20192020學(xué)年高中物理第二章1交變電流練習(xí)(含分析)教科版選修3220192020學(xué)年高中物理第二章1交變電流練習(xí)(含分析)教科版選修3212/12袀PAGE12袁肀膆螞蚃蒞袃薇羈20192020學(xué)年高中物理第二章1交變電流練習(xí)(含分析)教科版選修32

基礎(chǔ)牢固

1.(多項(xiàng)選擇)以下列圖的四種電流中屬于交變電流的是()

答案:BC

,在以下列圖地址時(shí)()

穿過(guò)線圈的磁通量最大

穿過(guò)線圈的磁通量最大

C.穿過(guò)線圈的磁通量最小

D.穿過(guò)線圈的磁通量最小

磁通量的變化率最小

磁通量的變化率最大

磁通量的變化率最大

磁通量的變化率最小

剖析:當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí),磁通量最大,但磁通量的變化率最小,故正確選項(xiàng)為A.

答案:A

3.交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)e=Emsinωt,若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提升一倍,同時(shí)將線圈面積減小一

半,其他條件不變,則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?)

A.e'=Emsi??????2

????B.??′=2??m??????2

C.e'=Emsin2ωt

1

??mD.e'=2sin2????剖析:當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí),角速度加倍,即ω'=2,而線圈的面積減小了一半,所以由ωEm=NBSω可得交變電動(dòng)勢(shì)的最大值Em不變,選項(xiàng)C正確.

答案:C

4.以下列圖為演示交變電流的產(chǎn)生的裝置圖,關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),正確的說(shuō)法是()

A.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,指針左右搖動(dòng)兩次

B.圖示地址為中性面,線圈中無(wú)感覺(jué)電流

C.圖示地址ab邊的感覺(jué)電流方向?yàn)閍→b

D.線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁通量變化率為零

剖析:線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流,線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)電流改變方向,線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,有兩次經(jīng)過(guò)中性面,電流方向改變兩次,指針左右搖動(dòng)一次.線圈處于圖示地址時(shí),ab邊向右運(yùn)動(dòng),由右手定則知,ab邊的感覺(jué)電流方向?yàn)閍→b;線圈平面與磁場(chǎng)方向平行

時(shí),ab、cd邊垂直切割磁感線,線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大,也能夠這樣認(rèn)為,線圈處于豎直地址時(shí),磁通

量為零,但磁通量的變化率最大.

答案:C

5.(多項(xiàng)選擇)線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交流電電動(dòng)勢(shì)為e=10√2sin20π??V,

則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()

A.t=0時(shí),線圈平面位于中性面

B.t=0時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量最大

C.t=0時(shí),導(dǎo)線切割磁感線的有效速度最大

2

D.t=0.4s時(shí),e達(dá)到最大值10√2V剖析:依照交流電電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)表達(dá)式可判斷為正弦交變電流,當(dāng)t=0時(shí),0,所以此時(shí)磁通量的e=變化率為零,導(dǎo)線切割磁感線的有效速度為零,但此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大,線圈平面位于中性面,所以選項(xiàng)A、B正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)t=0.4s時(shí),e=10√2sin20πtV=10√2sin8πV=0,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:AB

6.以下列圖,一矩形線圈abcd,已知ab邊長(zhǎng)為l,bc邊長(zhǎng)為l,在磁感覺(jué)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中12繞軸以角速度ω從圖示地址開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則t時(shí)辰線圈中的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為()OO'

.5Bllωsinωt.5Bllωcosωt1212C.12ωsinωtD.12ωcosωtBllBll剖析:感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=Bl1l2ω,線圈從垂直中性面的地址開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),則t時(shí)辰的感覺(jué)電動(dòng)π勢(shì)為e=Emsin(????+2)=????1??2??cosωt,應(yīng)選項(xiàng)D正確.

答案:D

7.(多項(xiàng)選擇)以下列圖,閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸勻速OO'轉(zhuǎn)動(dòng),沿著OO'方向觀察,線圈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng).已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺(jué)強(qiáng)度為B,線圈匝數(shù)為n,ab邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,ad邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2,線圈電阻為R,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示地址時(shí)()

A.線圈中感覺(jué)電流的方向?yàn)閍bcda

B.線圈中的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為2nBL2ω

3

C.穿過(guò)線圈的磁通量的變化率最大

??2??2??????D.線圈ad邊所受安培力的大小為12,方向垂直紙面向里??

剖析:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至題圖所示地址時(shí),由楞次定律(或右手定則)可知,選項(xiàng)A正確;題圖所示地址,穿過(guò)線圈的磁通量為零,但穿過(guò)線圈的磁通量的變化率最大,感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大,為m12,選項(xiàng)C正E=nBLLω確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;此時(shí)線圈中的電流為i=??????1??2??邊所受安培力的大小為F=nBiL=??2??2??2????2??12,方向垂直紙面向里,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.??

答案:AC

8.(多項(xiàng)選擇)一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像以下列圖,則()

A.當(dāng)t=0時(shí),線圈平面與磁感線垂直,磁通量最大

B.當(dāng)t=πs時(shí),e有最大值

3C.t=πs時(shí),??=-10V最小,磁通量變化率最小2

D.t=2πs時(shí)線圈經(jīng)過(guò)中性面

剖析:t=0、t=πs和t=2πs時(shí)線圈經(jīng)中性面,e最小,Φ最大,A、D對(duì),B錯(cuò);

3??t=2πs時(shí),e=-10V,e最大,??最大,“-”號(hào)表示方向,C錯(cuò).

答案:AD

9.以下列圖,匝數(shù)為100的圓形線圈繞與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直的軸OO'以50r/s的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)

線圈的最大磁通量為0.01Wb.從圖示的地址開(kāi)始計(jì)時(shí),則線圈中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)瞬市價(jià)的表達(dá)式為

()

4

A.e=50sinωtV

B.e=314cos314tV

C.e=50cosωtV

D.e=314sin314tV

剖析:線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交變電流,產(chǎn)生的交變電流與線圈形狀沒(méi)關(guān),由mE=NBSω可知,m與線圈面積、角速度ω有關(guān),角速度23.14×50rad/s=314rad/s.最大值ESω=×E=NBSω=NΦω=314V.線圈從圖示地址即與中性面垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),此時(shí)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值,mm據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可得出e=314cos314tV,B對(duì).答案:B

一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)表示圖以下列圖,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極,它們的表面呈半圓柱

面形狀.M是圓柱形鐵芯,它與磁極的柱面共軸,鐵芯上有一矩形線框,可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)軸

旋轉(zhuǎn).磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似平均的磁場(chǎng).若從圖示地址開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)

線框繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),以下列圖像中能正確反響線框中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是

()

剖析:切割磁感線的邊以恒定的速率垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),所處地址的磁感覺(jué)強(qiáng)度大小不變,所以產(chǎn)生大

小不變的電動(dòng)勢(shì),由右手定則可判斷電流方向每半周期改變一次,所以D正確.

答案:D

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能力提升

1.(多項(xiàng)選擇)以下列圖,面積均為S的單匝線圈繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω勻

速轉(zhuǎn)動(dòng),不能夠產(chǎn)生交變電流的是()

答案:BCD

2.(多項(xiàng)選擇)矩形線圈的匝數(shù)為50匝,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)線圈的磁

通量隨時(shí)間的變化規(guī)律以下列圖.以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是()

A.在t=0.1s和t=0.3s時(shí),電動(dòng)勢(shì)最大

B.在t=0.2s和t=0.4s時(shí),電動(dòng)勢(shì)改變方向

C.電動(dòng)勢(shì)的最大值是157V

D.在t=0.4s時(shí),磁通量變化率最大,其值為3.14Wb/s剖析:從題圖中可知,在0.1s和0.3s時(shí)辰,穿過(guò)線圈的磁通量最大,此時(shí)辰磁通量的變化率等于零;0.2s和0.4s時(shí)辰,穿過(guò)線圈的磁通量為零,但此時(shí)辰磁通量的變化率最大,由此得選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤依照電動(dòng)勢(shì)的最大值公式,,2πV157V;磁通量變=可得m×mm??m化率的最大值應(yīng)為??=3.14Wb/s,應(yīng)選項(xiàng)C、D正確.答案:CD

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3.以下列圖,矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中能夠分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速

度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)()

A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流

B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)

C.線圈繞1和2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同,都是→→→dPPabcD.線圈繞1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊碰到的安培力大于繞2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊碰到的安培力PP剖析:以下列圖,設(shè)ab=l1,ad=l2,11,12線圈繞1軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)Oa=rOd=r.Pe=Blv=Bll2ω.線圈繞P軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)e=Blrω+Blrω=Bll2ω,即e=e,所以1112211121121=i2,應(yīng)選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由右手定則可知,線圈繞1和2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同,均是iPPa→d→c→b方向,應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤;再依照安培力公式可知F安=BIl1,即安培力相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

答案:A

4.以下列圖,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺(jué)強(qiáng)度0.1T,所用矩形線圈總電阻為100Ω,線圈的匝數(shù)B=R=n=100,邊長(zhǎng)lab=0.2m,lbc=0.5m,以角速度ω=100πrad/s繞OO'軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),試求當(dāng)線圈平面從圖示地址(與中性面垂直)轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中:

線圈中的平均電動(dòng)勢(shì);

經(jīng)過(guò)線圈某一截面的電荷量.

7

剖析:(1)線圈平面從圖示地址轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,線圈內(nèi)磁通量的變化量為Φ=Blablbc.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間為t=π2????=??????????????????××V=200V.??=2????π=2×100π×100×π

??200(2)??=??=100A=2A

??π又??=??,??=??=2??.

所以,線圈平面從圖示地址轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,經(jīng)過(guò)線圈某一截面的電荷量

=????=2×πC110-2Cq2×100π=×.答案:(1)200V(2)1×10-2C

5.以下列圖,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“π”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng),已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺(jué)強(qiáng)度

5√2B=π

T,線框的????邊長(zhǎng)為20cm,????、????邊長(zhǎng)均為10cm,轉(zhuǎn)速為50r/s.若從圖示地址開(kāi)始計(jì)時(shí)

:

(1)寫出線框中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)表達(dá)式;

(2)作出線框中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系的圖像.

剖析:(1)開(kāi)始計(jì)時(shí)的地址為線框平面與磁感線平行的地址,在t時(shí)辰線框轉(zhuǎn)過(guò)的角度為ωt,此時(shí)辰

e=Bl1l2ωcosωt,即e=BSωcosωt,其中B=

5√2225√2πT,S=0.1×0.2m=0.02m,ω=2πn=2π×50rad/s=100πrad/s,故e=π××

100πcos100πtV,即e=10√2cos100πtV.

(2)線框中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系的圖像以下列圖.

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答案:(1)e=10√2cos100π??V(2)見(jiàn)分析圖

以下列圖,N=50匝的矩形線圈abcd,ab邊長(zhǎng)l1=20cm,ad邊長(zhǎng)l2=25cm,放在磁感覺(jué)強(qiáng)度

B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,外力使線圈繞垂直于磁感線且經(jīng)過(guò)線圈中線的OO'軸以ω=2πn=100πrad/s角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈電阻r=1Ω,外電路電阻9Ω,0時(shí)線圈平面與磁感線平行,ab邊R=t=正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里.求:

t=0時(shí)感覺(jué)電流的方向;

感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)表達(dá)式;

從圖示地址轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中流過(guò)電阻R的電荷量.

剖析:(1)依照右手定則,線圈感覺(jué)電