人教版选修3-2课堂同步精选练习:第五章 第1节 交变电流(含解析)

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名称 人教版选修3-2课堂同步精选练习:第五章 第1节 交变电流(含解析)
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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 2020-02-22 09:45:26

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文档简介










人教版选修3-2课堂同步精选练习
第五章 第1节 交变电流(含解析)
1、 选择题(共12题,每题6分,满分72分)

1、关于交变电流和直流电流的说法中正确的是(  )
A.如果电流大小随时间做周期性变化,则一定是交变电流
B.直流电流的大小和方向一定不变
C.交变电流一定是按正弦规律变化的
D.交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化
【答案】D 
解析:直流电的特征是电流的方向不变,电流的大小可以改变.交变电流的特征是电流的方向随时间改变.交变电流有多种形式,正弦式交流电只是交变电流中最基本、最简单的一种,故选D.
2、(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
3、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
4、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
5、(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
6、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
7、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0.5E 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
8、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
9、(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
10、一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化,如图甲、乙所示,规定电流从左向右为正.在直导线下方有一不闭合的金属框,则相对于b点来说,a点电势最高的时刻在(  )

A.t1时刻     B.t2时刻C. t3时刻 D.t4时刻
【答案】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两点间的电势差最大,再根据楞次定律可得出a点相对b点电势最高的时刻在t4.
11、一台发电机的结构示意图如图所示,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,铁芯外套有一矩形线圈,线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动.磁极与铁芯之间的缝隙中形成沿半径方向的辐向磁场.从如图所示位置开始计时,规定此时电动势为正值,选项图中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律的是(  )


A         B C         D
【答案】D 
解析:由于磁场为沿半径的辐向磁场,可以认为磁感应强度的大小不变,线圈始终垂直切割磁感线,所以产生的感应电动势大小不变,由于每个周期磁场方向要改变两次,所以产生的感应电动势的方向也要改变两次,选项D正确.
12、(多选)线圈在匀强磁场中转动产生电动势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率最大 D.t=0.4 s时,e有最大值为10 V
【答案】AB 
解析:由电动势的瞬时值表达式可知计时是从线圈位于中性面时开始,即t=0时,e=0,此时线圈平面位于中性面,磁通量最大,线圈速度方向与磁感线平行,切割磁感线的有效速率为0,A、B正确,C错误;当t=0.4 s时,代入式中得e=10sin 20πt(V)=10×sin (20π×0.4) V=0,D错误.
二、计算题(共2题,满分28分)
13、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
【答案】0.025 T
14、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.
【答案】 V