人教物理选修32 交变电流 作业.doc

课时分层作业(七)基础达标练(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1关于交变电流和直流电流的说法中正确的是()a如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流b直流电流的大小和方向一定不变c交变电流一定是按正弦规律变化的d交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化【解析】直流电的特征是电流的方向不变，电流的大小可以改变交变电流的特征是电流的方向随时间改变交变电流有多种形式，正弦式交流电只是交变电流中最基本、最简单的一种，故选d.【答案】d2(多选)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(多选)某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量随时间变化的规律如图5113所示，则()图5113at1时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大bt2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零ct3时刻，线圈中的感应电动势为零dt4时刻，线圈中的感应电动势最大【解析】t1时刻，穿过线圈的最大，但为零，a错误；t2时刻，穿过线圈的等于零，但最大，b错误；t3时刻，最大，等于零，感应电动势等于零，c正确；t4时刻，等于零，但最大，感应电动势最大，d正确【答案】cd4如图5114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()【导学号：57272093】图5114a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abcdad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】线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转轴所在位置无关，故选项a正确，选项b、d错误；图示时刻产生电流的方向为adcba，故选项c错误【答案】a5线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图5115所示，由图可知()图5115a在a和c时刻线圈处于中性面位置b在b和d时刻穿过线圈的磁通量为零c从a时刻到d时刻线圈转过的角度为弧度d在a和c时刻磁通量变化率的绝对值最大【解析】当线圈在匀强磁场中处于中性面位置时，磁通量最大，感应电动势为零，感应电流为零，b、d两时刻线圈位于中性面当线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，a、c时刻线圈平面与磁感线平行，d正确从a时刻到d时刻线圈转过的角度为弧度，故选d.【答案】d6如图5116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()图5116a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】b二、非选择题(14分)7一矩形线圈有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. 【导学号：57272094】【解析】角速度2n2 rad/s40 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)能力提升练(时间：25分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1(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是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，线圈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 20t(v)10sin (200.4) v0，d错误【答案】ab2一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化，如图5117甲、乙所示，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()【导学号：57272095】图5117at1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】d3一台发电机的结构示意图如图5118所示，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，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯m中心的固定转轴匀速转动磁极与铁芯之间的缝隙中形成沿半径方向的辐向磁场从如图所示位置开始计时，规定此时电动势为正值，选项图中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律的是()图5118【解析】由于磁场为沿半径的辐向磁场，可以认为磁感应强度的大小不变，线圈始终垂直切割磁感线，所以产生的感应电动势大小不变，由于每个周期磁场方向要改变两次，所以产生的感应电动势的方向也要改变两次，选项d正确【答案】d4一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5119所示则下列说法中正确的是()图5119at0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】由题图象可知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5120所示，一单匝矩形线圈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()【导学号：57272096】图5120a0.5bl1l2sin t b0.5bl1l2cos tcbl1l2sin t dbl1l2cos t【解析】线圈从题图位置开始转动，感应电动势瞬时值表达式为eemcos t，由题意，embsbl1l2，所以ebl1l2cos t.【答案】d6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5121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()图5121【解析】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【答案】b二、非选择题(14分)7一矩形线圈，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bt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(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.【导学号：57272097】【解析】(1)线圈转速n300 r/min5 r