【创新设计】高中物理 5.1 交变电流同步训练 新人教版选修32.doc

交变电流的产生及规律1当交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是()a电流将改变方向b磁场方向和线圈平面平行c线圈的磁通量最大d线圈产生的感应电动势最大解析当线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，电流将改变方向故选a、c.答案ac正弦交变电流的图象2一只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5111甲所示，则下列说法中正确的是()图5111at0时刻，线圈平面与中性面垂直bt0.01 s时刻，的变化率最大ct0.02 s时刻，交变电动势达到最大d该线圈产生的相应交变电动势的图象如图乙所示解析由题图甲可知t0时刻，线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，t0.01 s时刻，磁通量为零，但变化率最大，所以a项错误，b项正确t0.02 s时，交变电动势应为零，c、d项均错误答案b峰值和瞬时值问题3交流发电机在工作时电动势为eemsint，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为()aeemsinbe2emsinceemsin 2t desin 2t解析本题考查交变电压的瞬时值表达式eemsin t，而emnbs，当加倍而s减半时，em不变，故正确答案为c.答案c图51124有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 ，线框绕oo轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图5112所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 t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？解析(1)交变电流电动势最大值为emnbs100.50.2210 v6.28 v，电流的最大值为im a6.28 a.(2)线框转过60时，感应电动势eemsin 605.44 v.答案(1)6.28 v6.28 a(2)5.44 v(时间：60分钟)题组一交变电流的产生及规律1线框在匀强磁场中绕oo轴匀图5113速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图5113所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是()a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，mcos ，eemsin ，所以磁通量变大，感应电动势变小答案d2如图5114所示，为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()图5114a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abd线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈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ab，故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，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，b、d错误答案c3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ebssin t的图是()解析线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势ebssin t，由此判断，只有a选项符合答案a题组二正弦交变电流的图象4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5115所示，下列结论正确的是()图5115a在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最大b在t0.2 s和t0.4 s时，电动势改变方向c电动势的最大值是157 vd在t0.4 s时，磁通量变化率达最大，其值为3.14 wb/s解析由t图象可知maxbs0.2 wb，t0.4 s，又因为n50，所以emaxnbsnmax157 v，c正确；t0.1 s 和0.3 s时，最大，e0，变向；t0.2 s和0.4 s时，0，eemax最大，故a、b错误，根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知，当t0.4 s时，最大，3.14 wb/s，d正确答案cd5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5116所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是()图5116解析线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以c对答案c6.图5117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下图中的()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圆周运动，所以产生的仍然是正弦交变电流，只是最大值为全部线圈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，再由右手定则可以判断出a选项符合题意答案a7一个矩形线圈绕垂直于匀强磁场的固定于线圈平面内的轴转动线圈中感应电动势e随时间t的变化图象如图5118所示，下列说法中正确的是()图5118at1时刻通过线圈的磁通量为0bt2时刻通过线圈的磁通量最大ct3时刻通过线圈的磁通量的变化率最大d每当e变换方向时通过线圈的磁通量最大解析由图可知，t2、t4时刻感应电动势最大，即线圈平面此时与磁场方向平行；在t2、t3时刻感应电动势为零，此时线圈平面与磁场方向垂直故选d.答案d题组三峰值和瞬时值问题8有一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线圈中的最大磁通量为m，最大感应电动势为em，下列说法中正确的是()a当磁通量为零时，感应电动势也为零b当磁通量减小时，感应电动势也减小c当磁通量等于0.5m时，感应电动势为0.5emd角速度解析由交变电流的产生原理可知，感应电动势与磁通量大小的变化率有关，与磁通量大小无关磁通量最大时，感应电动势为零；而磁通量为零时，感应电动势最大且embsm，故选项d正确答案d9.图5119如图5119所示，一矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为b的匀强磁场中绕oo轴以角速度从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为()a0.5bl1l2sin tb0.5bl1l2cos tcbl1l2sin tdbl1l2cos t解析线圈从题图示位置开始转动，电动势瞬时值表达式为eemcos t，由题意，embsbl1l2，所以ebl1l2cos t.答案d10如图5120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e0.5sin(20t) v，由该表达式可推知以下哪些物理量()图5120a匀强磁场的磁感应强度b线框的面积c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：ebssin 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bs0.5求出磁通量的最大值答案cd11一矩形线圈有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2n2( r/s)40 rad/s，最大值emnbs1000.55010440v10 v，线圈中感应电动势eemcost10cos 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如图5121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：图5121(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)线圈转动，开始计时的位置为线圈平