2019-2020学年高中物理 课时跟踪检测（八）交变电流 新人教版选修3-2

课时跟踪检测（八） 交 变 电 流一、选择题1.线框在匀强磁场中绕oo轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，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：选d由题图，设线框平面与中性面夹角为，则有mcos ，eemsin ，因为角变小，所以磁通量变大，感应电动势变小。2.多选如图所示，一面积为s的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能使线圈中产生交变电流的是()a将线圈水平向右匀速拉出磁场b使线圈以oo为轴匀速转动c使线圈以ab边为轴匀速转动d使磁场以bb0sin t规律变化解析：选bcd将线圈水平向右匀速拉出磁场的过程中磁通量均匀减小，产生的感应电流大小和方向均不变，a错误；线圈绕垂直于磁感线方向的轴转动时，磁通量发生周期性变化，产生交变电流，b、c正确；如果磁感应强度按bb0sin t规律发生周期性变化，而线圈面积不变，则磁通量也发生周期性变化，产生交变电流，d正确。3.多选如图所示，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观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为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c线圈中的感应电流为d穿过线圈的磁通量的变化率为零解析：选bc题中图示位置，线圈平面与磁场方向平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，b正确，d错误；此时由右手定则可知电流方向为adcba，a错误；由峰值表达式emnbs可知im，题中图示位置的感应电流等于峰值，c正确。4.如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴oo匀速转动(俯视图中沿逆时针的方向)。某时刻磁感线与线圈平面所成的锐角为30，从此时开始计时，通过边ab的电流i随时间t变化的图线是(以abcda为电流正向)()解析：选d根据楞次定律可知，线圈在开始转动的一小段时间内磁通量增大产生负向电流，选项a、c错误；当线圈转动六分之一周期后，处于中性面，磁通量最大，电动势为零，感应电流为零，选项d正确，b错误。5.多选一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，则下列说法中正确的是()at1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零bt1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零c线圈平面从与磁场方向平行的时刻开始计时d每当感应电动势e变换方向时，穿过线圈的磁通量的绝对值都最大解析：选bcd由图像可知，为余弦式交变电流，说明t0时，线圈平面与磁感线方向平行，选项c正确。t1、t3时刻感应电动势为零，说明这两个时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，穿过线圈的磁通量最大，所以选项b正确，选项a错误。当线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，感应电动势为零，感应电动势的方向要发生改变，所以选项d正确。二、非选择题6.如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈的总电阻r1 ，外接电阻r9 ，匀强磁场的磁感应强度b t，线圈以角速度100 rad/s匀速转动。(1)若线圈经过图示位置(线圈平面与磁感线垂直)时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式；(2)写出交变电流的瞬时值表达式。解析：(1)线圈中感应电动势的最大值为emnbs1000.05100 v500 v线圈中感应电动势瞬时值eemsin t所以e500sin (100t)v。(2)交变电流的最大值im a50 a，所以电流的瞬时值表达式为i50sin (100t)a。答案：(1)e500sin (100t)v(2)i50sin (100t)a一、选择题1.多选某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断()a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到d时刻线圈转过的角度为d若从o到d时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次解析：选cd由题图可知，在o、b、d时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好处于中性面位置，且穿过线圈的磁通量最大；在a、c时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零，故a、b错误；从a到d时刻，线圈转过的角度为；如果从o到d时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈转动50个周期，100次经过中性面，交变电流的方向改变100次，故c、d正确。2.一台发电机的结构示意图如图所示，其中n、s极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感应电动势e随时间t变化规律的是()解析：选d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，再结合右手定则分析可知每个周期产生的感应电动势的方向要改变两次，故d选项正确。3矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180角过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为()a.b.c2 d解析：选b线圈从中性面转过180角过程中，磁通量的变化为21bs(bs)2bs，平均感应电动势，最大感应电动势emnbs，则平均感应电动势和最大感应电动势之比为，b正确。4.矩形线圈的匝数为50，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所示。下列结论正确的是()a在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最大b在t0.2 s和t0.4 s时，电流改变方向c电动势的最大值是314 vd在t0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 wb/s解析：选d在t0.1 s和t0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故a错误；在t0.2 s 和t0.4 s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，此时电动势方向不会改变，故电流方向不变，故b错误；根据t图像，bs0.2 wb，t0.4 s，故电动势的最大值；emnbsnbs500.2 v50 v157 v，故c错误；在t0.4 s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，故磁通量变化率最大，根据emn，可知， wb/s3.14 wb/s，故d正确。5.如图所示，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。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像是选项图中的()解析：选a由题意可知，在开始时刻线圈中感应电流为零，随着线圈转动，感应电流不断增大，电流方向为adcba，故电流为负值；当cd边进入磁场后线圈内感应电流逐渐减小，方向仍为adcba，分析可得线圈内产生的感应电流如a选项所示，故a选项正确。二、非选择题6.如图所示，在匀强磁场中有一“”形导线框，可绕ab轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度b t，线框相邻两边相互垂直，其中cd边长为20 cm，ce、df长均为10 cm，转速为50 r/s，若从图示cefd平面平行磁场位置开始计时。(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)求出由图示位置转过30过程中线框产生的平均电动势；(3)在e t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的图像。解析：(1)线框转动，开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，cd边长为l120 cm，ce、df边长为l210 cm，在t时刻线框转过的角度为t，此时刻ebl1l2cos