《高中物理 5.1交变电流课后习题（含解析）新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 5.1交变电流课后习题（含解析）新人教版选修3-2（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章第五章 交变电流交变电流1 1 交变电流交变电流课时演练课时演练促提升促提升A A 组 1 1.在交变电流产生的实验中,关于中性面,下列说法正确的是( ) A.此时线圈垂直切割磁感线,感应电流最大 B.磁感线垂直于该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,磁通量的变化率也最大 C.线圈平面每次经过中性面时,感应电流的方向一定会发生改变 D.线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,磁通量的变化率为零,感应电动势、感应电流均最 大,电流方向不变 解析:在中性面时,切割磁感线的两边的速度与磁感线平行,不切割磁感线,电动势、电流为 零,选项 A 错误;在中性面时,不切割磁感线,磁通量的变化率为零,磁通量最大,
2、选项 B 错误; 线圈每经过一次中性面,电流方向改变一次,选项 C 正确;在垂直于中性面时,两边切割磁感 线的速度与磁感线垂直,磁通量变化率最大,E、i最大,选项 D 错误。 答案:C 2 2.交流发电机在工作时产生的电动势为e=Emsin t,若将发电机的角速度提高一倍,同时 将线框所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为( )A.e=Emsin B.e=2Emsin C.e=Emsin 2t D.e=sin 2t 解析:交变电流的瞬时值表达式e=Emsin t,其中Em=NBS,当加倍而S减半时,Em不变,故 C 正确。 答案:C 3 3.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴
3、OO匀速转动,线圈平面位于如图甲所示 的匀强磁场中。通过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示,下列说法正确的是( )A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 C.t2、t4时刻线圈中磁通量最大 D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小 解析:t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大,磁通量变化率=0,此时感应电动势、感应电流 为零,线圈中感应电流方向改变,A 错误,B 正确;t2、t4时刻线圈中磁通量为零,磁通量的变 化率最大,即感应电动势最大,C、D 错误。 答案:B 4 4.如图甲所示,单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中,中心轴线OO与磁场边界重
4、合,线 圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动,t=0 时刻线圈平面与磁场方向 垂直,规定电流方向沿abcd为正方向,则图乙中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是( )甲乙 解析:在 0内,ab一侧的线框在磁场中绕OO转动产生正弦交变电流,电流方向由楞次定律 判断为dcba且越来越大。内,ab一侧线框在磁场外,而dc一侧线框又进入磁场产生交变电 流,电流方向为dcba且越来越小,以此类推,可知i-t图象正确的为 B。 答案:B 5 5.(多选)一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴旋转,切割磁感线的两边通过导体圆环外接 电阻R,自图示位置开始以角速度匀速转动,则通过R的电流( )
5、A.大小和方向都不断变化 B.方向不变,大小不断变化 C.变化的规律i=Imsin t D.变化的规律i=Imcos t 解析:线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦交变电流,和电阻R构成闭合回路,电流的大小、 方向均发生变化,故选项 A 正确,B 错误。由于线圈开始时位于垂直于中性面的平面,所以 i=Imcos t,故选项 D 正确,C 错误。 答案:AD 6 6.(多选)如图所示,一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,转动 过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e=0.5sin(20t) V,由该表达式可推知以下哪些 物理量( )A.匀强磁场的磁感应强度 B.线框的面积 C
6、.穿过线框的磁通量的最大值 D.线框转动的角速度解析:根据正弦式交变电流的表达式,e=BSsin t,可得=20 rad/s,而磁通量的最大值 的大小的表达式为=BS,所以可以根据BS=0.5 求出磁通量的最大值。 答案:CD 7 7.风速仪的简易装置如图甲所示。在风力作用下,风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动, 线圈中的感应电流随风速的变化而变化。风速为v1时,测得线圈中的感应电流随时间变化 的关系如图乙所示;若风速变为v2,且v2v1,则感应电流的峰值Im、周期T和电动势E的变 化情况是( )A.Im变大,T变小 B.Im变大,T不变 C.Im变小,T变小 D.Im不变,E变大 解析:风速
7、增大,感应电流的峰值Im变大,周期T变小,电动势E变大,选项 A 正确。 答案:A 8 8.如图所示,矩形线圈abcd的匝数为n=50,线圈ab的边长为l1=0.2 m,bc的边长为 l2=0.25 m,在磁感应强度为B=0.4 T 的匀强磁场中,绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO 轴匀速转动,转动的角速度=100 rad/s,试求:(1)穿过线圈平面的最大磁通量m。 (2)线圈在图示位置(线圈平面与磁感线平行)时,感应电动势e的大小。 解析:(1)穿过线圈平面的最大磁通量 m=BS=Bl1l2=0.40.20.25 Wb=0.02 Wb。 (2)线圈在图示位置时电动势达到最大值,此时感应电动
8、势的值为 Em=nBS=nBl1l2=500.40.20.25100 V=100 V。 答案:(1)0.02 Wb (2)100 V B B 组 1 1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流,从中性面开始转动 180的过程中, 平均感应电动势和最大感应电动势之比为( )A.2B.2C.21D.无法确定 解析:转动 180过程中,平均感应电动势由E=计算,得,最大值Em=BS,二者之比为 2。 答案:A 2 2.一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 图象如图甲所示。则下列说法正确的 是( )A.t=0 时刻,线圈平面与中性 面垂直 B.t=0.0
9、1 s 时刻,的变化率最大 C.t=0.02 s 时刻,交流电动势达到最大 D.该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示 解析:由题图甲可知,t=0 时,通过线圈的磁通量最大,线圈处于中性面位置。t=0.01 s 时刻, 磁通量为零,但磁通量变化率最大,所以 A 错误,B 正确。t=0.02 s 时,交流电动势应为 0,C、D 均错误。 答案:B 3 3.如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中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转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流 B.线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于
10、绕P2转动时产生的感应电动势 C.线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同,都是abcd D.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:线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关,选项 A 正确,B 错误;绕两个 轴转动产生的感应电流的大小相等,从上向下看,线框逆时针旋转,电流的方向应为 adcb,选项 C 错误;电流相等,cd受到的安培力也相等,选项 D 错误。 答案:A 4 4.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交流电动势e=220sin 100t V,则 下列判断正确的是( ) A.t=0 时,线圈位于中性面位置 B.t=0 时
11、,穿过线圈平面的磁通量最大 C.t=0 时,线圈的有效切割速度方向垂直磁感线 D.t=0 时,线圈中感应电动势达到峰值 解析:因按正弦规律变化,故t=0 时线圈位于中性面,A 正确;此时穿过线圈的磁通量最大,B 正确;t=0 时,线圈的有效切割速度方向与磁感线平行,不产生感应电动势,故 C、D 错误。 答案:AB 5 5.一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动。线圈中的感应电动势e 随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是( )A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当感应电动势e变换方
12、向时,通过线圈的磁通量绝对值都为最大 解析:t1、t3时刻感应电动势为零,线圈位于中性面位置,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的 变化率为零,A、C 错误;t2时刻感应电动势最大,线圈位于中性面的垂面位置,穿过线圈的磁 通量为零,B 错误;由于线圈每过一次中性面时,穿过线圈的磁通量的绝对值最大,感应电动 势e变换方向,所以 D 正确。 答案:D 6 6.如图所示,一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO在匀强磁场中转动,转速为n=120 转/分,若已知边长l=20 cm,匝数N=20,磁感应强度B=0.2 T,求:(1)转动中的最大电动势及位置。 (2)从中性面开始计时的电动势瞬时值表达式。 (3)从图示位置转过 90过程中的平均电动势。 解析:(1)当线圈平面转到与磁场平行时,ab、cd两边均垂直切割磁感线,这时线圈中产生的 感应电动势 最大 Em=NBS=200.20.2222 V=2.0 V。 (2)电动势瞬时值表达式为e=Emsin t=2sin(4t) V。 (3)E=N=20 V=1.28 V。 答案:(1)2.0 V 线圈平面与磁场平行(2)e=2sin(4t) V (3)1.28 V
