作用.ABCn1n2TBt0B0-B0AVORSBO'

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