高中物理人教版2第五章交變電流1交變電流 省賽獲獎(jiǎng)

人教版選修3－1第五章第1節(jié)交變電流練習(xí)31．家庭電路的交變電流圖象為如圖所示中的()2．一線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在如圖所示位置時(shí)()A．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小B．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大C．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大D．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小3.如圖所示，一面積為S的單匝矩形線圈處于有界磁場(chǎng)中，能使線圈中產(chǎn)生交變電流的是()A．將線圈水平向右勻速拉出磁場(chǎng)B．使線圈以O(shè)O′為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)C．使線圈以ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D．磁場(chǎng)以B＝B0sinωt規(guī)律變化4．閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的正弦式交變電流i＝Imsinωt.若保持其他條件不變，使線圈的匝數(shù)和轉(zhuǎn)速各增加1倍，則電流的變化規(guī)律為()A．i′＝ImsinωtB．i′＝Imsin2ωtC．i′＝2ImsinωtD．i′＝2Imsin2ωt5.如圖所示，一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著OO′觀察，線圈沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)()A．線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB．線圈中的感應(yīng)電流為eq\f(nBl2ω,R)C．穿過線圈的磁通量為零D．穿過線圈磁通量的變化率為零6．一只矩形線圈在勻強(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＝s時(shí)刻Φ的變化率達(dá)最大C．s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙所示7.如圖所示是一多匝線圈在勻強(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)圖象可知()A．此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝B．此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝200sin100πtC．t＝s時(shí)，穿過線圈的磁通量為零D．t＝s時(shí)，穿過線圈的磁通量的變化率最大8．矩形線圈的匝數(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)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下列結(jié)論正確的是()A．在t＝s和t＝s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大B．在t＝s和t＝s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)改變方向C．電動(dòng)勢(shì)的最大值是157VD．在t＝s時(shí)，磁通量變化率最大，其值為Wb/s9．如圖甲所示，甲、乙兩個(gè)并排放置的共軸線圈，甲中通有如圖乙所示的交變電流，則下列判斷錯(cuò)誤的是()A．在t1到t2時(shí)間內(nèi)，甲乙相吸B．在t2到t3時(shí)間內(nèi)，甲乙相斥C．t1時(shí)刻兩線圈間作用力為零D．t2時(shí)刻兩線圈間吸引力最大10．發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100，邊長(zhǎng)為20cm的正方形線圈，將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞著垂直于磁場(chǎng)方向的軸以ω＝100πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí)．線圈和外電路的總電阻R＝10Ω.線圈從計(jì)時(shí)開始，到轉(zhuǎn)過60°過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少？11.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)至中性面位置時(shí)開始計(jì)時(shí)．(1)寫出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)求線圈從圖示位置經(jīng)eq\f(1,60)s時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值；(3)求線圈從圖示位置經(jīng)eq\f(1,60)s時(shí)間內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)的平均值．12．如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“π”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(5\r(2),π)T，線框的CD邊長(zhǎng)為20cm，CE、DF長(zhǎng)均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s.若從圖示位置開始計(jì)時(shí)：(1)寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)在e－t坐標(biāo)系中作出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系的圖象．答案1．答案：A2．答案：C解析：當(dāng)線框平面平行于磁感線時(shí)，磁通量最小，但Em最大，即eq\f(ΔΦ,Δt)最大，故正確答案為C.3.解析：選BCD.將線圈向右拉出磁場(chǎng)時(shí)，線圈中電流方向不變．A錯(cuò)，BC兩種情況下產(chǎn)生交變電流，只是在C情況下當(dāng)線圈全部位于磁場(chǎng)外的一段時(shí)間內(nèi)線圈內(nèi)沒有電流，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知D種情況下產(chǎn)生按余弦規(guī)律變化的電流．BCD對(duì)．4．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)線圈的電阻為2R，根據(jù)歐姆定律可得電流的最大值為Im′＝eq\f(4Em,2R)＝2Im，因此，電流的變化規(guī)律為i′＝2Imsin2ωt.5.解析：選BC.根據(jù)右手定則回路中電流d→c→b→a→d，A錯(cuò)．電動(dòng)勢(shì)e＝Em＝nBSω＝nBl2ω，所以電流i＝eq\f(e,R)＝eq\f(nBl2ω,R)，B正確．圖示位置時(shí)Φ＝0，但eq\f(ΔΦ,Δt)≠0，C正確，D錯(cuò)誤．6．解析：選＝0時(shí)Φ最大，線圈應(yīng)在中性面位置，A錯(cuò)；t＝s時(shí)，Φ－t圖象的斜率最大，故eq\f(ΔΦ,Δt)最大，B正確；t＝s時(shí)，Φ不變，故e＝0，C錯(cuò)；因Φ－t圖象為余弦圖象，故e－t圖象為正弦圖象，D錯(cuò)．7.答案：B8．解析：選CD.從題圖中可知，在s和s時(shí)刻，穿過線圈的磁通量最大，此時(shí)刻磁通量的變化率等于零；s和s時(shí)刻，穿過線圈的磁通量為零，但此時(shí)刻磁通量的變化率最大，由此得選項(xiàng)AB錯(cuò)誤．根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的最大值公式：Em＝nBSω，Φm＝BS，ω＝eq\f(2π,T)，可得：Em＝157V；磁通量變化率的最大值應(yīng)為eq\f(Em,n)＝Wb/s，故CD正確．9．解析：選到t2時(shí)間內(nèi)，甲中電流減小，甲中的磁場(chǎng)穿過乙且減小，因此乙中產(chǎn)生與甲同向的磁場(chǎng)，故甲、乙相吸，A選項(xiàng)正確．同理B選項(xiàng)正確．t1時(shí)刻甲中電流最大，但變化率為零，乙中無感應(yīng)電流，故兩線圈的作用力為零，故C選項(xiàng)正確，t2時(shí)刻甲中電流為零，但此時(shí)電流的變化率最大，乙中的感應(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.10．解析：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)又eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)且eq\x\to(I)＝eq\f(q,t)，Δt＝t.所以，通過線圈某一截面的電荷量q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(nΔΦ,ΔtR)Δt＝eq\f(nΔΦ,R)從中性面計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)過60°，如圖所示ΔΦ＝BΔS＝BS(1－cos60°)＝eq\f(1,2)BSq＝eq\f(nBS,2R)＝eq\f(100×××,20)C＝1×10－2C.答案：1×10－2C11.解析：當(dāng)線圈從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝nBSωsinωt.(1)e＝nBSωsinωt，其中ω＝2πn＝2π×10rad/s＝20πrad/s.所以e＝nBSωsinωt＝100×eq\f(5,π2)×π××20πsin20πtV＝100sin20πtV.(2)t1＝eq\f(1,60)s時(shí)，e＝100sin20π×eq\f(1,60)V＝50eq\r(3)V.(3)t0＝0時(shí)，磁通量Φ1＝B·S＝eq\f(5,π2)×π×＝eq\f,π)Wb；t1＝eq\f(1,60)s時(shí)，磁通量Φ2＝B·Scosωt＝eq\f(5,π2)×π×20π×eq\f(1,60)Wb＝eq\f,π)Wb.平均電動(dòng)勢(shì)：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(Φ1－Φ2,t1－t0)＝100×eq\f(\f,π)－\f,π),\f(1,60))V≈V.答案：(1)e＝100sin20πtV(2)50eq\r(3)V(3)V12．解析：(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)，開始計(jì)時(shí)的位置為線圈平面與磁感線平行的位置，在t時(shí)刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt