第五章 同步练习 第1节交变电流作业+Word版含解析

1　交变电流
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?图5-1-1中不属于交变电流的是 (　　)
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图5-1-1
?(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且与线框在同一平面内的轴匀速转动时产生了交变电流,下列说法正确的是 (　　)
A.当线框经过中性面时,线框中的感应电动势最大
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,感应电流方向就改变一次
D.当线框经过中性面时,穿过线框的磁通量最大
?[2017·山东省实验中学高二质检]一不动的矩形线圈abcd处于范围足够大的可转动的匀强磁场中,如图5-1-2所示,该匀强磁场是由一对磁极N、S产生的,磁极以OO'为轴匀速转动.在t=0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N开始离开纸面向外转动,规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能正确反映线圈中感应电流i随时间t变化情况的图线是图5-1-3中的 (　　)
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图5-1-2
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图5-1-3
?(多选)线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电流如图5-1-4所示,则 (　　)
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图5-1-4
A.在A、C时刻,线圈平面和磁场方向垂直
B.在B、D时刻,穿过线圈的磁通量最大
C.从A时刻到B时刻,线圈转动的角度为90°
D.在B时刻,穿过线圈的磁通量变化率最大
?一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动,线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图5-1-5所示.已知匀强磁场的磁感应强度为B,则结合图中所给信息可判定 (　　)
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图5-1-5
A.t1时刻穿过线框的磁通量为BL2
B.t2时刻穿过线框的磁通量为零
C.t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零
D.t4时刻穿过线框的磁通量变化率为零
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?面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e=BSωsin ωt的是图5-1-6中的(　　)
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图5-1-6
?如图5-1-7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.顺着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ω.当线圈转至图示位置时 (　　)
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图5-1-7
A.线圈中的感应电流的方向为abcda
B.线圈中的感应电流为
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2
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C.穿过线圈的磁通量为Bl2
D.穿过线圈的磁通量的变化率为0
?(多选)如图5-1-8甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线圈中产生的交变电流如图乙所示,设沿abcda方向为电流正方向,则下列说法正确的是(　　)
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图5-1-8
A.乙图中0~t1时间段对应甲图中(1)图至(2)图的过程
B.乙图中t3时刻对应甲图中的(3)图
C.乙图中t1~t2时间段内穿过线圈的磁通量不断减小
D.线圈中没有电流时可以处于甲图中的(1)和(3)两图所示位置
?电磁脉冲传感器是汽车防抱死刹车(ABS)系统的关键装置,它能测定车轮是否还在转动.如果测出车轮不再转动,就会自动放松制动机构,让轮子仍保持缓慢转动状态.图5-1-9甲中,B是一根永久磁铁,外面绕有线圈,左端靠近一个铁质齿轮,齿轮与转动的车轮是同步的.图5-1-9乙是车轮转速为n时输出电流随时间变化的图像.若车轮转速变为
??
2
,则其图像应为图5-1-10中的(　　)
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图5-1-9
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图5-1-10　
/如图5-1-11所示,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t=0时刻,线圈平面与纸面重合,线圈的cd边离开纸面向外运动.若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能正确反映线圈中感应电流i随时间t变化情况的图线是图5-1-12中的 (　　)
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图5-1-11
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图5-1-12
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/如图5-1-13所示为发电机结构示意图,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,其表面呈半圆柱面状.M是圆柱形铁芯,它与磁极柱面共轴,铁芯上绕有矩形线框,可绕与铁芯共轴的固定轴转动.磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布.从图示位置开始计时,当线框匀速转动时,图5-1-14中能正确反映线框产生的感应电动势e随时间t变化规律的是 (　　)
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图5-1-13
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图5-1-14
/如图5-1-15甲所示为一根长直导线,导线中的电流按如图乙所示的正弦规律变化,规定电流从左向右为正.在直导线下方有一不闭合的金属线框,则相对于b点来说,a点电势最高的时刻在 (　　)
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图5-1-15
A.t1时刻 B.t2时刻
C.t3时刻 D.t4时刻
/如图5-1-16甲所示,光滑的水平桌面上固定着一根长直导线,可以自由移动的矩形导线框abcd靠近长直导线静放在桌面上.当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时(图甲中所示的电流方向为正),下列说法正确的是 (　　)
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图5-1-16
A.0~t1时间内,线框内电流的方向为adcba,线框向右减速运动
B.在t1时刻,线框内没有电流,线框静止
C.t1~t2时间内,线框内电流的方向为abcda,线框向左运动
D.在t2时刻,线框内有电流,线框不受力
1.D
2.CD　[解析] 当线框经过中性面时,线框平面与磁感线垂直,穿过线框的磁通量最大,但此时磁通量的变化率等于零,所以感应电动势等于零,感应电流的方向在此时改变,A错误,C、D正确.当线框垂直于中性面时,穿过线框的磁通量为零,但此时磁通量的变化率最大,所以感应电动势最大,B错误.
3.C　[解析] 磁极以OO'为轴匀速转动,可等效为磁场不动而线圈向相反方向转动,在t=0时刻,由右手定则可知,产生的感应电流方向为a→b→c→d→a,磁场的方向与线圈平面平行,感应电流最大,故选项C正确.
4.BC　[解析] 由图像可知,在A、C时刻,感应电流最大,此时线圈平面与中性面垂直,与磁场方向平行,A错误;在B、D时刻,感应电流为零,此时线圈位于中性面,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,B正确,D错误;从A时刻到B时刻,线圈转过的角度为90°,C正确.
5.D　 [解析] t1时刻,感应电动势最大,穿过线框的磁通量应为零,A错误;t2时刻,穿过线框的磁通量最大,为Φm=BL2,B错误;t3时刻,感应电动势最大,则穿过线框的磁通量变化率也最大,C错误;t4时刻,感应电动势为零,则穿过线框的磁通量变化率为零,D正确.
6.A　[解析] 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动时,产生的正弦交变电动势为e=BSωsin ωt,由这一原理可判断,A中感应电动势为e=BSωsin ωt;B中的转动轴不在线圈所在平面内;C、D中转动轴与磁场方向平行,而不是垂直.
7.B　[解析] 图示位置为垂直于中性面的位置,此时穿过线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,感应电流也最大,为I=
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1
2
????
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=
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2
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,由右手定则可判断,线圈中感应电流的方向为adcba,B正确,A、C、D错误.
8.AD　[解析] 甲图中由(1)图到(2)图过程,感应电流为正方向,且感应电流由0增到最大值,乙图中0~t1时间段与这一过程对应,A正确;乙图中t3时刻感应电流为最大值,但甲图中(3)图对应的感应电流为零,B错误;t1~t2时间段内,感应电流逐渐减小,穿过线圈的磁通量逐渐增大,C错误;线圈处于中性面时没有感应电流,D正确.
9.C　[解析] 车轮转速减慢,角速度减小,根据法拉第电磁感应定律可知,感应电流变小,电流变化的周期变大,故C正确.
10.C　[解析] 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交流电,在t=0时刻,线圈平面和中性面垂直,所以产生的交变电流图像是余弦函数图像,再由楞次定律可判断出电流方向为a→b→c→d→a,选项C正确.
11.D　[解析] 矩形线框在均匀辐向磁场中转动,v始终与B垂直,由E=BLv知E大小不变,方向周期性变化,D正确.
12.D　[解析] 线框中的磁场是直线电流i产生的,在t1、t3时刻,电流i最大,但电流的变化率为零,穿过线框的磁通量变化率为零,线框中没有感应电动势,a、b两点间的电势差为零.在t2、t4时刻,电流i=0,但电流的变化率最大,穿过线框的磁通量变化率最大,a、b两点间的电压最大,根据楞次定律可得出,相对b点来说,a点电势最高的时刻在t4时刻,D正确.
13.D　[解析] t1时刻,长直导线中电流最大,穿过线框的磁通量的变化率为零,线框中无感应电流,线框不受力;t2时刻,长直导线中电流为零,穿过线框的磁通量的变化率最大,线框中的感应电流最大,但线框所在处磁感应强度为零,故线框也不受力.0~t1时间内,长直导线中电流增大,线框中感应电流的方向为adcba,线框受到斥力而向右做加速运动;t1~t2时间内,长直导线中电流减小,线框中感应电流的方向为abcda,线框受到引力而向右做减速运动.