2020高中物理 第五章 第1節(jié) 交變電流課后達(dá)標(biāo)能力提升練習(xí)（含解析）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE8-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精交變電流（建議用時(shí):40分鐘)【A組基礎(chǔ)鞏固】1．圖中，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0。01T，單匝線圈邊長(zhǎng)AB為20cm，寬AD為10cm,轉(zhuǎn)速n為50r/s,則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為(）A．1×10－2V B．3。14×10－2VC．2×10－2V D．6.28×10－2V解析：選D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω＝NBS2πn＝1×0.01×0.2×0.1×2π×50V＝6.28×10－2V。2．（2019·聊城高二聯(lián)考）如圖所示，面積均為S的單匝線圈繞軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖中所示位置開始計(jì)時(shí)，下圖中能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt的是（）解析：選A.由題意可知，只有A、B圖中線圈在切割磁感線,導(dǎo)致磁通量在變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，但B中在t＝0時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，不按正弦規(guī)律變化，故只有A中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt,而C、D圖均沒有導(dǎo)致磁通量變化，A正確．3．一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀．M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈,線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)．若從圖示位置開始計(jì)時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值，下列圖象中能正確反映線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()解析：選D.發(fā)電機(jī)中的磁場(chǎng)為輻向磁場(chǎng)，因而在任何時(shí)刻均與導(dǎo)體垂直切割,故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)線框經(jīng)過豎直面后，電流方向改變，則C錯(cuò)誤，D正確．4．如圖所示為演示交變電流的裝置圖，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，正確的說法是()A．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,指針左右擺動(dòng)兩次B．圖示位置為中性面,線圈中無感應(yīng)電流C．圖示位置，ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)橛蒩→bD．線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁通量變化率為零解析：選C。線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時(shí)電流改變方向,線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,有兩次通過中性面,電流方向改變兩次，指針左右擺動(dòng)一次,故A錯(cuò);線圈平面垂直于磁感線的位置稱為中性面，顯然圖示位置不是中性面，所以B錯(cuò)；線圈處于圖示位置時(shí)，ab邊向右運(yùn)動(dòng)，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)橛蒩→b,C對(duì)；線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大，也可以這樣認(rèn)為，線圈處于豎直位置時(shí)，磁通量為零，但磁通量的變化率最大,D錯(cuò)．5．（多選)（2019·濟(jì)南高二檢測(cè))如圖甲所示,一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，則在t＝eq\f（π，2ω）時(shí)刻()A．線圈中的電流最大B．穿過線圈的磁通量為零C．線圈所受的安培力為零D．線圈中的電流為零解析：選CD.t＝eq\f(π,2ω)＝eq\f（T，4），此時(shí)線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，B錯(cuò)誤；由于此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，所以線圈中電流為零，線圈所受的安培力為零,A錯(cuò)誤，C、D正確．6．(多選)（2019·武漢調(diào)研）如圖所示是交流發(fā)電機(jī)的示意圖．線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接．下列說法正確的是(）A．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖甲位置時(shí)，磁通量的變化率最大B．從圖乙所示位置開始計(jì)時(shí)，線圈中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系是i＝ImcosωtC．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖丙位置時(shí)，感應(yīng)電流最小D．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖丁位置時(shí)，流經(jīng)外電路的電流方向?yàn)镋→F解析：選BC.線圈平面與磁感線垂直,磁通量最大，但磁通量變化率最小為零,故A錯(cuò)誤；從圖乙所示位置開始計(jì)時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，形成的感應(yīng)電流最大，線圈中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系是i＝Imcosωt,故B正確；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖丙位置時(shí)，線圈位于中性面位置，此時(shí)感應(yīng)電流最小，且感應(yīng)電流方向改變,故C正確；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖丁位置時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，根據(jù)楞次定律可知AB邊感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B，流經(jīng)外電路的電流方向?yàn)镕→E，故D錯(cuò)誤．7．（多選)（2019·天津聯(lián)考）如圖所示是交流發(fā)電機(jī)的示意圖,當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖示水平位置時(shí)（）A．穿過線圈的磁通量最大B．穿過線圈的磁通量變化率最大C．AB邊電流方向?yàn)锳→BD．AB邊電流方向?yàn)锽→A解析:選BD.線框平面與磁場(chǎng)平行，穿過線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,即穿過線圈的磁通量變化率最大；根據(jù)右手定則可知AB邊電流方向?yàn)锽→A，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤．【B組素養(yǎng)提升】8．一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法中正確的是()A．t＝0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0。01s時(shí)刻，Φ的變化率最大C．t＝0.02s時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈產(chǎn)生的相應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示解析：選B.由題圖甲可知t＝0時(shí)刻，穿過線圈的磁通量最大，線圈處于中性面，t＝0.01s時(shí)刻，磁通量為零,但變化率最大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;t＝0.02s時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為零,故C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤．9．一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．通過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,下列說法正確的是()A．t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率最大B．t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C．t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量最大D．t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小解析：選B。從題圖乙可以看出，t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量最大，線圈經(jīng)過中性面位置時(shí)線圈中感應(yīng)電流方向改變，A錯(cuò)誤,B正確;t2、t4時(shí)刻通過線圈的磁通量為零，線圈處于與中性面垂直的位置，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流均為最大，故C、D均錯(cuò)誤．10．（2019·百校聯(lián)盟猜題卷）甲、乙兩矩形單匝金屬線圈分別繞與磁感線垂直的軸在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出交流電的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖象如圖中甲、乙所示，則(）A．甲的頻率是乙的頻率的2倍B．甲線圈的截面積是乙線圈截面積的6倍C．t＝1s時(shí)，兩線圈中的磁通量均為零D．t＝2s時(shí)，兩線圈均與磁感線平行解析：選B。由圖象知甲的周期為2s，乙的周期為1s,所以f甲∶f乙＝1∶2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；甲的最大值為6V，乙的最大值為2V，所以Em甲∶Em乙＝3∶1，由Em＝BSω可知S甲∶S乙＝6∶1，選項(xiàng)B正確；當(dāng)線圈處于中性面時(shí)磁通量最大，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，當(dāng)線圈平行磁感線時(shí)，通過線圈的磁通量為零，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,t＝1s和t＝2s時(shí)兩線圈均處于中性面位置，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．11．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈共100匝，轉(zhuǎn)速為eq\f（10,π）r/min,在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值為0.03Wb，則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？當(dāng)線圈平面與中性面夾角為eq\f（π，3）時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少?解析:由題意知：Φm＝0.03Wb,ω＝2πn＝2π×eq\f（10，π)×eq\f（1,60）rad/s＝eq\f(1,3)rad/s.線圈轉(zhuǎn)至與磁感線平行時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故Em＝NBSω＝NΦmω＝100×0.03×eq\f(1，3）V＝1V，瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emsinωt＝sineq\f（1,3）tV，當(dāng)θ＝ωt＝eq\f（π，3)時(shí),e＝sineq\f（π,3)V＝eq\f(\r(3),2)V.答案：見解析12．如圖所示,一半徑為r＝10cm的圓形線圈共100匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f（5,π2）T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸線OO′以n＝600r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面位置(圖中位置)時(shí)開始計(jì)時(shí)．(1)寫出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式．(2）求線圈從圖示位置開始在eq\f（1,60)s時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值．解析：(1）線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦式交變電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)線圈平面在中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，其表達(dá)式為e＝Emsinωt.e＝E