高中物理 第二章 第二节 交变电流的描述练习 粤教版选修3-2

第二章 交变电流第二节 交变电流的描述A级抓基础1下列各物理量中，对线圈上产生的交流电动势不产生影响的是()A匀强磁场的磁感应强度B线圈的总电阻C线圈的转速 D线圈的匝数解析：EmNBS，eEmsin t，与B、S、N有关答案：B2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eBSsin t的图是()解析：根据题意可知，产生正弦交变电动势eBSsin t的图必须切割磁感线，导致磁通量在变化，从而即可求解由题意可知，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eBSsin t，而B、C、D图均没有导致磁通量变化，故A正确，B、C、D错误答案：A3.如图所示，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，线圈的cd边离开纸面向外运动若规定abcda方向的感应电流为正方向，则下图能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是()解析：在t0时刻，线圈平面与纸面重合，即此时磁通量为零，磁通量变化率最大，所以产生的感应电动势最大，故感应电流最大，根据右手定则，可知电流方向为abcda，所以选C.答案：C4(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e10sin 20t (V)，则下列说法正确的是 ()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度最大Dt0.4 s时，e达到峰值10 V解析：根据交流电动势的瞬时值表达式可判断题目所给的交流电为正弦式交变电流，当t0时，e0，所以此时磁通量的变化率为零，导线切割磁感线的有效速度为零，但此时穿过线圈的磁通量最大，线圈平面位于中性面，所以A、B正确，C错误；当t0. 4 s时，e10sin 20t (V)10sin 8 (V)0，所以D错误答案：AB5.(多选)线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图示可知()A在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大C在B时刻到D时刻线圈转过的角度为弧度D若从B时刻到D时刻经过0.01 s，则在1 s内交变电流的方向改变50次解析：在A和C时刻，电流最大属于完全切割，线圈中电动势为最大，磁通量变化率最大，磁通量为零A项对，B项错；在B时刻到D时刻，电流为零到电流为零且相邻线圈转过的角度为弧度，则在1 s内交变电流的方向改变100次C项对，D项错答案：ACB级提能力6.(多选)如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动沿着OO观察，线圈沿逆时针方向转动已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时()A线圈中感应电流的方向为abcdaB线圈中的感应电流为C穿过线圈的磁通量为0D穿过线圈的磁通量的变化率最大解析：图示位置为垂直于中性面的位置，此时通过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电流也最大，I，由右手定则可判断出线圈中感应电流的方向为adcba.答案：BCD7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(从图中位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为()ABL1L2sin tBBL1L2cos tCBL1L2sin t DBL1L2cos t解析：线圈经过时间t时，转过角度，这时ab、cd边切割磁感线产生感应电动势eabBL1vsin ，ecdBL1vsin ，bc，ad边不切割磁感线不产生感应电动势，故线圈中的感应电动势为eeabEcd2BL1vsin 2BL1L2sin tBL1L2sin t，故正确选项应为C.答案：C8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abcdD线圈绕P1转动时cd边受到的安培力大于绕P2转动时cd边受到的安培力解析：无论是绕P1转动还是绕P2转动，线圈转到图示位置时产生的电动势都为最大值EmnBS，由欧姆定律可知此时I相等，A对，B错；由右手定则可知线圈中电流方向为adcba，故C错；cd边所受的安培力FBLcdI，故F一样大，D错答案：A9一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V，其线圈共100匝，在匀强磁场中匀速转动的角速度是100 rad/s，从线圈经过中性面开始计时(1)写出感应电动势的瞬时值表达式(2)若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 ，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式在t s时电流强度的瞬时值为多少？(3)线圈转过180的过程中，电动势的平均值是多少？(4)磁通量的变化率的最大值是多少？解析：(1)正弦交变电流的电动势一般表达式为：eEmsin t(以中性面开始计时)，所以e311sin 100 t(V)(2)由闭合电路欧姆定律得：isin t，即i3.11sin 100t (A)，故在t s时，i3.11sin A1.56 A.(3)线框在转过180的过程中，磁通量的变化：2BS，此时t，由法拉第电磁感应定律得这一过程中的平均电动势：EnnBS，所以EEm198 V.(4)电动势最大时，由法拉第电磁感应定律得En，则：3.11 Wb/s.答案：见解析10如图所示，在匀强磁场中有一个“n”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度B T，线框的CD边长为l120 cm，CE、DF边长均为l210 cm，转速为50 r/s.若从图示位置开始计时：(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)在e-t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图象解析：(1)线框转动，开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，产生的交变电流按余弦规律变化，在t时刻线框转过的角度为t，此时刻eBScos t，即eBScos t，其中B T，S0.10.2 m20.02 m2，2n250 rad/s100 rad/s，故e0.02100cos 100t ，即e10cos 100t (V)(2)T0.02 s，线框中感应电动势随时间变化关系的图象如图所示答案：(1)e10cos 100t (V)(2)见解析