2011高二物理：5.1交變電流_每課一練（人教版選修3-2）

1、祝學(xué)子學(xué)業(yè)有成，取得好成績(jī)5。1交變電流1(2011年龍巖高二檢測(cè))甲、乙兩電路中電流與時(shí)間關(guān)系如圖5112所示，屬于交變電流的是( )圖5112a甲、乙都是 b甲是乙不是c乙是甲不是 d甲、乙都不是解析：選b.甲圖電流大小不變、方向變化，是交流電,乙圖大小變化、方向不變,是直流電，故選b。2在圖5113中，不能產(chǎn)生交變電流的是（ ）圖5113解析：選a.矩形線(xiàn)圈繞著垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生交流電，而a圖中的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向平行，線(xiàn)圈中無(wú)電流產(chǎn)生，所以選a。3交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)eemsint.若將線(xiàn)圈匝數(shù)、線(xiàn)圈面積都提高到原來(lái)的兩倍，其他條件不變，則電動(dòng)勢(shì)變?yōu)椋?）ae2

2、emsint be4emsintceemsint deemsint解析：選b。由電動(dòng)勢(shì)最大值表達(dá)式emnbs,n、s變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則最大值變?yōu)?em，故b正確4。矩形線(xiàn)圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖5114所示下列結(jié)論正確的是( ) 圖5114a在t0。1 s和t0。3 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大b在t0。2 s和t0.4 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)改變方向c電動(dòng)勢(shì)的最大值是157 vd在t0.4 s時(shí),磁通量變化率最大，其值為3.14 wb/s解析:選cd。在t0.1 s和t0.3 s時(shí)，矩形線(xiàn)圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為0，電動(dòng)勢(shì)為0,此時(shí)電

3、動(dòng)勢(shì)改變方向故a、b錯(cuò)誤由圖象可知，周期為0.4 s，故角速度5，而最大電動(dòng)勢(shì)為emnbs157 v，c正確在t0.4 s時(shí)，磁通量為0，磁通量變化率最大，其值為3.14 wb/s.故d正確5。 （2009年高考天津卷）如圖5115所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線(xiàn)框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線(xiàn)框面積為s，電阻為r。線(xiàn)框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)框從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中，求通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量q。 圖5115解析:qtt.答案:一、選擇題1矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法中不正確的是( ）a在中性面時(shí),通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大b在中性面

4、時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零c穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零d線(xiàn)圈每通過(guò)中性面一次，電流方向改變一次解析:選c.由中性面的特點(diǎn)可知,應(yīng)選為c.2線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e10sin20t v，則下列說(shuō)法正確的是( ）at0時(shí),線(xiàn)圈平面位于中性面bt0時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大ct0時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)的有效速率最大dt0.4 s時(shí)，e有最大值10 v解析：選ab.由電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式，計(jì)時(shí)從線(xiàn)圈位于中性面時(shí)開(kāi)始，所以t0時(shí),線(xiàn)圈平面位于中性面，磁通量為最大，但此時(shí)導(dǎo)線(xiàn)速度方向與磁感線(xiàn)平行,切割磁感線(xiàn)的有效速率為零，a、b正確,c錯(cuò)誤當(dāng)t0.4 s時(shí)，e10sin20t10sin（200.4

5、) v0，d錯(cuò)誤3. （2011年雅安高二檢測(cè)）一矩形線(xiàn)圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線(xiàn)圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖5116所示下面說(shuō)法中正確的是（ ） 圖5116at1時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零bt2時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的絕對(duì)值最大ct3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大d每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量絕對(duì)值都為最大解析：選d.t1、t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線(xiàn)圈位于中性面位置，所以穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零，a、c錯(cuò)誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,線(xiàn)圈位于中性面的垂面位置，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零，b錯(cuò)誤；由于線(xiàn)圈每過(guò)一次中性面時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的絕對(duì)

6、值最大，e變換方向，所以d正確4閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的正弦式交變電流iimsin t.若保持其他條件不變，使線(xiàn)圈的匝數(shù)和轉(zhuǎn)速各增加1倍，則電流的變化規(guī)律為( ）aiimsin t biimsin 2tci2imsin t di2imsin 2t解析:選d。由電動(dòng)勢(shì)的最大值知，最大電動(dòng)勢(shì)與角速度成正比，與匝數(shù)成正比，所以電動(dòng)勢(shì)最大值為4em，匝數(shù)加倍后,其電阻也應(yīng)該加倍,此時(shí)線(xiàn)圈的電阻為2r,根據(jù)歐姆定律可得電流的最大值為im2im,因此，電流的變化規(guī)律為i2imsin 2t。5。如圖5117所示是一多匝線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象,根據(jù)圖象可

7、知( ) 圖5117a此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e200sin0。02tb此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e200sin100tct0.01 s時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零dt0。02 s時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化率最大答案：b6。一只矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖5118所示則下列說(shuō)法中正確的是（ ） 圖5118at0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與中性面垂直bt0.01 s時(shí)刻，的變化率最大ct0.02 s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大d該線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50 rad/s解析：選bd。由圖象可知t0、0.02 s、0。04 s時(shí)刻線(xiàn)圈平面是中性面位置，最大.0，故e

8、0.t0。01 s、0。03 s、0。05 s時(shí)刻線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行,最小，最大，故e最大，從圖象可知，交變電流變化的周期t0。04 s，則50 rad/s。所以b和d正確7.（2011年包頭高二檢測(cè))如圖5119所示，單匝矩形線(xiàn)圈的一半放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈軸線(xiàn)oo與磁場(chǎng)邊界重合，線(xiàn)圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（ab向紙外,cd向紙內(nèi))若從圖所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，并規(guī)定電流方向沿abcda為正方向，則線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象是圖中的( ) 圖5119圖5120解析：選a.由題意知線(xiàn)圈總有一半在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以產(chǎn)生的仍然是正弦交變電流，只是最大值為全部線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中勻速

9、轉(zhuǎn)動(dòng)情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值的一半，所以選項(xiàng)b、c錯(cuò)誤再由右手螺旋定則可以判斷出a選項(xiàng)符合題意8.如圖5121所示，矩形線(xiàn)圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸p1和p2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)（ ) 圖5121a線(xiàn)圈繞p1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞p2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流b線(xiàn)圈繞p1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞p2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)c線(xiàn)圈繞p1和p2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是abcdd線(xiàn)圈繞p1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞p2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力解析：選a.如圖所示，設(shè)abl1,adl2，o1ar1，o1dr2.線(xiàn)圈繞p1軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1bl1vbl1l

10、2。線(xiàn)圈繞p2軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2bl1r1bl1r2，即e1e2，所以i1i2,故選項(xiàng)a對(duì)b錯(cuò)由右手螺旋定則可知,線(xiàn)圈繞p1和p2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，均是adcb方向,故選項(xiàng)c錯(cuò)，再根據(jù)安培力公式可知f安bil1，即安培力相同,d錯(cuò)9如圖5122甲所示，a、b為兩個(gè)并排放置的共軸線(xiàn)圈，a中通有如圖乙所示的交變電流，則下列判斷錯(cuò)誤的是（ ）圖5122a在t1到t2時(shí)間內(nèi)，a、b相吸b在t2到t3時(shí)間內(nèi)，a、b相斥ct1時(shí)刻兩線(xiàn)圈間作用力為零dt2時(shí)刻兩線(xiàn)圈間吸引力最大解析：選d。t1到t2時(shí)間內(nèi)，a中電流減小，a中的磁場(chǎng)穿過(guò)b且減小，因此b中產(chǎn)生與a同向的磁場(chǎng)，故a、b相吸，a選項(xiàng)

11、正確同理b選項(xiàng)正確t1時(shí)刻a中電流最大，但變化率為零，b中無(wú)感應(yīng)電流，故兩線(xiàn)圈的作用力為零，故c選項(xiàng)正確，t2時(shí)刻a中電流為零，但此時(shí)電流的變化率最大，b中的感應(yīng)電流最大，但相互作用力為零,故d選項(xiàng)錯(cuò)誤因此，錯(cuò)誤的應(yīng)是d.二、非選擇題10發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100，邊長(zhǎng)為20 cm的正方形線(xiàn)圈，將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.05 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞著垂直于磁場(chǎng)方向的軸以100 rad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線(xiàn)圈平面跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)線(xiàn)圈和外電路的總電阻r10 。線(xiàn)圈從計(jì)時(shí)開(kāi)始，到轉(zhuǎn)過(guò)60過(guò)程中通過(guò)線(xiàn)圈某一截面的電荷量為多少？解析：n 又 且,tt.所以，通過(guò)線(xiàn)圈某一截面的電荷量qtt從中性面計(jì)時(shí)，

12、轉(zhuǎn)過(guò)60,如圖所示bsbs（1cos 60）bsq c1102c。答案:1102c11.如圖5123所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)b0。1 t，矩形線(xiàn)圈的匝數(shù)n100，邊長(zhǎng)ab0。2 m,bc0。5 m，以角速度100 rad/s繞oo軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)線(xiàn)圈通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試求：線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式圖5123解析：法一：線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)時(shí)間t轉(zhuǎn)過(guò)的角度t，這時(shí)bc和da邊不切割磁感線(xiàn)，ab和cd邊切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eabecdnbabvsint其中v所以eeabecd2eab2nb sintnbssintemnbs1000。10.1100 v314 ve314sin100t v.法二：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值enbssint，由題可知：s0.20。5 m20。1 m2emnbs1000.10。1100 v314 v所以e314sin100t v。答案：e314sin100t v12。如圖5124所示,線(xiàn)圈的面積是0。05 m2，共100匝，線(xiàn)圈電阻為1 ，外接電阻r9 ，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為bt，當(dāng)線(xiàn)圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，求：圖5124(1）若從線(xiàn)圈處于中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出線(xiàn)圈中感應(yīng)電