教科版选修32 2.1 交变电流 作业.doc

2.1交变电流 作业1一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时()a线圈平面与磁感线方向平行b通过线圈的磁通量达到最大值c通过线圈的磁通量变化率达到最大值d线圈中的感应电动势达到最大值答案b解析中性面是通过磁通量最大的位置，也是磁通量变化率为零的位置，即在该位置通过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零，无感应电流，b正确2关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是()a线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变b线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次c线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次d线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次答案c解析根据交流电的变化规律可得，如果从中性面开始计时有eemsint和iimsint；如果从垂直于中性面的位置开始计时有eemcost和iimcost.不难看出：线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流和感应电动势方向都改变两次，c正确3.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边垂直在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沿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变化的图像是()答案c解析线圈在磁场中从题图位置开始匀速转动时可以产生按余弦规律变化的交流电对于题图起始时刻，线圈的cd边离开纸面向外运动，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4如图所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图，若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，表示产生的电流随时间变化关系的下列图像中正确的是()答案c解析由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直，磁感应强度b、导线有效长度l和导线切割速率v等都不变化，由eblv，可知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变根据右手定则，电流方向做周期性变化，c正确5.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形图如图所示，下列说法中正确的是()a在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值b在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值c在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值d在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值答案bc解析从题图中可知，t1、t3时刻线圈中感应电流达到峰值，磁通量变化率达到峰值，而磁通量最小，线圈平面与磁感线平行；t2、t4时刻感应电流等于零，磁通量变化率为零，线圈处于中性面位置，磁通量达到峰值正确答案为b、c.6如图甲所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动线圈内磁通量随时间t的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是 ()at1时刻线圈中的感应电动势最大bt2时刻ab的运动方向与磁场方向垂直ct3时刻线圈平面与中性面重合dt4、t5时刻线圈中感应电流的方向相同答案bc解析t1时刻通过线圈的最大，磁通量变化率最小，此时感应电动势为零，a错；在t2、t4时刻感应电动势为em，此时ab、cd的运动方向垂直于磁场方向，b正确；t1、t3、t5时刻，最大，0，此时线圈平面垂直于磁场方向，与中性面重合，c正确；t5时刻感应电流为零，d错7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线圈中的电流为零答案cd解析线圈转动的角速度为，则转过一圈用时，当t时说明转过了圈，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8一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e10sin (20t) v，则下列说法正确的是()at0时，线圈位于中性面bt0时，穿过线圈的磁通量为零ct0时，线圈切割磁感线的有效速度最大dt0.4s时，电动势第一次出现最大值答案a解析由电动势e10sin (20t) v知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，a正确，b、c错误当t0.4s时，e10sin (200.4) v0，d错误9.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50v，那么该线圈由图所示位置转过30时，线圈中的感应电动势大小为()a50vb25vc25vd10v答案b解析由题给条件知，交变电流瞬时值表达式为e50costv50cosv，当30时，e25v，b对10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，同时将线圈所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为()aeemsinbe2emsinceemsin2tdesin2t答案c解析交变电动势瞬时值表达式eemsint，而emnbs，当加倍而s减半时，em不变，故正确答案为c.11.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为b0.50t，矩形线圈的匝数n100匝，边长lab0.20m，lbc0.10m，以3000r/min的转速匀速转动，若从线圈平面通过中性面时开始计时，试求： (1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)若线圈总电阻为2，线圈外接电阻为8，写出交变电流的瞬时值表达式；(3)线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值答案(1)e314sin (314t) v(2)i31.4sin (314t) a(3)200v解析(1)线圈的角速度2n314rad/s线圈电动势的最大值emnbs314v故交变电动势的瞬时值表达式为eemsint314sin (314t) v(2)im31.4a所以交变电流的瞬时值表达式为i31.4sin (314t) a(3)nn4nbsn200v12如图甲所示，矩形线圈匝数n100匝，ab30cm，ad20cm，匀强磁场磁感应强度b0.8t，绕轴oo从图示位置开始匀速转动，角速度100rad/s，试求：甲乙 (1)穿过线圈的磁通量最大值m为多大？线圈转到什么位置时取得此值？(2)线圈产生的感应电动势最大值em为多大？线圈转到什么位置时取得此值