2024-2025年新教材高中物理课时检测12交变电流含解析新人教版选择性必修第二册

PAGEPAGE6交变电流1．下列关于沟通发电机的叙述正确的是()A．沟通发电机将电能转化为机械能B．沟通发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必需旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生沟通电C．沟通发电机线圈中产生沟通电，输送到外电路也是沟通电D．在沟通发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一个边都切割磁感线解析：选C沟通发电机将机械能转化为电能，A错误；沟通发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈既可以作为定子，也可以作为转子，定子和转子相对转动就可以产生沟通电，B错误；沟通发电机线圈中产生沟通电，输送到外电路也是沟通电，C正确；在沟通发电机线圈转动的过程中，并不是线圈的每一条边都切割磁感线，D错误。2．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变更规律如图乙所示，下列说法正确的是()A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变更率最大B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向变更C．t2、t4时刻通过线圈的磁通量最大D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小解析：选Bt1、t3时刻通过线圈的磁通量Φ最大，磁通量变更率为零，此时感应电动势、感应电流均为零，线圈中感应电流方向变更，选项A错误，选项B正确；t2、t4时刻通过线圈的磁通量为零，磁通量的变更率最大，即感应电动势最大，选项C、D错误。3．[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，由图中信息可以推断()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→D时刻线圈转过的角度为eq\f(3,2)πD．若从O→D时刻历时0.02s，则在1s内交变电流的方向变更100次解析：选CD由题图可知，在O、B、D时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面位置，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，线圈旋转eq\f(3,4)周，转过的角度为eq\f(3,2)π；假如从O到D时刻历时0.02s，线圈转动1周，则1s内线圈转动50周，100次经过中性面，交变电流的方向变更100次。故C、D正确。4．一矩形线圈abcd如图所示，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ω从图示位置起先匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为()A．0.5Bl1l2ωsinωt B．0.5Bl1l2ωC．Bl1l2ωsinωt D．Bl1l2ω解析：选D因为起先时刻线圈平面与磁感线平行，即线圈从垂直于中性面的位置起先运动，所以起先时刻线圈中感应电动势最大，为Em＝Bl1l2ω，感应电动势的表达形式应为余弦函数形式。因此在t时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2ωcos5．[多选]如图所示，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。当线圈平面转到图示位置与磁场方向平行时()A．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．线圈分别绕P1和P2转动时的电流的方向相同，都是a→d→c→bD．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：选AC产生交变电流的条件是轴和磁感线垂直，与轴的位置和线圈形态无关，线圈abcd分别绕轴P1、P2转动，转到图示位置时产生的电动势E＝NBSω，由I＝eq\f(E,R总)可知，此时I相等，故选项A正确，选项B错误；由右手定则可知，电流方向为a→d→c→b，故选项C正确；dc边受到的安培力F＝BldcI，故F一样大，选项D错误。6．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，不行行的方法是()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．只将线圈的边长减半解析：选B由Im＝eq\f(Em,R)，Em＝NBSω，ω＝2πn得Im＝eq\f(NBS·2πn,R)，故A、C可行；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不行行；当线圈的边长减半时，面积S减为原来的eq\f(1,4)，而电阻减为原来的eq\f(1,2)，故D可行。7．一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更的图像如图所示，则下列说法正确的是()A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01s时刻，Φ的变更率为零C．t＝0.02s时刻，感应电动势达到最大D．从t＝0.01s时刻至t＝0.04s时刻线圈转过的角度是eq\f(3,2)π解析：选D由题图可知，t＝0、t＝0.02s、t＝0.04s时刻线圈平面位于中性面位置，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，故E＝0；t＝0.01s、t＝0.03s、t＝0.05s时刻线圈平面与磁感线平行，Φ最小，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，故E最大；从t＝0.01s时刻至t＝0.04s时刻线圈旋转eq\f(3,4)周，转过的角度为eq\f(3,2)π。故A、B、C错误，D正确。8．一个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更的图像如图甲所示，则下列说法正确的是()A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01s时刻，Φ的变更率达到最大C．t＝0.02s时刻，沟通电动势达到最大D．该线圈相应的沟通电动势图像如图乙所示解析：选B由题图甲知，当t＝0时，Φ最大，说明线圈平面与中性面重合，故选项A错误；当t＝0.01s时，Φ＝0，Φ­t图像的切线斜率最大，即Φ的变更率eq\f(ΔΦ,Δt)最大，故选项B正确；当t＝0.02s时，Φ也最大，沟通电动势为零，故选项C错误；由以上分析可知，选项D错误。9．[多选]在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则()A．t＝0.005s时穿过线框的磁通量变更率为零B．t＝0.01s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势的最大值为311VD．线框产生的交变电动势的最大值为622V解析：选BC由题图乙可知，该交变电动势的瞬时值表达式为e＝311sin100πt(V)。t＝0.005s时感应电动势最大，穿过线框的磁通量变更率最大，选项A错误；t＝0.01s时交变电动势为零，穿过线框的磁通量最大，线框平面与中性面重合，选项B正确；交变电动势的最大值为311V，选项C正确，选项D错误。10．大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，如图所示为其原理简图。竖直平面内闭合线圈abcd固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以10πrad/s的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转。现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是()A．该发电机产生的交变电流频率是10HzB．t＝0时线圈中的电流方向为abcdaC．t＝0.5s时线圈中的电流方向发生变更D．t＝0.5s时线圈中的电流最小解析：选B条形磁铁以10πrad/s的角速度匀速转动，则该沟通电的频率f＝eq\f(ω,2π)＝5Hz，故A错误；由题图可知，在t＝0时刻穿过线圈的磁通量为0，结合沟通电产生的特点可知，t＝0时刻该沟通电的瞬时值最大，由题图可知下一时刻穿过线圈的磁通量的方向向里，由楞次定律可知，此时线圈中的电流方向为abcda，故B正确；该沟通电的周期T＝eq\f(1,f)＝0.2s，当t＝0.5s＝2．5T时，线圈处于与中性面垂直的位置，电流值仍旧为最大值，不会变更方向，故C、D错误。11．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场方向垂直且始终与金属滑环K相连，cd边与金属滑环L相连。现使矩形线圈以恒定角速度ω从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动。下列说法正确的是()A．线圈中产生的交变电流按正弦规律变更B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大，为Em＝NBSωD．线圈每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变更量为零解析：选C起先时，线圈平面与磁感线平行，线圈中产生的交变电流按余弦规律变更，选项A错误；由法拉第电磁感应定律可知，线圈转动的角速度越大，产生的交变电动势最大值越大，由欧姆定律可知通过电阻R的电流越大，选项B错误；线圈平面与磁场平行时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变更率最大，感应电动势最大，为Em＝NBSω，选项C正确；线圈每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变更量为2BS，选项D错误。12．如图所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框，可绕AB轴转动。已知匀强磁场的磁感应强度B＝eq\f(5\r(2),π)T，线框相邻两边相互垂直，其中CD边长为20cm，CE、DF长均为10cm，角速度为100πrad/s。若从图示CEFD平面平行磁场位置起先计时：(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)作出线框中感应电动势随时间变更的e­t图像。解析：(1)线框转动，起先计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，CD边长l1＝20cm，CE、DF边长l2＝10cm，在t时刻线框转过的角度为ωt，此时刻e＝Bl1l2ωcosωt其中B＝eq\f(5\r(2),π)T，l1×l2＝0.1×0.2m2＝0.02m故线框感应电动势瞬时值表达式e＝eq\f(5\r(2),π)×0.02×100πcos100πt(