2019_2020学年高中物理第五章交变电流1交变电流练习含解析新人教版选修3.doc

交变电流 A组素养达标1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：A2如图所示是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该交变电流的()A周期是0.02 sB电压的峰值是10 VC角速度为314 rad/sD表达式为u10sin 25t(V)解析：由题图知：峰值Um10 V，周期T4102s，故A错，B对；角速度 rad/s50 rad/s157 rad/s，故C错；表达式u10sin 50t(V)，故D错答案：B3.如图所示，在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，不可行的方法是()A只将线圈的转速减半B只将线圈的匝数减半C只将匀强磁场的磁感应强度减半D只将线圈的边长都减半解析：由Im，EmNBS，2n，得Im，故A、C可行；又电阻R与匝数有关，当匝数减半时电阻R也随之减半，则Im不变，故B不可行；当边长减半时，面积S减为原来的，而电阻减为原来的，故D可行答案：B4.一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所示则下列说法中正确的是()At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，的变化率为0Ct0.02 s时刻，感应电动势达到最大D从t0.01 s时刻至t0.04 s时刻线圈转过的角度是解析：由图象可知t0、t0.02 s、t0.04 s时刻线圈平面位于中性面位置，最大，0，故E0；t0.01 s、t0.03 s、t0.05 s时刻线圈平面与磁感线平行，最小，最大，故E最大；从图象可知，从t0.01 s时刻至t0.04 s时刻线圈旋转周，转过的角度为.答案：D5如图所示为一台发电机的结构示意图，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，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小均匀的磁场若从图示位置开始计时，当线框绕固定转轴匀速转动时，下图所示的图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()解析：因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙段后，由于线框切割磁感线的方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化故选D.答案：D6一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化，如图(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线框，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻在()At1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点电动势最高时刻在t4，故选项D正确答案：D7如图所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连在线圈转动过程中，通过电阻R的电流()A大小和方向都随时间做周期性变化B大小和方向都不随时间做周期性变化C大小不断变化，方向总是PRQD大小不断变化，方向总是QRP解析：在题图所示位置时产生的电动势，由右手定则可知，ab边的感应电动势方向由ba，cd边感应电动势的方向由dc，通过电刷将电流引出，在外电路中的电流方向为PRQ，转过180后，ab、cd边位置交换，由于M、N具有换向器的作用，电流方向仍为PRQ，故选项C正确答案：C8(多选)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错误；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错误答案：BCB组素养提升9(多选)如图所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图丙所示的电流，则()A在t1到t2时间内，甲、乙相吸B在t2到t3时间内，甲、乙相斥Ct1时刻两线圈间作用力为零Dt2时刻两线圈间吸引力最大解析：甲回路电流减弱时，据楞次定律，乙回路将产生与甲同向环绕的感应电流，甲、乙电流之间通过磁场发生相互作用，甲、乙相吸，同理，当甲中电流增强时，甲、乙互相排斥，故选项A、B正确在t1时刻，甲中电流产生的磁场变化率为零，则乙线圈感生电流瞬时值为零，而t2时刻，虽然乙中感生电流最强，但此时甲中电流瞬时值为零，所以t1、t2时刻，甲、乙电流间相互作用都为零，故选项C正确，D错误答案：ABC10如图甲所示，一单匝矩形线圈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方向间的夹角45时(如图乙所示)为计时起点，并规定当电流自a流向b时，电流方向为正则如图所示的四幅图中正确的是()解析：t0时刻，根据题图乙表示的转动方向，由右手定则知，此时ad中电流方向由a到d，线圈中电流方向为adcba，与规定的电流正方向相反，电流为负值又因为此时ad、bc两边的切割速度方向与磁场方向成45角，由Em2Blv，可得E2BlvEm，即此时电流是峰值的，由题图乙还能观察到，线圈在接下来45的转动过程中，ad、bc两边的切割速度越来越小，所以感应电动势应减小，感应电流应减小，故电流的瞬时值表达式为iImcos(t)故选D.答案：D11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B0.5 T，线圈匝数N50匝，每匝线圈面积为0.48 m2，转速为150 r/min，在匀速转动过程中，从图示位置线圈转过90开始计时：(1)写出交变电流感应电动势瞬时值的表达式；(2)画出et图线解析：(1)由题可知N50，B0.5 T，2 rad/s5 rad/s，EmNBS500.50.485188 V，由eEmsin t得e188sin 5t V.(2)T s0.4 s，et图线如图所示答案：见解析C组学霸冲刺12.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B0.50 T，矩形线圈的匝数N100 匝，边长Lab0.20 m，Lbc0.10 m，以3 000 r/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解析：(1)线圈的角速度2n314 rad/s，线圈电动势的最