高中物理 第5章 交变电流 1 交变电流学业分层测评 新人教版选修

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。交变电流(建议用时：45分钟)学业达标1如图所示的各图象中表示交变电流的是()【解析】B、C两图象中电流的大小做周期性变化，但方向不变，是直流电，A图中电流的方向也没有变化，只有D图中电流的大小和方向都做周期性变化，故D正确【答案】D2(多选)(2016邵阳高二检测)一矩形闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈平面通过中性面时()A线圈平面与磁感线垂直，此时通过线圈的磁通量最大B通过线圈磁通量的变化率达最大值C线圈中感应电流为零D此位置前后的感应电流方向相反【解析】当线圈平面通过中性面时，线圈平面与磁感线垂直，通过线圈的磁通量最大，通过线圈磁通量的变化率为零，线圈中感应电流为零，此位置前后的感应电流方向相反，故选项A、C、D正确，B错误【答案】ACD3如图所示，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的图是()【解析】线圈在匀强磁场中绕在线圈平面内且垂直于磁场的轴匀速转动，且从线圈平面经过中性面开始计时，产生的电动势为eEmsin t，只有A符合要求，故A正确【答案】A4线框在匀强磁场中绕OO轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图5116所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是()图5116A磁通量和感应电动势都在变大B磁通量和感应电动势都在变小C磁通量在变小，感应电动势在变大D磁通量在变大，感应电动势在变小【解析】由题图可知maxsin ，所以磁通量变大两竖直边切割磁感线的分速度变小，所以感应电动势变小，故D正确【答案】D5如图5117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(ab向纸外，cd向纸内)若从图所示位置开始计时，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象是图中的() 图5117【导学号：94530060】【解析】由题意知线圈总有一半在磁场中做切割磁感线的匀速转动，且是从中性面开始进行的，所以产生的仍然是正弦式交变电流，只是最大值为线圈全部在磁场中匀速转动情况下产生的感应电动势最大值的一半，所以选项B、C错误；再由楞次定律可以判断出开始计时一段时间内，感应电流方向与选定的正方向相反，所以A选项符合题意【答案】A6(多选)线圈在匀强磁场中转动产生电动势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率最大Dt0.4 s时，e有最大值为10 V【解析】由电动势的瞬时值表达式可知计时应从线圈位于中性面时开始，即t0时，e0，此时线圈平面位于中性面，磁通量最大，导线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为0，A、B正确，C错误；当t0.4 s时，代入式中得e10sin 20t10sin(200.4) V0，D错误【答案】AB7(多选)如图5118甲所示，一个矩形线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线框内磁通量随时间t变化的情况如图乙所示，则下列说法中正确的是()图5118At1时刻线框中的感应电动势最大Bt2时刻ad的运动方向与磁场方向垂直Ct3时刻线框平面与中性面重合Dt4、t5时刻线框中感应电流的方向相同【解析】t1时刻通过线框的磁通量最大，磁通量的变化率0最小，此时感应电动势等于0，A错；在t2、t4时刻感应电动势最大，此时导线ad、cb的运动方向均垂直于磁感线，所以B正确；t1、t3、t5时刻感应电动势均为0，此时线框所在平面垂直于磁感线，称为中性面，C正确；t5时刻感应电流为0，D错【答案】BC能力提升8(多选)(2016徐州高二检测)一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图5119线a所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是() 【导学号：94530061】图5119A从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B线圈先后两次转速之比为23C在图线a和b中，t0时刻穿过线圈的磁通量均为零D图线b电动势的瞬时值表达式为e100sin t(V)【解析】根据图线a：感应电动势最大值EmBSm，因此磁通量最大值mWb，A正确；线圈先后两次周期之比，B错误；t0时刻感应电动势为零，线圈与中性面平行，磁通量最大，C错误；感应电动势最大值EmBS，因此，即EmbEma100 V，图线b电动势瞬时值表达式为eEmbsin bt100sin t(V)，D正确【答案】AD9如图5120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时电流方向为正则下列选项中正确的是()甲乙图5120【解析】由楞次定律可知，t0时电流方向为负，线圈平面与中性面的夹角为，线圈再转过到达中性面；所以线圈中的感应电流为iImsin，D正确【答案】D10(2016九江高二检测)一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化，如图5121(a)、(b)所示，规定电流从左向右为正在直导线下方有一不闭合的金属框，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻在()图5121At1时刻Bt2时刻Ct3时刻 Dt4时刻【解析】线框中的磁场是直线电流i产生的，在t1、t3时刻，电流i最大，但电流的变化率为零，穿过线框的磁通量变化率为零，线框中没有感应电动势，a、b两点间的电势差为零在t2、t4时刻，电流i0，但电流变化率最大，穿过线框的磁通量变化率最大，a、b两点间的电势差最大，再根据楞次定律可得出a点相对b点电势最高的时刻在t4.【答案】D11一矩形线圈有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n1 200 r/min，外接一用电器，电阻为R18 ，试写出R两端电压瞬时值的表达式【解析】角速度2n240 rad/s，最大值EmNBS1000.55010440 V10 V，线圈中感应电动势eEmcos t10 cos 40t V，由闭合电路欧姆定律i A，故R两端电压uRi1810cos 40t V，即u9cos 40t V.【答案】u9cos 40t V12一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻r1 ，外接电阻R4 ，线圈在磁感应强度B T的匀强磁场中以n300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图5122所示，若从中性面开始计时，求： 图5122【导学号：94530062】(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈从开始计时经 s时线圈中由此得到的感应电流的瞬时值；(3)外电路R两端电压瞬时值的表达式【解析】(1)线圈转速n300 r/min5 r/s，角速度2n10 rad/s，线圈产生的感应电动势最大值EmNBS50 V，由此得到的感应电动势瞬时值表达式为eEmsin t50sin 10t V.(2)将t s代入感应电动势瞬时值表达式中，得e50sin V25 V，对应的感应