高中物理 第5章 交变电流 第1节 交变电流课时作业 新人教版选修3-2

交变电流基 础 夯 实一、选择题(14题为单选题，5、6题为多选题)1(辽宁锦州市20142015学年高二下学期期末)如图所示，属于交流电的是(C)解析：交流电是指电流的方向随时间做周期性变化的电流；由图可知，符合条件的只有C。2(四川省资阳中学20152016学年高二下学期期中)如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsint的图是(A)解析：由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势eBSsint，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误，故选A。3(烟台二中20142015学年高二检测)如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是(C)A线圈每转动一周，指针左右摆动两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置ab边的感应电流方向为abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次。线圈处于图示位置时，ab边向右运动，ab边的感应电流方向为ab；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大。4(南京金陵中学20142015学年高二检测)处在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ab垂直，在t0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动，若规定由abcda方向的感应电流方向为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图象是下图中的(C)解析：分析交变电流的图象问题应注意图线上某一时刻对应线圈在磁场中的位置，将图线描述的变化过程对应到线圈所处的具体位置是分析本题的关键，线圈在图示位置时磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转过90的过程中，感应电流方向为正，故选项C正确。5线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e10sin(20t)V，则下列说法正确的是(AB)At0时，线圈平面位于中性面Bt0时，穿过线圈的磁通量最大Ct0时，导线切割磁感线的有效速率最大Dt0.4s时，e有最大值10V解析：由电动势的瞬时值表达式可知计时从线圈位于中性面时开始，所以t0时，线圈平面位于中性面，磁通量为最大，但此时导线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为零，A、B正确，C错误。当t0.4s时，e10sin(20t)10sin(200.4)V0，D错误。6(呼和浩特二中20142015学年高二期末)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(AC)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转动时的电流的方向相同，都是adcbD线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析：产生正弦交变电流的条件是轴和磁感线垂直，与轴的位置和线框形状无关，转到图示位置时产生的电动势E具有最大值EmnBS由欧姆定律I可知此时I相等，故A对，B错。由右手定则可知电流为adcb，故C对。cd边受的安培力FBLcdI，故F一样大，D错。二、非选择题7(青州市实验中学20142015学年高二下学期期中)有一10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1，线框绕OO轴以10rad/s的角速度匀速转动，如图所示垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T。问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。答案：(1)6.28V6.28A(2)5.44V(3)e6.28sin10t(V)解析：(1)交变电流电动势最大值为EmnBS100.50.2210V6.28V，电流的最大值为ImEm/R6.28A(2)线框转过60时，感应电动势EEmsin605.44V(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为eEmsint6.28sin10t(V)能 力 提 升一、选择题(13题为单选题，4、5题为多选题)1矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180角过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为(B)ABC2D解析：线圈从中性面转过180角过程中，磁通量的变化为21BS(BS)2BS，平均感应电动势，最大感应电动势EmNBS，则平均感应电动势和最大感应电动势之比为。2一台发电机的结构示意图如图甲所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图甲所示位置开始计时，此时电动势为正值，图乙中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律的是(D)解析：由于磁场为沿半径的辐向磁场，可以认为磁感应强度的大小不变，线圈始终垂直切割磁感线，所以产生的感应电动势大小不变，由于每个周期磁场方向要改变两次，所以产生的感应电动势的方向也要改变两次，选项D正确。3.在垂直于纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd。线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合，线圈平面与磁场方向垂直。从t0时刻起，线圈以恒定的角速度绕cd边沿如图所示的方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t0到tT时间内，线圈中的电流i随时间t变化的图像是图中的(B)解析：t0时线圈位于中性面处，i0，故选项C、D错误；t0后的内，线圈的有效面积减小，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知线圈内的电流流向adcba，与规定的正方向相反，故选项A错误，选项B正确。4(安徽宁国20152016学年高二联考)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的关系图象如图所示，则(AC)A在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势最小B在t1102s时刻，感应电动势最小C在2102s时刻，感应电动势为零D在02102s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零解析：在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势最小，A正确。在t1102s时刻，磁通量最小，感应电动势最大，B错误。在t2102s时刻，磁通量最大，感应电动势为零，C正确，在02102s时间内，0，D错误。5一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图像如图所示，则下列说法中正确的是(BC)At0时，线圈平面与中性面平行Bt0.01s时，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大Ct0.02s时，线圈中有最大感应电动势Dt0.025s时，线圈中有最大感应电流解析：当msint时，感应电动势eEmcost，当t0时，0，线圈平面与中性面垂直，线圈中有最大的感应电动势和感应电流，此类时刻还有0.01s、0.02s、0.03s，而感应电动势最大时，磁通量的变化率也最大。t0.025s时，感应电动势为零，故选项B、C正确。二、非选择题6(揭阳20152016学年高二检测)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B0.5T，线圈匝数n50，每匝线圈面积为0.48m2，转速为150rad/min，在匀速转动过程中，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et图线。答案：(1)e188sin5t(V)(2)见解析图解析：(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eEmsint，其中EmnBS，由题意知n50，B0.5T，rad/s5rad/s，S0.48m2，EmnBS500.50.485V188V，所以e188sin5t(V)。(2)根据交流电的函数表达式画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的周期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，T0.4s，et图线如图所示。