物理选修3-2人教新课标5.1交变电流 同步练习

1、(时间：60分钟)知识点一交变电流的概念1下列各图中，表示交变电流的是()解析方向随时间作周期性变化是交变电流的重要特征，选项A、B中，电流的大小变化，但方向不变，不是交变电流是脉动直流A、B错误，C、D项正确答案CD2矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是()A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D线框经过中性面时，各边不切割磁感线解析线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边速度方向与磁感线平

2、行，即不切割磁感线，穿过线框的磁通量的变化率等于零，所以电动势等于零，感应电动势或感应电流的方向在此时刻改变，垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，切割磁感线的两边的速度与磁感线垂直，有效切割速度最大，此时穿过线框的磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大，故C、D正确答案CD3下图中哪些情况线圈中产生了交流电()解析由正弦式电流的产生条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状没有特别要求答案BCD知识点二交变电流的规律4.如图5-1-16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

3、为()图5-1-16A0.5Bl1l2sin 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D5.如图5-1-17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5-1-17A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/

4、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CD6.如图5-1-18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5-1-18A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

5、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C知识点三交变电流的图象7.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5-1-19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5-1-19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

6、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C8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A9.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如图5-1-20所示，下列说法中正确的是()图5-1-20At1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

7、时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值解析由题图可知，t1时刻线圈中感应电动势达到峰值，磁通量变化率也达到峰值，而磁通量最小，线圈平面与磁感线平行t2时刻感应电动势等于零，磁通量变化率为零，线圈处于中性面位置，磁通量达到峰值t3时刻感应电动势达到峰值，线圈中的磁通量变化率达到峰值正确选项为B、C.答案BC10.如图5-1-21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()图5-1-21A. 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

8、化C大小不断变化，方向总是PRQD大小不断变化，方向总是QRP解析在图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，但电流方向仍为PRQ，故选项C正确答案C11.如图5-1-22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()图5-1-22解析由题意知线圈总有一半

9、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A12.如图5-1-23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5-1-23(1)写出线框中感应电动势的瞬间值表达式；(2)在e-t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面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转

10、过的角度为t，此时刻，eBl1l2cos t，即eBScos t.其中B T，S0.1×0.2 m20.02 m2，2n2×50 rad/s100 rad/s.故e×0.2×100cos(100t) V，即：e10cos(100t) V.(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图象如图所示：答案(1)e10cos(100t) V(2)见解析图13.如图5-1-24所示，一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO在匀强磁场中转动，转速为n120 r/min，若已知边长l20 cm，匝数N20，磁感应强度B0.2 T，求：图5-1-24(1)转动中的最大电动势及达到最大电动势时线圈所处的位置；(2)从中性面开始计时的电动势瞬时值表达式；(3)从图所示位置转过90°过程中的平均电动势解析(1)当线圈平面转到与磁场平行时，ab、cd两边均垂直切割磁感线，这时线圈