版高中学习物理 第五章节 交变电流 第节 交变电流课时作业 新人教版选修

第五章第1节交变电流
基础夯实
一、选择题(1～5题为单项选择题，6题为多项选择题)
1．如下图，属于沟通电的是( C )
分析：沟通电是指电流的方向随时间做周期性变化的电流；由图可知，切合条件的只有C。

2．(2016·四川省资阳中学高二放学期期中)如下图，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的图是( A )
分析：由题意可知，只有A图在切割磁感线，致使磁通量在变化，进而产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt，而BCD图均没有致使磁通量变化，故A正确，BCD错误，应选A。

3．(2016·辽宁省实验中学分校高二上学期期末)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，以下说法中不正确的选项是( C )
A．在中性面时，经过线圈的磁通量最大
B．在中性面时，感觉电动势为零
C．穿过线圈的磁通量为零时，感觉电动势也为零
D．线圈每经过中性面一次，电流方向改变一次
分析：在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，故A正确。

在中性面时，没有边切割磁感线，感觉电动势为零，线圈每经过中性面一次，电流方向改变一次，故BD正确，穿过线圈的磁通量为零时，线圈与磁场平行，有两边垂直切割磁感线，感觉电动势最大，故C错误。

此题选不正确的，应选C。

4．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直，在t＝0时辰，线圈平面与纸面重合(如下图)，线圈的cd边走开纸面向外运动，若规定由a→b→c→d→a方向的感觉电流方向为正，则能反应线圈中感觉电流I随时间t变化的图象是以下图中的( C )
分析：剖析交变电流的图象问题应注企图线上某一时辰对应线圈在磁场中的地点，将图线描绘的变化过程对应到线圈所处的详细地点是剖析此题的重点，线圈在图示地点时磁通量为零，但感觉电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转
过90°的过程中，感觉电流方向为正，应选项C正确。

5．在垂直于纸面向里的有界匀强磁场中搁置了矩形线圈abcd。

线圈cd边缘竖直方向且与磁场的右界限重合，线圈平面与磁场方向垂直。

从t＝0时辰起，线圈以恒定的角速度ω＝绕cd边缘如下图的方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t ＝0到t＝T时间内，线圈中的电流i随时间t变化的图像是图中的( B )
分析：t＝0时线圈位于中性面处，i＝0，应选项C、D错误；t＝0后的内，线圈的有效面积减小，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知线圈内的电流流向adcba，与规定的正方向相反，应选项A错误，选项B正确。

6．(2016·河北衡水中学高二上学期调研)矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如下图。

以下结论正确的选项是( CD )
A．在tt＝0.3s时，电动势最大
B．在tt＝0.4s时，电动势改变方向
C．电动势的最大值是157V
D．在t
分析：在tt＝0.3s时，磁通量最大，线圈位于中性面地点，感觉电动势为零，故A错误；在tt＝0.4s 时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感觉电动势最大，电动势不改变方向，故B错误；依据Φ－t图象，BS＝0.2Wb，T＝0.4s，故电动势的最大值：E m＝NBSω＝50×0.2×＝50πV＝157V；故C正确；磁通量为0，磁通量变化率最大，由E m＝N得，＝3.14Wb/s，故D 正确，应选CD。

二、非选择题
7．有一10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如下图垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感觉强度为0.5T。

问：
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？
(2)线框从图示地点转过60°时，感觉电动势的刹时价是多大？
(3)写出感觉电动势随时间变化的表达式。

答案：(1)6.28V 6.28A (2)5.44V
(3)et(V)
分析：(1)交变电流电动势最大值为E m＝
nBSω2×10πV＝6.28V，电流的最大值为I m＝E m/R
(2)线框转过60°时，感觉电动势E＝E m
(3)因为线框转动是从中性面开始计时的，因此刹时价表达式为e＝E m sinωtt(V)
能力提高
一、选择题(1～4题为单项选择题，5题为多项选择题)
1．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如下图，由图可知( D )
A．在A、C时辰线圈处于中性面地点B．在B、D时辰穿过线圈的磁通量为零
C．从A时辰到D时辰线圈转过的角度为π
D．若从0时辰到D时辰经过0.02s，则在1s内交变电流的方向改变100次
分析：A、C时辰感觉电流最大，线圈地点与中性面垂直，B、D时辰感觉电流为零，线圈在中性面，此时磁通量最大。

从A时辰到D时辰线圈转过角度为。

若从0时辰到D时辰经过0.02s，则T＝0.02s，则在1s内交变电流的方向改变×2＝100次，故D正确。

2．一台发电机的构造表示图如图甲所示，此中N、S是永远磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。

M是圆柱形铁芯，铁芯外衣有一矩形线圈，线圈
绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。

磁极与铁芯之间的空隙中形成方向沿半径的辐向磁场。

若从图甲所示地点开始计时，此时电动势为正当，图乙中能正确反应线圈中的感觉电动势e随时间t的变化规律的是
( D )
分析：因为磁场为沿半径的辐向磁场，能够以为磁感觉强度的大小不变，线圈一直垂直切割磁感线，因此产生的感觉电动势大小不变，因为每个周期磁场方向要改变两次，因此产生的感觉电动势的方向也要改变两次，选项D正确。

3．如图甲为风速仪的构造表示图。

在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一同的永磁体转动，线圈产生的电流随时间变化的关系如图乙。

若风速减小到本来的一半，则电流随时间变化的关系图可能是( C )
分析：依据E m＝NBSω，若风速减小到本来的一半
时，则最大感觉电动势也变小，因此感觉电流也变小；依据转速与周期成反比，可知，若风速减小到本来的一半时，则周期变大为本来两倍，故C正确，A、B、D 错误。

4．如图甲所示，单匝矩形线圈的一半放在拥有理想界限的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场界限重合。

线圈按图示方向匀速转动。

若从图示地点开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感觉电流随时间变化的图像是图乙中的( A )
分析：若从图示地点开始计时，在线圈转动90°的过程中，只有ab边切割磁感线，相当于向右切割，故感觉电流的方向为
a→d→c→b→a，为负方向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但仍是正弦的形式，这一部分A、B的表示都是正确的；在线圈转动90°到180°的过程中，只有cd边切割磁感线，相当于向左切割，故感觉电流的方向为a→d→c→b→a，为负方向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但仍是正弦的形式，这一部分B 项表示的方向是不正确的；再按相同的方法持续剖析能够获得A项是正确的。

5．(多项选择)(2017·山东省烟台二中高二放学期检测)如下图，矩形线圈abcd在匀强磁场中能够分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( AC )
A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流
B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势
C．线圈绕P1和P2转动时的电流的方向相同，都是a→d→c→b
D．线圈绕P1转动时dc边遇到的安培力大于绕P2转动时dc边遇到的安培力
分析：产生正弦交变电流的条件是轴和磁感线垂直，与轴的地点和线框形状没关，转到图示地点时产生的电动势E拥有最大值E m＝nBSω由欧姆定律I＝可知此时I相等，故A对，B错。

由右手定章可知电流为a→d→c→b，故C对。

cd边受的安培力F＝BL cd I，故F相同大，D错。

二、非选择题
6．如下图为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感觉强度B＝0.5T，线圈匝数n2，转速为150rad/min，在匀速转动过程中，从图示地点开始计时。

(1)写出交变感觉电动势刹时价的表达式。

(2)画出e－t图线。

答案：(1)e＝188sin5πt(V) (2)看法析图
分析：(1)当线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间t内转过角度ωt，于是感觉电动势刹时价e ＝E m sinωt，此中E m＝nBSω，由题意知n＝50，B＝0.5T，ω＝rad/s＝5πrad/s，S2，E m＝nBSω＝50×0.5×0.48×5πV≈188V，因此e＝188sin5πt(V)。

(2)依据沟通电的函数表达式绘图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，沟通电的周期与正弦图线的周期相对应，ω＝，而周期由时间轴上的刻度值标出，T＝＝0.4s，e－t图线如下图。