2019-2020年高二人教版物理选修3-2练习册：5.1　交变电流含答案.doc

2019-2020年高二人教版物理选修3-2练习册：5.1交变电流含答案知识点一交变电流的产生1(多选)当交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是()A电流将改变方向B磁场方向和线圈平面平行C线圈的磁通量最大D线圈产生的感应电动势最大2(多选)如图L511所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0这段时间内()图L511A线圈中的感应电流一直在减小B线圈中的感应电流先增大后减小C穿过线圈的磁通量一直在减小D穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小知识点二交变电流的变化规律3交流发电机在工作时电动势为eEmsin t，若将发电机的转速提高一倍，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()AeEmsinBe2EmsinCeEmsin 2tDesin 2t4如图L512所示，匀强磁场B0.1 T，所用矩形线圈的匝数N100匝，边长ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s绕垂直于磁场方向的OO轴匀速转动试求：(1)交变电动势的峰值；(2)从线圈平面垂直于磁感线时开始计时，线圈中瞬时感应电动势的表达式；(3)若线圈平面平行于磁感线时开始计时，求线圈在t时刻的电动势大小图L512知识点三交变电流的图像5线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图像如图L513所示，由图可知()图L513A在A和C时刻线圈处于中性面位置B在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C在A到D时刻线圈转过的角度为弧度D在A和C时刻磁通量变化率的绝对值最大6如图L514甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的垂直于磁场方向的轴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(如图乙所示)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正则图L515中描述电流变化规律的图像正确的是()图L514图L5157一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变化的图像如图L516甲所示，则下列说法中正确的是()图L516At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，的变化率最大Ct0.02 s时刻，电动势达到最大D该线圈产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙所示8如图L517所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsin t的是()图L5179(多选)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L518所示，下列结论正确的是()图L518A在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最大B在t0.2 s和t0.4 s时，电动势改变方向C电动势的最大值是157 VD在t0.4 s时，磁通量变化率达最大，其值为3.14 Wb/s10一矩形线圈有100匝，面积为50 cm2，线圈内阻r2 ，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B0.5 T，线圈的转速n1200 r/min，外接一电阻，阻值为R18 ，试写出电阻两端电压瞬时值的表达式11如图L519所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，AB轴与磁场方向垂直，已知匀强磁场的磁感应强度B T，线框的CD边长为20 cm，CE、DF长均为10 cm，转速为50 r/s.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et坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的图像图L5191交变电流1AC解析 当线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，电流将改变方向故选A、C.2AD解析 线圈在图示位置时，线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为，在0时间内线圈转过四分之一个周期，感应电流从最大减小为零，磁通量逐渐增大3C解析 本题考查交变电压的瞬时值表达式eEmsin t，而EmNBS，当加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C.4(1)314 V(2)e314sin 100t (V)(3)157 V解析 (1)由题可知：Sabbc0.20.5 m20.1 m2，感应电动势的峰值EmNBS1000.10.1100 V100 V314 V.(2)感应电动势的瞬时值eEmsin t314sin 100t (V)(3)线圈从线圈平面平行于磁感线时开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为eEmcos t，代入数值得e314cos 100t (V)当t时，e314cos V157 V.5D解析 当线圈在匀强磁场中转到位于中性面时，磁通量最大，感应电动势为零，感应电流为零，B、D两时刻线圈位于中性面，A，B错误当线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，A、C时刻线圈平面与磁感线平行，D正确在A到D时刻线圈转过的角度为弧度，C错误6D解析 在初始位置ad和bc切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知电流的方向为adcba，是负值，选项A、B错误当再转过时，线圈处在中性面位置，感应电流为零，则选项C错误，选项D正确7B解析 由题图甲可知t0时刻，线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，t0.01 s时刻，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以A项错误，B项正确t0.02 s时，电动势应为零，C、D项均错误8A解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势eBSsin t，由此判断，只有A选项符合9CD解析 由t图像可知maxBS0.2 Wb，T0.4 s，又因为N50匝，所以EmaxNBSNmax157 V，C正确；t0.1 s 和0.3 s时，最大，e0，电动势改变方向；t0.2 s和0.4 s时，0，eEmax最大，故A、B错误，根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知，当t0.4 s时，最大，3.14 Wb/s，D正确10u9cos 40t (V)解析 角速度2n2 r/s40 rad/s，最大值EmNBS1000.55010440 V10 V，线圈中感应电动势eEmcos t10cos 40t (V)，由闭合电路欧姆定律，有i A，故电阻两端电压uRi1810cos 40t (V)9cos 40t (V)11(1)e10 cos 100t (V)(2)如图所示解析 (1)开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转过的角度为t，此时刻，eBl1l2cos t，即eBScos t.其中B T，S0.10.2 m20.02 m2，2n250 rad/s100 rad/s，故e0.02100cos 100t (V)10 cos 100t (V)(2)线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示