专题5.1交变电流-之2017-2018学年高二物理人教版（选修3-2）
文档属性
| 名称 | 专题5.1交变电流-之2017-2018学年高二物理人教版（选修3-2） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 621.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-03-29 09:43:15 | ||
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文档简介
第五章 交变电流
第1节 交变电流
1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间，下列说法正确的是
A．线圈平面与磁感线平行
B．通过线圈的磁通量最大
C．线圈中的感应电动势最大
D．线圈中感应电动势的方向改变
【答案】BD
【解析】由中性面的定义知，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，故A错误，B正确；导线运动的方向与磁感线平行，感应电动势为零，在中性面前后，感应电动势的方向改变，故C项错误，D项正确。
2．一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是
A．当线框磁通量为零时，感应电动势也为零
B．线框转动的角速度ω等于Em/Φm
C．当线框内磁通量增大时，感应电动势在减小
D．当线框内磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em
【答案】BC
3．如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能在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为轴匀速转动
D．磁场以B=B0sin ωt规律变化
【答案】BCD
4．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e=10sin 20πt V，则下列说法正确的是
A．t=0时，线圈平面位于中性面
B．t=0时，穿过线圈的磁通量最大
C．t=0时，导线切割磁感线的有效速度最大
D．t=0.4 s时，e达到峰值10V
【答案】AB
【解析】t=0时，瞬时电动势为0，则线圈平面位于中性面，此时通过线圈的磁通量最大，所以选项AB正确；当t=0时，感应电动势为零，则导线切割磁感线的有效速度最小，故C错误；瞬时电动势为e=sin20πt(V)，可知周期T=0.1 s，当t=0.4 s时，e仍是最小，故D错误。
5．如图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
A．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a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
【答案】C
【解析】线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生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。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a→b；线圈平面与磁场方向平行时，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，线圈处于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，故C正确。
6．一个匝数N=100匝的线圈所包围的面积S=0.02 m2，在匀强磁场B=0.5 T中绕垂直于磁感线的轴以角速度ω=100π rad/s匀速转动时，在线圈中产生交流电，若自线圈通过中性面时开始计时，下列能够反映线圈中感应电动势随时间变化的图象可能是
【答案】BD
【解析】从中性面开始计时，故t=0时感应电动势为零，由此可确定AC错误，BD正确。
7．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示。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→D时刻线圈转过的角度为π
D．若从O→D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
【答案】CD
8．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′轴观察，线圈沿逆时针方向转动。已知磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动角速度为ω，则当线圈转至图示位置时
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率也为零
C．线圈中的感应电流为
D．线圈从图示位置起转动时，电动势的瞬时值为nBl2ω
【答案】CD
9．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e=________V，电动势的峰值为________V，从中性面起经s，交流电动势的大小为________V。
【答案】2sin8πt 2 1
【解析】当线圈平面与磁场平行时（S//B），感应电动势最大，即Em=2 V，ω=2πn=2π×=8π rad/s，则从中性面开始计时，瞬时值表达式：e=Emsinωt=2sin8πt V，当t=s时，e=2sin(8π×)V=1 V。
10．某交变电压随时间的变化规律如图所示，则此交变电流的频率为________Hz。线圈转动的角速度是________rad/s。若将此电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V。
【答案】50 100π 200
【解析】由图象可知此正弦交变电压的峰值Um=200 V，周期T=0.02 s，频率f==50 Hz；ω==rad/s=100π rad/s。电容器的耐压值指的是交变电压的瞬时值，因此将该电压加在电容器上，电容器的耐压值不应小于200 V。
11．有一个10匝的正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示。垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。以线框转至图中位置时开始计时。
（1）该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别是多少？
（2）写出感应电动势随时间变化的表达式。
（3）线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多少？
【答案】（1）6.28 V 6.28 A （2）e=6.28sin10πt V （3）5.44 V
第1节 交变电流
1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间，下列说法正确的是
A．线圈平面与磁感线平行
B．通过线圈的磁通量最大
C．线圈中的感应电动势最大
D．线圈中感应电动势的方向改变
【答案】BD
【解析】由中性面的定义知，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，故A错误，B正确；导线运动的方向与磁感线平行，感应电动势为零，在中性面前后，感应电动势的方向改变，故C项错误，D项正确。
2．一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是
A．当线框磁通量为零时，感应电动势也为零
B．线框转动的角速度ω等于Em/Φm
C．当线框内磁通量增大时，感应电动势在减小
D．当线框内磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em
【答案】BC
3．如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能在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为轴匀速转动
D．磁场以B=B0sin ωt规律变化
【答案】BCD
4．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e=10sin 20πt V，则下列说法正确的是
A．t=0时，线圈平面位于中性面
B．t=0时，穿过线圈的磁通量最大
C．t=0时，导线切割磁感线的有效速度最大
D．t=0.4 s时，e达到峰值10V
【答案】AB
【解析】t=0时，瞬时电动势为0，则线圈平面位于中性面，此时通过线圈的磁通量最大，所以选项AB正确；当t=0时，感应电动势为零，则导线切割磁感线的有效速度最小，故C错误；瞬时电动势为e=sin20πt(V)，可知周期T=0.1 s，当t=0.4 s时，e仍是最小，故D错误。
5．如图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
A．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a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
【答案】C
【解析】线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生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。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a→b；线圈平面与磁场方向平行时，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，线圈处于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，故C正确。
6．一个匝数N=100匝的线圈所包围的面积S=0.02 m2，在匀强磁场B=0.5 T中绕垂直于磁感线的轴以角速度ω=100π rad/s匀速转动时，在线圈中产生交流电，若自线圈通过中性面时开始计时，下列能够反映线圈中感应电动势随时间变化的图象可能是
【答案】BD
【解析】从中性面开始计时，故t=0时感应电动势为零，由此可确定AC错误，BD正确。
7．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示。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→D时刻线圈转过的角度为π
D．若从O→D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
【答案】CD
8．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′轴观察，线圈沿逆时针方向转动。已知磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动角速度为ω，则当线圈转至图示位置时
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率也为零
C．线圈中的感应电流为
D．线圈从图示位置起转动时，电动势的瞬时值为nBl2ω
【答案】CD
9．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e=________V，电动势的峰值为________V，从中性面起经s，交流电动势的大小为________V。
【答案】2sin8πt 2 1
【解析】当线圈平面与磁场平行时（S//B），感应电动势最大，即Em=2 V，ω=2πn=2π×=8π rad/s，则从中性面开始计时，瞬时值表达式：e=Emsinωt=2sin8πt V，当t=s时，e=2sin(8π×)V=1 V。
10．某交变电压随时间的变化规律如图所示，则此交变电流的频率为________Hz。线圈转动的角速度是________rad/s。若将此电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V。
【答案】50 100π 200
【解析】由图象可知此正弦交变电压的峰值Um=200 V，周期T=0.02 s，频率f==50 Hz；ω==rad/s=100π rad/s。电容器的耐压值指的是交变电压的瞬时值，因此将该电压加在电容器上，电容器的耐压值不应小于200 V。
11．有一个10匝的正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示。垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。以线框转至图中位置时开始计时。
（1）该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别是多少？
（2）写出感应电动势随时间变化的表达式。
（3）线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多少？
【答案】（1）6.28 V 6.28 A （2）e=6.28sin10πt V （3）5.44 V