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.docx

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(2016辽宁省实验中学分校高二上学期期末)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。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图所示。下列结论正确的是(CD)A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：EmNBS500.250V157V；故C正确；磁通量为0，磁通量变化率最大，由EmN得，3.14Wb/s，故D正确，故选CD。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)6.28V6.28A(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(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)A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，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。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)解析：根据EmNBS，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、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abcda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adcba，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adcba，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)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eE