2024-2025年新教材高中物理課時(shí)檢測(cè)12交變電流含解析新人教版選擇性必修第二冊(cè)

PAGEPAGE6交變電流1．下列關(guān)于溝通發(fā)電機(jī)的敘述正確的是()A．溝通發(fā)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．溝通發(fā)電機(jī)由兩部分組成，即定子和轉(zhuǎn)子，線圈必需旋轉(zhuǎn)，成為轉(zhuǎn)子，這樣才能在線圈中產(chǎn)生溝通電C．溝通發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生溝通電，輸送到外電路也是溝通電D．在溝通發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，線圈中的每一個(gè)邊都切割磁感線解析：選C溝通發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，A錯(cuò)誤；溝通發(fā)電機(jī)由兩部分組成，即定子和轉(zhuǎn)子，線圈既可以作為定子，也可以作為轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)就可以產(chǎn)生溝通電，B錯(cuò)誤；溝通發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生溝通電，輸送到外電路也是溝通電，C正確；在溝通發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，并不是線圈的每一條邊都切割磁感線，D錯(cuò)誤。2．一閉合矩形線圈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的變更規(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更率最大B．t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向變更C．t2、t4時(shí)刻通過線圈的磁通量最大D．t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小解析：選Bt1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量Φ最大，磁通量變更率為零，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均為零，線圈中感應(yīng)電流方向變更，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；t2、t4時(shí)刻通過線圈的磁通量為零，磁通量的變更率最大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。3．[多選]某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示，由圖中信息可以推斷()A．在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置B．在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零C．從A→D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(3,2)πD．若從O→D時(shí)刻歷時(shí)0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向變更100次解析：選CD由題圖可知，在O、B、D時(shí)刻感應(yīng)電流為零，所以此時(shí)線圈恰好在中性面位置，穿過線圈的磁通量最大；在A、C時(shí)刻感應(yīng)電流最大，線圈處于和中性面垂直的位置，此時(shí)穿過線圈的磁通量為零。故A、B錯(cuò)誤。從A到D時(shí)刻，線圈旋轉(zhuǎn)eq\f(3,4)周，轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(3,2)π；假如從O到D時(shí)刻歷時(shí)0.02s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)1周，則1s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)50周，100次經(jīng)過中性面，交變電流的方向變更100次。故C、D正確。4．一矩形線圈abcd如圖所示，已知ab邊長為l1，bc邊長為l2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置起先勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A．0.5Bl1l2ωsinωt B．0.5Bl1l2ωC．Bl1l2ωsinωt D．Bl1l2ω解析：選D因?yàn)槠鹣葧r(shí)刻線圈平面與磁感線平行，即線圈從垂直于中性面的位置起先運(yùn)動(dòng)，所以起先時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為Em＝Bl1l2ω，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)形式應(yīng)為余弦函數(shù)形式。因此在t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Bl1l2ωcos5．[多選]如圖所示，矩形線圈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)線圈平面轉(zhuǎn)到圖示位置與磁場(chǎng)方向平行時(shí)()A．線圈繞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．線圈分別繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流的方向相同，都是a→d→c→bD．線圈繞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AC產(chǎn)生交變電流的條件是軸和磁感線垂直，與軸的位置和線圈形態(tài)無關(guān)，線圈abcd分別繞軸P1、P2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝NBSω，由I＝eq\f(E,R總)可知，此時(shí)I相等，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由右手定則可知，電流方向?yàn)閍→d→c→b，故選項(xiàng)C正確；dc邊受到的安培力F＝BldcI，故F一樣大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6．如圖所示，在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一矩形閉合線圈繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若要使線圈中的電流峰值減半，不行行的方法是()A．只將線圈的轉(zhuǎn)速減半B．只將線圈的匝數(shù)減半C．只將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減半D．只將線圈的邊長減半解析：選B由Im＝eq\f(Em,R)，Em＝NBSω，ω＝2πn得Im＝eq\f(NBS·2πn,R)，故A、C可行；電阻R與匝數(shù)有關(guān)，當(dāng)匝數(shù)減半時(shí)電阻R也隨之減半，則Im不變，故B不行行；當(dāng)線圈的邊長減半時(shí)，面積S減為原來的eq\f(1,4)，而電阻減為原來的eq\f(1,2)，故D可行。7．一只矩形線圈在勻強(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)間變更的圖像如圖所示，則下列說法正確的是()A．t＝0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)刻，Φ的變更率為零C．t＝0.02s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．從t＝0.01s時(shí)刻至t＝0.04s時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度是eq\f(3,2)π解析：選D由題圖可知，t＝0、t＝0.02s、t＝0.04s時(shí)刻線圈平面位于中性面位置，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，故E＝0；t＝0.01s、t＝0.03s、t＝0.05s時(shí)刻線圈平面與磁感線平行，Φ最小，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，故E最大；從t＝0.01s時(shí)刻至t＝0.04s時(shí)刻線圈旋轉(zhuǎn)eq\f(3,4)周，轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(3,2)π。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。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)間變更的圖像如圖甲所示，則下列說法正確的是()A．t＝0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)刻，Φ的變更率達(dá)到最大C．t＝0.02s時(shí)刻，溝通電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈相應(yīng)的溝通電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙所示解析：選B由題圖甲知，當(dāng)t＝0時(shí)，Φ最大，說明線圈平面與中性面重合，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)t＝0.01s時(shí)，Φ＝0，Φ-t圖像的切線斜率最大，即Φ的變更率eq\f(ΔΦ,Δt)最大，故選項(xiàng)B正確；當(dāng)t＝0.02s時(shí)，Φ也最大，溝通電動(dòng)勢(shì)為零，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由以上分析可知，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9．[多選]在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示，則()A．t＝0.005s時(shí)穿過線框的磁通量變更率為零B．t＝0.01s時(shí)線框平面與中性面重合C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為311VD．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為622V解析：選BC由題圖乙可知，該交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝311sin100πt(V)。t＝0.005s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，穿過線框的磁通量變更率最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t＝0.01s時(shí)交變電動(dòng)勢(shì)為零，穿過線框的磁通量最大，線框平面與中性面重合，選項(xiàng)B正確；交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為311V，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10．大型發(fā)電機(jī)幾乎都是旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，如圖所示為其原理簡圖。豎直平面內(nèi)閉合線圈abcd固定不動(dòng)，磁鐵繞圖中的虛線旋轉(zhuǎn)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。若條形磁鐵以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且圖示時(shí)刻N(yùn)極正在向里轉(zhuǎn)?，F(xiàn)以圖示時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則下列推斷正確的是()A．該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流頻率是10HzB．t＝0時(shí)線圈中的電流方向?yàn)閍bcdaC．t＝0.5s時(shí)線圈中的電流方向發(fā)生變更D．t＝0.5s時(shí)線圈中的電流最小解析：選B條形磁鐵以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則該溝通電的頻率f＝eq\f(ω,2π)＝5Hz，故A錯(cuò)誤；由題圖可知，在t＝0時(shí)刻穿過線圈的磁通量為0，結(jié)合溝通電產(chǎn)生的特點(diǎn)可知，t＝0時(shí)刻該溝通電的瞬時(shí)值最大，由題圖可知下一時(shí)刻穿過線圈的磁通量的方向向里，由楞次定律可知，此時(shí)線圈中的電流方向?yàn)閍bcda，故B正確；該溝通電的周期T＝eq\f(1,f)＝0.2s，當(dāng)t＝0.5s＝2．5T時(shí)，線圈處于與中性面垂直的位置，電流值仍舊為最大值，不會(huì)變更方向，故C、D錯(cuò)誤。11．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)匝數(shù)為N的矩形線圈abcd，線圈面積為S，ab邊與磁場(chǎng)方向垂直且始終與金屬滑環(huán)K相連，cd邊與金屬滑環(huán)L相連?，F(xiàn)使矩形線圈以恒定角速度ω從圖示位置繞過ad、bc中點(diǎn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說法正確的是()A．線圈中產(chǎn)生的交變電流按正弦規(guī)律變更B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，通過電阻R的電流越小C．線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為Em＝NBSωD．線圈每轉(zhuǎn)過半圈，穿過線圈平面的磁通量變更量為零解析：選C起先時(shí)，線圈平面與磁感線平行，線圈中產(chǎn)生的交變電流按余弦規(guī)律變更，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值越大，由歐姆定律可知通過電阻R的電流越大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，磁通量變更率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為Em＝NBSω，選項(xiàng)C正確；線圈每轉(zhuǎn)過半圈，穿過線圈平面的磁通量變更量為2BS，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。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，線框相鄰兩邊相互垂直，其中CD邊長為20cm，CE、DF長均為10cm，角速度為100πrad/s。若從圖示CEFD平面平行磁場(chǎng)位置起先計(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)求出由圖示位置轉(zhuǎn)過30°過程中線框產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)；(3)作出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變更的e-t圖像。解析：(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)，起先計(jì)時(shí)的位置為線框平面與磁感線平行的位置，CD邊長l1＝20cm，CE、DF邊長l2＝10cm，在t時(shí)刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt，此時(shí)刻e＝Bl1l2ωcosωt其中B＝eq\f(5\r(2),π)T，l1×l2＝0.1×0.2m2＝0.02m故線框感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式e＝eq\f(5\r(2),π)×0.02×100πcos100πt(