2019版高中物理第五章交变电流第1节交变电流课时作业新人教版选修3_2.doc

1、1第五章 第 1 节 交变电流基础夯实 一、选择题(15 题为单选题，6 题为多选题)1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(2016四川省资阳中学高二下学期期中)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 e BS sint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 e BS sint ，而 BCD 图均没有导致磁通量变化，故 A 正确，BCD 错误，故选 A。3(2016辽宁省实验中学分

2、校高二上学期期末)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中不正确的是( C )A在中性面时，通过线圈的磁通量最大B在中性面时，感应电动势为零C穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次解析：在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，故 A 正确。在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零，线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次，故 BD 正确，穿过线圈的磁通量为零时，线圈与磁场平行，有两边垂直切割磁感线，感应电动势最大，故 C 错误。本题选不正确的，故选 C。4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

3、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 a b c d a 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 )2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

4、，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2Tt0 到 t T 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T4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。6(2016河北衡水中学高二上学期调研)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

5、图所示。下列结论正确的是( CD )3A在 t0.1s 和 t0.3s 时，电动势最大B在 t0.2s 和 t0.4s 时，电动势改变方向C电动势的最大值是 157VD在 t0.4s 时，磁通量变化率最大，其值为 3.14Wb/s解析：在 t0.1s 和 t0.3s 时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故 A 错误；在 t0.2s 和 t0.4s 时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，电动势不改变方向，故 B 错误；根据 t 图象， BS0.2Wb， T0.4s，故电动势的最大值： Em NBS 500.2 50V157V；故 C 正确；磁通量为 0，磁通量变20.

6、4化率最大，由 Em N 得， 3.14Wb/s，故 D 正确，故选 CD。 t t二、非选择题7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)6.28V 6.28A (2)5.44V (3)e6.28sin10 t(V)解析：(1)交变电流电动势最大值为 Em nBS 100.50.2 210

7、V6.28V，电流的最大值为 Im Em/R6.28A(2)线框转过 60时，感应电动势 E Emsin605.44V(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e Emsint 6.28sin10 t(V)能力提升 一、选择题(14 题为单选题，5 题为多选题)1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，由图可知( D )4A在 A、 C 时刻线圈处于中性面位置B在 B、 D 时刻穿过线圈的磁通量为零C从 A 时刻到 D 时刻线圈转过的角度为 D若从 0 时刻到 D 时刻经过 0.02s，则在 1s 内交变电流的方向改变 100 次解析： A、 C 时刻感应电流最大

8、，线圈位置与中性面垂直， B、 D 时刻感应电流为零，线圈在中性面，此时磁通量最大。从 A 时刻到 D 时刻线圈转过角度为 。若从 0 时刻到 D 时32刻经过 0.02s，则 T0.02s，则在 1s 内交变电流的方向改变 2100 次，故 D 正确。10.022一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

9、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如图甲为风速仪的结构示意图。在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一起的永磁体转动，线圈产生的电流随时间变化的关系如图乙。若风速减小到原来的一半，则电流随时间变化的关系图可能是( C )5解析：根据 Em NBS ，若风速减小到原来的一半时，则最大感应电动势也变小，所以感应电流也变小；根据转速与周期成反比，可知，若风速减小到原来的一半时，则周期变大为原来两倍，故 C 正确，A、B、

10、D 错误。4如图甲所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO与磁场边界重合。线圈按图示方向匀速转动。若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿 a b c d a 为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是图乙中的( A )解析：若从图示位置开始计时，在线圈转动 90的过程中，只有 ab 边切割磁感线，相当于向右切割，故感应电流的方向为 a d c b a，为负方向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但还是正弦的形式，这一部分 A、B 的表示都是正确的；在线圈转动 90到 180的过程中，只有 cd 边切割磁感线，相当于向左切割，故感应电流的方向为a d c b a，为负方

11、向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但还是正弦的形式，这一部分 B 项表示的方向是不正确的；再按同样的方法继续分析可以得到 A 项是正确的。5(多选)(2017山东省烟台二中高二下学期检测)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 )6A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 a d c bD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：

12、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 Em nBS 由欧姆定律 I 可知此时 I 相等，ER总故 A 对，B 错。由右手定则可知电流为 a d c b，故 C 对。 cd 边受的安培力 F BLcdI，故 F 一样大，D 错。二、非选择题6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 e t 图线。答案：(1) e188sin5 t(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 e Emsint ，其中 Em nBS ，由题意知n50， B0.5T， rad/s5rad/s， S0.48m 2， Em nBS 500.50.42 1506085V188V，所以 e188sin5 t(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，2T7T 0.4s， e t 图线如图所示。2