高中物理 粤教版选修3-2课后作业 　认识交变电流 Word版含解析

选择题(本题共8小题，每小题6分)
1．(多选)一矩形闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈平面通过中性面时(　　)
A．线圈平面与磁感线垂直，此时通过线圈的磁通量最大
B．通过线圈磁通量的变化率达最大值
C．线圈中感应电流为零
D．此位置前后的感应电流方向相反
ACD　[当线圈平面通过中性面时，线圈平面与磁感线垂直，通过线圈的磁通量最大，通过线圈磁通量的变化率为零，线圈中感应电流为零，此位置前后的感应电流方向相反，故选项A、C、D正确，B错误．]
2．(多选)如图所示，其中的线圈能产生交流电的是(　　)
A　　　B　　　C　　　D
BD　[当线圈绕垂直于磁场的轴转动，磁通量发生变化，才能产生交流电，B、D项中的线圈能产生交流电，A、C项中线圈的磁通量不发生变化，故不能产生交变电流．]
3．下列各种叙述正确的是(　　)
A．线框平面和磁感线平行时即为中性面
B．线框平面与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最大
C．线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，感应电动势最大
D．线框匀速转动，各时刻线速度一样大，各时刻产生的感应电动势一样大
C　[线框平面和磁感线垂直时即为中性面，磁通量最大，但磁通量的变化率为零(切割速度方向平行磁感线，不切割磁感线)，感应电动势为零；线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大；线框匀速转动，各时刻线速度一样大，但速度的方向与磁场的夹角时刻变化，各时刻产生的感应电动势不一样．C选项正确．]
4．(多选)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生交变电流．穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小关系正确的是(　　)
A．Φ最大，e最大　　　　　 B．Φ最小，e最小
C．Φ最大，e最小 D．Φ最小，e最大
CD　[磁通量最大时，其变化率为零(切割速度方向平行磁感线，不切割磁感线)，感应电动势为零；磁通量为零时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大．]
5．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2π
D．从O→D交变电流完成了一次全变化
D　[根据题图图象，可知线圈是从中性面开始旋转，而且线圈旋转一周，两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向．从题图来看，在O、B、D时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转周，转过的角度为π；从O到D，线圈在磁场中恰好转过一周，所以交变电流完成了一次全变化．只有选项D正确．]
6．(多选)矩形线框可以绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动，转动时线框中产生了交变电流，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．每当线框转过中性面时，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，各边切割磁感线的有效速度为零
CD　[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的速度与磁感线平行，不切割磁感线，所以电动势等于零，感应电流的方向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C、D选项正确．]
7．(多选)关于中性面，下列说法中正确的是(　　)
A．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零
B．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大
C．线圈每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就改变一次
D．线圈每转动一周，经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次
AC　[中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，A正确，B错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次，但线圈每转一周要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流的方向要改变两次，C正确，D错误．]
8.(多选)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化的图象如图所示，则下列说法中正确的是(　　)
A．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达最大
B．t＝0.02 s时刻感应电动势达到最大
C．t＝0.03 s时刻感应电动势为零
D．每当Φ变换方向时，线圈中的感应电动势都为最大
AD　[t＝0.01 s及t＝0.03 s时，Φ＝0，但最大，所以产生的感应电动势最大，选项A正确，C错误；t＝0.02 s时，Φ最大，但＝0，感应电动势为零，选项B错误；每当Φ变换方向时，最大，感应电动势最大，选项D正确．]
[能力提升练]
一、选择题(本题共6小题，每小题7分)
1.如图所示，矩形闭合线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度转动，当线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时(　　)
A．穿过线圈的磁通量最小
B．线圈中的感应电流为零
C．线圈中的感应电动势最大
D．AB边所受的安培力最大
B　[线圈平面转到与磁场方向垂直的位置叫中性面，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，也就是感应电动势最小，感应电流最小且为0，所以AB边所受的安培力最小，因此选B.]
2.一矩形线圈，绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向旋转，引出线的两端各与互相绝缘的半圆铜环连接，两个半圆铜环分别与固定电刷A、B滑动接触，电刷间接有电阻R，如图所示，在线圈转动的过程中，通过R的电流(　　)
A．大小和方向都不断变化
B．大小和方向都不变
C．大小不断变化，方向是A→R→B
D．大小不断变化，方向是B→R→A
C　[线圈转动时产生的是交变电流，大小不断变化，但由于通过换向器和电刷，流过R的方向一直是A→R→B.]
3.(多选)如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场内绕OO′轴转动．观察连接线圈电流表的指针，可以判断(　　)
A．指针随线圈转动而摆动，并且每转一周，指针左右摆动各一次
B．当线圈平面转到与磁感线垂直位置时，电流表指针偏转最大
C．当线圈平面转到与磁感线平行位置时，电流表指针不发生偏转
D．感应电动势和感应电流都是作周期性变化
AD　[当线圈平面转到与磁感线垂直时，电流为零，电流方向发生改变，所以B、C两项错；线圈在磁场中匀速转动一周时，感应电动势和感应电流都是作周期性变化，D项正确；电流方向改变两次，指针左右摆动各一次，A项正确．]
4.如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场．若从图示位置开始计时，当线框绕固定转轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
D　[因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙段后，由于线框切割磁感线的方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，选项D正确．]
5.(多选)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内(　　)
A．线圈中的感应电流一直在减小
B．线圈中的感应电流先增大后减小
C．穿过线圈的磁通量一直在减小
D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小
AD　[0～为四分之一周期的时间，t＝0时刻，磁通量为0，感应电流最大，之后四分之一周期的时间内，穿过线圈的磁通量一直在增大，而线圈中的感应电流一直在减小，即穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小．]
6.(多选)如图所示，电阻为R的正方形导线框，边长为l，在磁感应强度为B，方向水平向右的匀强磁场中，在t＝0时，线框所在平面与磁场垂直，线框处于竖直平面内，现使它绕水平轴OO′以角速度ω匀速转过180°，则在转动过程中(　　)
A．通过导线任意截面的电荷量为零
B．通过导线任意截面的电荷量为
C．导线框中磁通量的最大变化率为Bωl2
D．导线框中感应电流方向改变一次
BC　[通过导线任意截面的电荷量q＝IΔt＝·Δt＝·＝＝，故B正确；磁通量的变化率最大时，感应电动势最大且Em＝BSω＝Bωl2，又E＝，故磁通量的最大变化率为Bωl2，故C正确；从中性面转过180°的过程中，感应电流的方向不变，故D错误．]
二、非选择题(10分)
7.在通电直导线AB的旁边放着一个不闭合的线框abcd，线框以OO′为轴匀速转动，若OO′与AB平行(如图所示)，问：线框转动到什么位置时产生的感应电动势最小？为什么？
[解析]　线框转到如图所示位置时产生的感应电动势最小．线框所在位置的磁场方向垂直纸面向里，线框转到如图所示位置时，各条边都不切割磁感线，不产生感应电动势．
[答案]　见解析