2018_2019学年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1节 交变电流随堂检测1(2018浙江温州“十五校联合体”期中联考)闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的某一固定轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是 ()At1时刻线圈中感应电流为零Bt2时刻线圈通过中性面Ct3时刻穿过线圈的磁通量变化率最大Dt4时刻线圈中感应电动势最小解析：选A.t1时刻线圈中感应电流为零，A正确；t2时刻线圈在与磁感线平行位置，B错误；t3时刻穿过线圈的磁通量最大，变化率最小，C错误；t4时刻线圈感应电动势最大，D错误2(多选)(2018南京高二检测)如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，沿着OO轴观察，线圈沿逆时针方向转动已知磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时()A线圈中感应电流的方向为abcdaB穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率也为零C线圈中的感应电流为D线圈从图示位置起转动时，电动势的瞬时值为nBl2解析：选CD.根据右手定则判断知，ad边切割磁感线产生的感应电流方向由ad；bc边切割磁感线产生的感应电流方向由cb，所以A项错误；在图示位置BS0；eEmnl2B，由En得Bl2，i，所以C项正确，B项错误；t，由enBl2cos tnBl2cosnBl2，D项正确3矩形线圈abcd在如图所示的磁场中以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直纸面向里，其中ab边左侧磁场的磁感应强度大小是右侧磁场的2倍在t0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸外转动规定图示箭头方向为电流正方向，则线圈中电流随时间变化的关系图线应是()解析：选A.绕垂直磁场的轴转动时，线圈能够产生的最大感应电动势EmNBS，所以线圈在左侧磁场中产生的感应电动势最大值是右侧磁场中最大值的2倍，再利用楞次定律分析感应电流方向，可知选项A正确4一矩形线圈有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 t10cos 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 V课时作业一、单项选择题1关于交变电流和直流电的说法，正确的是()A如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B直流电的大小可以变化，但方向不一定变化C交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化解析：选D.直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变，另外交变电流不一定都是正弦交流电或余弦交流电，D正确2如图所示为演示交变电流的装置图，关于这个实验，正确的说法是()A线圈每转动一周，指针左右摆动两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置，ab边的感应电流方向为由abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析：选C.线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故A错；线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性面，显然图示位置不是中性面，所以B错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为由ab，C对；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈处于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，D错3面积为S的线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，从图中位置开始计时，能产生正弦式交变电动势eBSsin t的是()解析：选A.A图产生的感应电动势eBSsin t；B、C、D图不产生感应电动势本题选A.4(2018重庆四十二中检测)交流发电机正常工作时产生的电动势为eEmsin t，若将其线圈的匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式为()AeEmsin t Be2Emsin t Ce2Emsin 2t DeEmsin 2t解析：选D.峰值为EmNBS，则线圈的匝数减为原来的一半而转速增为原来的2倍，角速度2n变为原来的2倍，峰值不变，D对5如图所示是一交变电流的it图象，x轴上方每段图象均为正弦曲线的一部分，则该交变电流的有效值为()A4 A B2 AC A D A解析：选D.设该交变电流的有效值为I，由有效值的定义得Rt1IRt2I2Rt，而tt1t2代入数据解得I A，故选项D正确6在垂直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，线圈以恒定角速度绕cd边沿如图所示方向转动，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变化关系的图象为()解析：选B.在0内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正弦式交流电，由楞次定律知，电流方向为负值；在T内，线圈中无感应电流；在T时，ab边垂直切割磁感线，感应电流最大，且电流方向为正值，故只有B项正确7.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()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转动时电流的方向相同，都是abcdD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：选A.线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，两种情况下产生的感应电动势和感应电流最大且相等，所以A正确，B错误由楞次定律和右手定则可知电流方向相同且沿adcb方向，C错误由于电流相同，所以两种情况下dc边受到的安培力相等，D错误二、多项选择题8线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交流电动势的瞬时值表达式为e10sin 100t V，则下列说法中正确的是()At0时，线圈位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大Bt0时，线圈垂直中性面，此时穿过线圈的磁通量为零Ct0.02 s时，e0，线圈位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大Dt0.005 s时，e10 V，线圈位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大解析：选AC.将t0代入表达式，可得e0，线圈位于中性面位置，磁通量最大，A正确，B错误；将t0.02 s，代入表达式得e0，此时线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大；将t0.005 s代入表达式得e10 V，此时线圈垂直于中性面，穿过线圈的磁通量为零，故C正确，D错误9(2018济南高二检测)如图甲所示，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当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在t时刻()A线圈中的电流最大B穿过线圈的磁通量为零C线圈所受的安培力为零D线圈中的电流为零解析：选CD.t，此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，B错误；由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线圈所受的安培力为零，A错误，C、D正确10如图所示，形状或转轴位置不同、但面积均为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B的匀强磁场中，以相同的角速度匀速转动，从图示的位置开始计时，则下列说法正确的是()A感应电动势最大值相同B感应电动势瞬时值不同C感应电动势最大值不同D感应电动势瞬时值相同解析：选AD.当转动轴不是线圈对称轴时，只要转轴与磁场垂直，不论线圈形状如何，转轴位置如何，最大值均为EmNBS，S、B、N相同，所以Em相同，A对；从中性面开始计时，瞬时值为eEmsin t，可见瞬时值也相同，D对三、非选择题11如图所示，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OO轴匀速转动当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)线圈中瞬时感应电动势的大小；(2)若从线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在t时刻的电动势大小解析：(1)由题意可知：S0.20.5 m20.1 m2感应电动势的瞬时值eNBSsin t1000.10.1100sin (100t) V，所以e314sin (100t) V.(2)由EmNBS可知Em314 V从线圈平面平行磁感线时开始计时，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.答案：(1)314sin (100t) V(2)157 V12如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，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.若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关系的图象解析：(1)线