高中物理人教版选修3-2课后作业 第五章 1 交变电流 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-2课后作业 第五章 1 交变电流 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 140.5KB | ||
| 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 | 2019-12-13 08:36:50 | ||
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文档简介
1.（多选）下列各图中，线圈中能产生交流电的有（ ）
A B
C D
答案：BCD
2.一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个垂直磁场方向的固定轴匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的（ ）
A.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大
B.磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大
C.磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最小
D.磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最小
解析：线圈处于题图所示位置时，它与磁感线平行，磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，选项A、C、D错误，B正确.
答案：B
3.矩形线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由右图所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为（ ）
A.50 V B.25 V
C.25 V D.10 V
解析：由题给条件知，交变电流瞬时值表达式为e＝50cos ωt＝50cos θ，当θ＝30°时，e＝25 V，B对.
答案：B
4.（多选）如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝0.5sin（20t）V，由该表达式可推知以下哪些物理量（ ）
A.匀强磁场的磁感应强度
B.线框的面积
C.穿过线框的磁通量的最大值
D.线框转动的角速度
解析：根据正弦式交变电流的感应电动势的瞬时值表达式：e＝BSωsin ωt，可得ω＝20 rad/s，而穿过线框的磁通量的最大值为Φm＝BS，所以可以根据BSω＝0.5 V求出磁通量的最大值Φm＝0.025 Wb，无法求出匀强磁场的磁感应强度和线框的面积，故C、D正确.
答案：CD
5.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝10sin 20πt V，则下列说法正确的是（ ）
A.t＝0时，线圈位于中性面
B.t＝0时，穿过线圈的磁通量为零
C.t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大
D.t＝0.4 s时，电动势第一次出现最大值
解析：由电动势e＝10sin 20πt V知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时导线线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A正确，B、C错误.当t＝0.4 s时，e＝10 sin（20π×0.4） V＝0，D错误.
答案：A
B级 提能力
6.有一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线圈中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是（ ）
A.当磁通量为零时，感应电动势也为零
B.当磁通量减小时，感应电动势也减小
C.当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势为0.5Em
D.角速度ω＝
解析：由正弦式交变电流的产生原理可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，与磁通量的大小无关.磁通量最大时，感应电动势为零；而磁通量为零时，感应电动势最大且Em＝BSω＝Φmω，故选项D正确.
答案：D
7.矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如下图所示的交流电，设沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为（ ）
解析：由题图知在t1时刻线圈获得最大正向电流，电流方向为a→b→c→d→a，又线圈为逆时针转动，故只有B图符合电流方向为a→b→c→d→a且最大.
答案：B
8.（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
解析：题图位置线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为＝，在0～时间内线圈转过个周期，感应电流从最大值减小为零，穿过线圈的磁通量逐渐增大，穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小，故A、D正确，B、C错误.
答案：AD
9.一个100匝的矩形线圈，其面积为200 cm2、电阻为10 Ω，与外电阻R＝90 Ω相接后，它在匀强磁场中转动所产生的感应电流随时间变化的图象如图所示，求线圈所在处匀强磁场的磁感应强度的大小.
解析：设匀强磁场的磁感应强度大小为B，感应电动势的峰值Em＝NBSω＝NBS，由闭合电路欧姆定律得Im＝，由此可得
B＝，
由题图知Im＝π×10－2A，T＝0.10 s，
由题意可得S＝200 cm2＝0.02 m2，
R＋r＝90 Ω＋10 Ω＝100 Ω，N＝100，
把上述条件代入B＝，
得B＝0.025 T.
10.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100 匝，转速为 r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？
解析：由题意知Φm＝0.03 Wb，
ω＝2πn＝2π×× rad/s＝ rad/s.
线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故
Em＝NBSω＝NΦmω＝100×0.03× V＝1 V，
瞬时值表达式e＝Emsin ωt＝sin t V.
当θ＝ωt＝时，e＝sin V＝ V.
A B
C D
答案：BCD
2.一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个垂直磁场方向的固定轴匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的（ ）
A.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大
B.磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大
C.磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最小
D.磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最小
解析：线圈处于题图所示位置时，它与磁感线平行，磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，选项A、C、D错误，B正确.
答案：B
3.矩形线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由右图所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为（ ）
A.50 V B.25 V
C.25 V D.10 V
解析：由题给条件知，交变电流瞬时值表达式为e＝50cos ωt＝50cos θ，当θ＝30°时，e＝25 V，B对.
答案：B
4.（多选）如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝0.5sin（20t）V，由该表达式可推知以下哪些物理量（ ）
A.匀强磁场的磁感应强度
B.线框的面积
C.穿过线框的磁通量的最大值
D.线框转动的角速度
解析：根据正弦式交变电流的感应电动势的瞬时值表达式：e＝BSωsin ωt，可得ω＝20 rad/s，而穿过线框的磁通量的最大值为Φm＝BS，所以可以根据BSω＝0.5 V求出磁通量的最大值Φm＝0.025 Wb，无法求出匀强磁场的磁感应强度和线框的面积，故C、D正确.
答案：CD
5.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝10sin 20πt V，则下列说法正确的是（ ）
A.t＝0时，线圈位于中性面
B.t＝0时，穿过线圈的磁通量为零
C.t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大
D.t＝0.4 s时，电动势第一次出现最大值
解析：由电动势e＝10sin 20πt V知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时导线线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A正确，B、C错误.当t＝0.4 s时，e＝10 sin（20π×0.4） V＝0，D错误.
答案：A
B级 提能力
6.有一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线圈中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是（ ）
A.当磁通量为零时，感应电动势也为零
B.当磁通量减小时，感应电动势也减小
C.当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势为0.5Em
D.角速度ω＝
解析：由正弦式交变电流的产生原理可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，与磁通量的大小无关.磁通量最大时，感应电动势为零；而磁通量为零时，感应电动势最大且Em＝BSω＝Φmω，故选项D正确.
答案：D
7.矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如下图所示的交流电，设沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为（ ）
解析：由题图知在t1时刻线圈获得最大正向电流，电流方向为a→b→c→d→a，又线圈为逆时针转动，故只有B图符合电流方向为a→b→c→d→a且最大.
答案：B
8.（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
解析：题图位置线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为＝，在0～时间内线圈转过个周期，感应电流从最大值减小为零，穿过线圈的磁通量逐渐增大，穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小，故A、D正确，B、C错误.
答案：AD
9.一个100匝的矩形线圈，其面积为200 cm2、电阻为10 Ω，与外电阻R＝90 Ω相接后，它在匀强磁场中转动所产生的感应电流随时间变化的图象如图所示，求线圈所在处匀强磁场的磁感应强度的大小.
解析：设匀强磁场的磁感应强度大小为B，感应电动势的峰值Em＝NBSω＝NBS，由闭合电路欧姆定律得Im＝，由此可得
B＝，
由题图知Im＝π×10－2A，T＝0.10 s，
由题意可得S＝200 cm2＝0.02 m2，
R＋r＝90 Ω＋10 Ω＝100 Ω，N＝100，
把上述条件代入B＝，
得B＝0.025 T.
10.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100 匝，转速为 r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？
解析：由题意知Φm＝0.03 Wb，
ω＝2πn＝2π×× rad/s＝ rad/s.
线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故
Em＝NBSω＝NΦmω＝100×0.03× V＝1 V，
瞬时值表达式e＝Emsin ωt＝sin t V.
当θ＝ωt＝时，e＝sin V＝ V.