河北省石家庄市高中物理 第五章 交变电流练习1新人教版3-2 精
高二下学期物理人教版选修3-2第5章交变电流同步练习(含答案)
2020—2021学年物理人教选修3—2第5章：交变电流含答案人教选修3—2第5章：交变电流1、如图所示，一单匝矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为()A．0.5Bl1l2ωsin ωt B．0.5Bl1l2ωcos ωtC．Bl1l2ωsin ωt D．Bl1l2ωcos ωt2、(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为e＝10sin 20πt V，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大D．t＝0.4 s时，e达到峰值10 V3、如一个接在某直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值等于直流电压2倍的正弦交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1:P2为()A．2:1 B．1:2 C．1:1 D．1: 24、（双选）在图甲所示电路中,流过二极管D的电流i D如图乙所示,该电流可以看作是一个恒定电流和一个交变电流的叠加,流过电感和电容的电流分别为i L、i C.下列关于i L、i C随时间t变化的图象中,可能正确的是( )A. B. C. D.5、图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与阻值R=10Ω的电阻连接,与电阻并联的交流电压表为理想电压表,示数是10V.图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图像.下列说法正确的是( )A.电阻R上消耗的电功率为20WB.t=0.02s时电阻R两端的电压瞬时值为零C.电阻R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cos100πt(V)D.通过电阻R的电流i随时间t变化的规律是i=1.41cos50πt(A)6、（双选）某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为100kW,电厂输出电压仅为200V,为减少输送功率损失,先用一理想升压变压器将电压升高再输出,到达目的地后用理想降压变压器降压。
高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第1节交变电流同步练习含答案解析
【最新】度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第1节交变电流同步练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A．该交流电的电压的有效值为B．该交流电的频率为50HzC．若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50WD．该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（25πt）2．某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（）A．t1时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零C．t3时刻，线圈中的感应电动势达最大值D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值3．单匝矩形线圈abcd边长分别为l1和l2，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴OO′匀角速转动，转动轴分别过ad边和bc边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B．图为沿转动轴OO′观察的情况，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（）A．2Bl1l2ωcosθB．3Bl1l2ωsinθC．Bl1l2ωcosθD．Bl1l2ωsinθ4．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是（）A．乙图中ab时间段对应甲图中A至B图的过程B．乙图中bc时间段对应甲图中C至D图的过程C．乙图中d时刻对应甲图中的D图D．若乙图中d处是0.02s，则1s内电流的方向改变50次5．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（）A．在中性面时，通过线圈的磁通量最小B．在中性面时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大C．线圈通过中性面时，电流的方向发生改变D．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零6．矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( )．A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势最大C．每当线框经过中性面时，感应电流方向不改变D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度不为零7．线圈的匝数为100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是（）A ．在t =0 s 和t =0.2s 时，线圈平面和磁场垂直，电动势最大B ．在t =0.1s 和t =0.3s 时，线圈平面和磁场垂直，电动势为零C ．在t =0.2s 和t =0.4s 时电流改变方向D ．在t =0.1s 和t =0.3s 时，线圈切割磁感线的有效速率最大二、多选题8．在匀强磁场中，一矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）A ．t =0.01s 时穿过线框的磁通量最小B ．t =0.01s 时穿过线框的磁通量变化率最大C ．该线框匀速转动的角速度大小为100πrad/sD ．电动势瞬时值为22V 时，线圈平面与中性面的夹角可能为45°9．如图矩形线圈面积为S ，匝数为n ，线圈总电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO 、轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻R ．在线圈由图示位置转过90o 的过程中A ．磁通量的变化量nBS ∆Φ=B ．平均感应电动势2nBS E ωπ=C ．通过电阻的电量为nBSR r+ D ．电阻R 产生的焦耳热22()4()nBS R Q R r ωπ=+10．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω接一只电阻为95.0Ω如图乙所示，则正确的是（ ）A ．周期为0.02sB ．电路中的电压表的示数为220VC ．该交变电动势的瞬时值表达式为e sin （100πt ）D ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J11．如图所示，发电机的矩形线圈面积为S ，匝数为N ，绕'OO 轴在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动.从图示位置开始计时，下列判断正确的是( )A ．此时穿过线圈的磁通量为NBS ，产生的电动势为零B ．线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为sin e NBS t ωω=C ．P 向下移动时，电流表示数变小D ．P 向下移动时，发电机的电功率增大12．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则O ～D 过程中（ ）A ．线圈中O 时刻感应电动势最大B ．线圈中D 时刻感应电动势为零C ．线圈中D 时刻感应电动势最大D ．线圈中O 至D 时间内平均感应电动势为0.4 V13．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，当线框的转速为n 1时， 产生的交变电动势的图线为甲，当线框的转速为n 2时，产生的交变电动势的图线为乙．则（ ）A．t＝0时，穿过线框的磁通量均为零B．t＝0时，穿过线框的磁通量变化率均为零C．n1∶n2＝3∶2D．乙的交变电动势的最大值是203V三、解答题14．如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=10cm，匝数N=100匝，电阻r=1Ω的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动，转速n=100r/s，有一电阻R=9Ω，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想电压表，求：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势瞬时植表达式；（2）求从中性面开始转过16T时的感应电动势与电压表的示数；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功．15．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共200匝；线圈总电阻r=1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=1πT，线圈以角速度ω=100π rad/s匀速转动．（1）若线圈经图示位置时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式；（2）求通过电阻R的电流有效值．16．如图所示为交流发电机的示意图，匝数为n=100匝矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50√2rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部电阻R相连接，R=20Ω，求：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式（2）电键S合上时，电压表和电流表示数；（3）通过电阻R的电流最大值是多少；（4）电阻R上所消耗的电功率是多少．参考答案1．C 【解析】由图可知，该交流电的电压的最大值为100V ，=，选项A 错误；该交流电的周期为T=0.04s ，则频率为f=1/T=25Hz ，选项B 错误；若将该交流电压加在阻值R =100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是250U P W R ===，选项C 正确；250/rad s Tπωπ==，则该交流电压瞬时值的表达式u =100sin （50πt ）V ，选项D 错误；故选C. 2．D 【解析】A 、1t 时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，2t 时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大，故AB 错误；C 、3t 时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，故C 错误；D 、4t 时刻磁通量为零，磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大，故D 正确． 点睛：解决本题的关键知道感应电动势与磁通量变化率的关系，知道图线的斜率反映感应电动势的大小． 3．D 【解析】 【分析】发电机产生正弦式交变电流，根据公式E m =nBSω求解最大电动势，根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt ，即可得出结论． 【详解】矩形线圈在匀强磁场中做匀角速转动，产生交流电，感应电动势的最大值为：E m =nBSω=nBL 1L 2ω ；根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt ，在该时刻线圈转动到ab 边的速度方向与磁场方向夹角为θ时，θ=ωt ；此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为：e=Bl 1l 2ωsinθ。
高中物理 第五章 交变电流 1 交变电流课时训练 新人教版选修3-2(2021年最新整理)
2017-2018学年高中物理第五章交变电流 1 交变电流课时训练新人教版选修3-2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017-2018学年高中物理第五章交变电流1 交变电流课时训练新人教版选修3-2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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交变电流题组一交变电流的产生1.如图所示，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匀速运动,能产生正弦交流电动势e=BSωsin ωt的图是()解析:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内）匀速转动，产生的正弦交流电动势为e=BSωsin ωt,由这一原则判断,A图中感应电动势为e=BSωsin ωt;B图中的转动轴不在线圈所在平面内;C、D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直，只有选项A正确。
答案:A2。
如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中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（)A.线圈绕P1转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流B。
线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势C.线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同，都是a→b→c→dD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析:线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关，选项A正确,B错误；绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等,从上向下看，线框逆时针旋转，电流的方向应为a→d→c→b，选项C错误；电流相等，cd受到的安培力也相等,选项D错误。
河北省石家庄市高中物理第五章交变电流5.5电能的输送练习(无答案)新人教版选修3_2
7.一台发电机最大输出功率为4000 kW，电压为4000 V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1 kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V60 W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则
A. ＞ B. ＜
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
9.随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为PO，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是()
A．输电线上损耗的功率为
B．输电线上损耗的功率为
C．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电
D．采用更高的电压输电会降低输电的效率
10.夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，用户消耗的功率增大。如图所示，发电厂的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器均不变，则下列说法正确的是（）
A.变压器的输出电压U2增大，且U2＞U1
D.由P=IU得，输电线上损失的电功率为2
2．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)( )．
A．功率损失是原来的1/n B．功率损失是原来的1/
C．电压损失是原来的1/n D．电压损失是原来的n倍
3．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时()．
高中物理 第五章 交变电流 第1节 交变电流后习题(含解析)新人教版选修3-21
第五章交变电流1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流,从中性面开始转动180°的过程中,平均感应电动势和最大感应电动势之比为()A.2∶πB.π∶2C.2π∶1D.无法确定解析:转动180°过程中,平均感应电动势由E=计算,得,最大值E m=BSω,二者之比为2∶π。
答案:A2.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示。
则下列说法正确的是()A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直B.t=0.01 s时刻,Φ的变化率最大C.t=0.02 s时刻,交流电动势达到最大D.该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示解析:由题图甲可知,t=0时,通过线圈的磁通量最大,线圈处于中性面位置。
t=0.01 s时刻,磁通量为零,但磁通量变化率最大,所以A错误,B正确。
t=0.02 s时,交流电动势应为0,C、D均错误。
答案:B3.如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中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()A.线圈绕P1转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流B.线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势C.线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同,都是a→b→c→dD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析:线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关,选项A正确,B错误;绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等,从上向下看,线框逆时针旋转,电流的方向应为a→d→c→b,选项C错误;电流相等,cd受到的安培力也相等,选项D错误。
答案:A4.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交流电动势e=220sin 100πt V,则下列判断正确的是()A.t=0时,线圈位于中性面位置B.t=0时,穿过线圈平面的磁通量最大C.t=0时,线圈的有效切割速度方向垂直磁感线D.t=0时,线圈中感应电动势达到峰值解析:因按正弦规律变化,故t=0时线圈位于中性面,A正确;此时穿过线圈的磁通量最大,B正确;t=0时,线圈的有效切割速度方向与磁感线平行,不产生感应电动势,故C、D错误。
河北省石家庄市高中物理 第五章 交变电流 5.4 变压器限时练(无答案)新人教版选修32
变压器一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图1所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( )A ．流过电阻的电流是20 AB ．与电阻并联的电压表的示数是100 2 VC ．经过1分钟电阻发出的热量是6×103J D ．变压器的输入功率是1×103W2．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比n 1∶n 2＝10∶1，在原线圈ab 两端加上电压为2202·sin100πt V 的正弦交变电流，当原线圈中ab 两端的电压为100 V 的瞬间，副线圈两端理想交流电压表的读数为( ) A ．220 V B ．22 2 V C ．22 V D ．10 V3．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时( )A ．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端电压较低B ．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯电流较小C ．总电阻比深夜时小，供电线路上电流大，输电线上损失电压较大D ．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，每盏灯两端电压较低4．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用器材叫电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是( )5．正弦式电流经过匝数比为n1n 2＝101的变压器 与电阻R 、交流电压表 V 、交流电流表A 按如图10－2－13甲所示方式连接，R ＝10 Ω.图乙所示是R 两端电压U 随时间变化的图象，U m ＝10 2 V ，则下列说法中正确的是 ( )A ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝2cos100πt (A)B ．电流表A 的读数为0.1 AC ．电流表A 的读数为210A D ．电压表的读数为U m ＝10 2 V6．图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连；P 为滑动头．现令P 从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L 两端的电压等于其额定电压为止．用I 1表示流过原线圈的电流，I 2表示流过灯泡的电流，U 2表示灯泡两端的电压，N 2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)．选项4个图中能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )7．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，原线圈中串一个灯泡L ，副线圈上接三个与L 相同的灯泡，这三个灯泡均能正常发光，则( )A ．灯L 也能正常发光B ．灯L 比另三灯都暗C ．灯L 将会被烧坏D ．不能确定8．如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n .原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R .当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的( )A ．电动机两端电压为IRB ．电动机消耗的功率为I 2R C ．原线圈中的电流为nI D ．变压器的输入功率为UIn9．一输入电压为220 V ，输出电压为36 V 的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图9所示，然后将原线圈接到220 V 交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为1 V ．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( )A ．1 100,360B ．1 100,180C ．2 200,180D ．2 200,36010．在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈的匝数分别为n 1＝600匝、n 2＝120匝，电源的电压为U ＝311sin100πt (V)，原线圈中串联一个额定电流为0.2 A 的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则( )A ．负载功率不能超过44 WB ．副线圈电流的最大值不能超过1 AC ．副线圈电流的有效值不能超过1 AD ．无论副线圈电流有多大，保险丝总不会被烧毁11．用理想变压器向负载供电，变压器的输入电压不变，如图图13-2-4所示，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中所有交流电表的读数及变压器输入功率的变化情况为（ ）A ．V 1、V 2不变，A 1增大、A 2减小，P 增大B ．V 1、V 2不变，A 1、A 2增大，P 增大C ．V 1、V 2不变，A 1、A 2减小，P 减小D ．V 1不变、V 2增大，A 1减小、A 2增大，P 减小12．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示。
高中物理第五章交变电流5_1交变电流练习新人教版选修3_2
5-1 交变电流时间：40分钟满分：100分一、选择题(每小题6分，共60分)1．(多选)下列各图中能产生交变电流的是( )答案CD解析A图中的转轴与磁场方向平行，B图中的转轴与纸面方向垂直，但线圈中的磁通量始终为零，线圈中无感应电流产生，故A、B错误；根据交变电流产生的条件可知，线圈绕垂直于磁感线且通过线圈平面的轴线转动，就可以产生交变电流，对线圈的形状没有特别要求，故C、D正确。
2．关于交变电流和直流电流的说法中正确的是( )A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电流的大小和方向一定不变C．交变电流一定是按正弦规律变化的D．交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化答案 D解析直流电的特征是电流的方向不变，电流的大小可以改变。
交变电流的特征是电流的方向随时间改变。
交变电流有多种形式，正弦式交流电只是交变电流中最基本、最简单的一种。
故选D。
3．已知交变电流的瞬时表达式为i＝311sin314t(A)，从t＝0到第一次电流出现最大值时间是( )A．0.005 s B．0.001 sC．0.02 s D．0.01 s答案 A解析交变电流瞬时表达式i＝311sin314t(A)故角频率为ω＝314 rad/s故周期为：T ＝2π314s ＝0.02 s因为是正弦式交变电流，从线圈经过中性面开始计时，故在T4时刻第一次出现电流峰值，即：0.005 s ，所以A 项正确。
4．欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是( ) A ．增大转速 B ．增大磁感应强度 C ．增加线圈匝数 D ．增大线圈的包围面积答案 A解析 设线圈匝数为N ，磁感应强度为B ，线圈围成的面积为S ，角速度为ω，转速n 单位采用r/s 时f ＝n ，由E m ＝NBS ω＝NBS ·2πn ，可知B 、C 、D 项只改变E m 的大小，没有改变频率，而A 项改变了频率，故选A 。
2020高中物理第五章交变电流1交变电流达标作业含解析人教版选修3_2.doc
交变电流A级抓基础1.（多选）下列各图中，线圈中能产生交流电的有（）A BC D答案：BCD2.一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个垂直磁场方向的固定轴匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的（）A.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大B.磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大C.磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最小D.磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最小解析：线圈处于题图所示位置时，它与磁感线平行，磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，选项A、C、D错误，B正确.答案：B3.矩形线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由右图所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为（）A.50 VB.25 3 VC.25 VD.10 V解析：由题给条件知，交变电流瞬时值表达式为e＝50cos ωt＝50cos θ，当θ＝30°时，e＝25 3 V，B对.答案：B4.（多选）如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝0.5sin（20t）V，由该表达式可推知以下哪些物理量（）A.匀强磁场的磁感应强度B.线框的面积C.穿过线框的磁通量的最大值D.线框转动的角速度解析：根据正弦式交变电流的感应电动势的瞬时值表达式：e＝BSωsin ωt，可得ω＝20 rad/s，而穿过线框的磁通量的最大值为Φm＝BS，所以可以根据BSω＝0.5 V求出磁通量的最大值Φm＝0.025 Wb，无法求出匀强磁场的磁感应强度和线框的面积，故C、D正确.答案：CD5.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝102sin 20πt V，则下列说法正确的是（）A.t＝0时，线圈位于中性面B.t＝0时，穿过线圈的磁通量为零C.t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大D.t＝0.4 s时，电动势第一次出现最大值解析：由电动势e＝102sin 20πt V知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时导线线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A正确，B、C错误.当t＝0.4 s时，e＝10 2 sin（20π×0.4） V＝0，D错误.答案：AB级提能力6.有一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线圈中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为E m，下列说法中正确的是（）A.当磁通量为零时，感应电动势也为零B.当磁通量减小时，感应电动势也减小C.当磁通量等于0.5Φm 时，感应电动势为0.5E mD.角速度ω＝E mΦm解析：由正弦式交变电流的产生原理可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，与磁通量的大小无关.磁通量最大时，感应电动势为零；而磁通量为零时，感应电动势最大且E m ＝BSω＝Φm ω，故选项D 正确.答案：D7.矩形线圈abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如下图所示的交流电，设沿a →b →c →d →a 方向为电流正方向，则对应t 1时刻线圈位置为（ ）解析：由题图知在t 1时刻线圈获得最大正向电流，电流方向为a →b →c →d →a ，又线圈为逆时针转动，故只有B 图符合电流方向为a →b →c →d →a 且最大.答案：B8.（多选）如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～π2ω这段时间内（ ）A.线圈中的感应电流一直在减小B.线圈中的感应电流先增大后减小C.穿过线圈的磁通量一直在减小D.穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小解析：题图位置线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为π2ω＝T 4，在0～π2ω时间内线圈转过14个周期，感应电流从最大值减小为零，穿过线圈的磁通量逐渐增大，穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小，故A 、D 正确，B 、C 错误.答案：AD9.一个100匝的矩形线圈，其面积为200 cm 2、电阻为10 Ω，与外电阻R ＝90 Ω相接后，它在匀强磁场中转动所产生的感应电流随时间变化的图象如图所示，求线圈所在处匀强磁场的磁感应强度的大小.解析：设匀强磁场的磁感应强度大小为B ，感应电动势的峰值E m ＝NBSω＝NBS 2πT，由闭合电路欧姆定律得I m ＝E mR ＋r，由此可得B ＝（R ＋r ）TI m2πNS，由题图知I m ＝π×10－2A ，T ＝0.10 s ， 由题意可得S ＝200 cm 2＝0.02 m 2，R ＋r ＝90 Ω＋10 Ω＝100 Ω，N ＝100，把上述条件代入B ＝（R ＋r ）TI m2πNS ，得B ＝0.025 T.10.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100 匝，转速为10πr/min ，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb ，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为π3时，感应电动势为多少？ 解析：由题意知Φm ＝0.03 Wb ，ω＝2πn ＝2π×10π×160 rad/s ＝13rad/s.线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故E m ＝NBSω＝NΦm ω＝100×0.03×13V ＝1 V ，瞬时值表达式e ＝E m sin ωt ＝sin 13t V.当θ＝ωt ＝π3时，e ＝sin π3 V ＝32 V.。
【提分必做】高中物理 第五章 交变电流 1 交变电流分层训练 新人教版选修3-2
1 交变电流A 级 抓基础1．(多选)下列各图中，线圈中能产生交流电的有( )答案：BCD2．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的正弦式交变电流i ＝I m sin ωt .若保持其他条件不变，使线圈的匝数和转速各增加1倍，则电流的变化规律为( )A ．i ′＝I m sin ωtB ．i ′＝I m sin 2ωtC ．i ′＝2I m sin ωtD ．i ′＝2I m sin 2ωt解析：由电动势的最大值知，最大电动势与角速度成正比，与匝数成正比，所以电动势最大值为4E m ，匝数加倍后，其电阻也应该加倍，此时线圈的电阻为2R ，根据欧姆定律可得电流的最大值为I m ′＝4E m2R＝2I m ，因此，电流的变化规律为i ′＝2I m sin 2ωt .答案：D3.矩形线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V ，那么该线圈由右图所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为( )A ．50 VB ．25 3 VC ．25 VD ．10 V解析：由题给条件知：交变电流瞬时值表达式为e ＝50cos ωt ＝50cos θ，当θ＝30°时，e ＝25 3V ，B 对．答案：B4．(多选)如图所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l 2，从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴做匀速转动，则( )A ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtB ．以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtC ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD ．以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωt ＋π2 解析：以O 1O 1′为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流．无论以OO ′为轴还是以ab 为轴转动，感应电动势的最大值都是Bl 1l 2ω.由于是从与磁场平行的面开始计时，产生的是余弦式交变电流，故C 、D 正确．答案：CD5．一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e ＝102sin 20πt V ，则下列说法正确的是( )A ．t ＝0时，线圈位于中性面B ．t ＝0时，穿过线圈的磁通量为零C ．t ＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大D ．t ＝0.4 s 时，电动势第一次出现最大值解析：由电动势e ＝102sin 20πt V 知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t ＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时导线线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A 正确，B 、C 错误．当t ＝0.4 s 时，e ＝10 2 sin(20π×0.4) V ＝0，D 错误．答案：AB 级 提能力6．(多选)如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动．当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在t ＝π2ω时刻( )A．线圈中的电流最大B．穿过线圈的磁通量为零C．线圈所受的安培力为零D．线圈中的电流为零解析：t＝π2ω＝T4，此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，B错误，由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线圈所受的安培力为零，A错误，C、D 正确．答案：CD7．矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如下图所示的交流电，设沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为( )解析：由题图知在t1时刻线圈获得最大正向电流，电流方向为a→b→c→d→a，又线圈为逆时针转动，故只有B图符合电流方向为a→b→c→d→a且最大．答案：B8．如图所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图所示的交流电，则下列判断错误的是( )A．在t1到t2时间内，甲、乙相吸B．在t2到t3时间内，甲、乙相斥C ．t 1时刻两线圈间作用力为零D ．t 2时刻两线圈间吸引力最大解析：t 1和t 2时间内，甲中电流减小，甲中的磁场穿过乙并且减小，因此乙中产生与甲同向的磁场，故甲、乙相吸，A 选项正确，同理B 选项正确．t 1时刻甲中电流最大，但变化率为零，乙中无感应电流，故两线圈的作用力为零，故C 选项正确．t 2时刻甲中电流为零，此时电流的变化率最大，乙中的感应电流最大，但相互作用力为零，故D 选项错误．答案：D9.如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈匝数n ＝50，每匝线圈面积0.48 m 2，转速150 r/min ，在匀速转动过程中，从图示位置开始计时．(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式； (2)画出e －t 图线．解析：(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 ，于是感应电动势瞬时值e ＝E m sin ωt ，其中E m ＝nBS ω.由题意知n ＝50，B ＝0.5 T ，ω＝2π×15060rad/s ＝5π rad/s ，S ＝0.48 m 2，E m ＝nBS ω＝50×0.5×0.48×5 π V ≈188 V ，所以e ＝188sin 5πt (V)．(2)根据交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的频率与正弦图线的周期相对应，ω＝2πT ，而周期由时间轴上的刻度值标出，T ＝2πω＝0.4 s ，e －t 图线如图所示．10．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100 匝，转速为10πr/min ，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb ，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为π3时，感应电动势为多少？解析：由题意知：Φm ＝0.03 Wb ， ω＝2πn ＝2π×10π×160 rad/s ＝13 rad/s.线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故E m ＝NBS ω＝N Φm ω＝100×0.03×13V ＝1 V ，瞬时值表达式e ＝E m sin ωt ＝sin 13t V ，当θ＝ωt ＝π3时，e ＝sin π3 V ＝32 V.。
河北省石家庄市高中物理第五章交变电流练习2新人教版选修32
交变电流 2一．选择题（本题共10个小题，每题6分，共60分）1．【陈力竟】线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，则（）A．当线圈位于中性面时，感应电动势为零B．当线圈通过中性面时，感应电流方向将改变C．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中的感应电流也为零D．线圈转过一周，感应电动势的方向改变一次2．【陈力竟】一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动，线圈处于如图1-2-12所示位置，当线圈转过90°时，此时线圈（）A.磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零B.磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势最大C.磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大D.磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势为零3．【陈力竟】如图所示的四种电流中属于交流电的有（）4．【马玉龙】如图所示，一个单匝矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，ad边长为l2，在磁感应强度为B的磁场中绕OO′轴以角速度?(从图中所示位置开始)匀速转动，则线圈两个输出端的感应电动势为（）A、 B、C、 D、5．【马玉龙】某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断( )A．在A和C时刻线圈处于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C ．从A ～D 时刻线圈转过的角度为2πD ．若从O ～D 时刻历时0.02s ，则在1s 内交变电流的方向改变100次6．【马玉龙】如图所示，KLMN 是一个竖直的矩形线框，总电阻为314Ω，全部处于磁感应强度为1T 的水平方向的匀强磁场中线框面积为0.2m 2，MN 边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度314rad/s 匀速转动。
图示位置线框平面与磁场垂直，当线框按俯视的逆时针方向转过30°时，线框中电流的瞬时值为：A ．0.1A ，方向沿MNKLMB ．0.1A ，方向沿NMLKNC ．0.2A ，方向沿MNKLMD ．0.2A ，方向沿NMLKN7.【武剑龙】如图所示，一闭合单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，除了转轴分别为OO′和ab 边外，其他条件均相同．则两种情况下，线圈中产生的正弦交变电流( )A ．最大值不同B ．瞬时值不同C ．变化规律不同D ．一切都相同8.【武剑龙】 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，穿过线圈磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是( )A ．在t ＝0.1 s 和t ＝0.3 s 时，电动势最大B ．在t ＝0.2 s 和t ＝0.4 s 时，电动势改变方向C ．电动势的最大值是157 VD ．在t ＝0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s9.【武剑龙】如图所示，一正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B ，线圈匝数为N ，边长为l ，电阻为R ，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时( )A ．线圈中感应电流的方向为a→b→c→d→aB ．线圈中的感应电流为NBl2ωRC ．穿过线圈的磁通量为零D．穿过线圈磁通量的变化率为零10.【牛志军】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示．下面说法中正确的( )A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大二．计算题（共40分）11．【牛志军】一台发电机能够产生正弦式交变电流，发电机电动势峰值EM=400V，匀速转动的角速度ω=314rad/s，这个发电机的外电路只有电阻原件，总电阻为2KΩ，假定发电机线圈平面位于中性面开始计时，试写出：（1）电动势瞬时值的表达式；（2）电流瞬时值的表达式。
高中物理 第五章 交变电流 第1节 交变电流练习(含解析)新人教版选修3-2
第五章 第1节 交变电流「基础达标练」1．关于交变电流与直流电的说法中，不正确的是( )A ．如果电流大小做周期性变化，则不一定是交变电流B ．直流电的大小可以变化，但方向一定不变C ．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D ．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化解析：选C 交变电流与直流电的区别是电流方向是否发生变化，如果电流大小做周期性变化而电流方向不变，则为直流电，A 选项正确；直流电的大小可以变化，但方向一定不变，B 选项正确；交流电的衡量标准是电流方向是否发生变化，如果电流的方向发生变化，就是交流电，交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化，不一定是按正弦或余弦规律变化的，C 选项错误，D 选项正确．2.(多选)如图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框处于竖直面内，下述说法正确的是 ( )A ．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B ．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C ．线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D ．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的峰值也增大一倍解析：选CD 线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感线平行时，磁通量最小，感应电动势最大，A 、B 错误，C 正确；由交变电流的峰值表达式I m ＝nBSωR ＋r可知，角速度增大一倍后，电流的峰值增大一倍，D 正确．3.矩形线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由图所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为( )A．50 V B．25 3 VC．25 V D．10 V解析：选B 由题中条件可知交变电流瞬时值的表达式为e＝50cos ωt V＝50cos θ V，当θ＝30°时，e＝25 3 V，B正确．4．(多选)如图甲所示，“”形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动．在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以如图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的时间是( )A．0～t1 B．t1～t2C．t2～t3 D．t3～t4解析：选AC 0～t1时间内，电流逐渐增大，线框中磁场变大，由楞次定律可知，B变大，S有变小趋势，ab棒受力向左；t1～t2时间内，电流逐渐变小，线框中磁场变小，由楞次定律可知，B变小，S有变大趋势、ab棒受力向右；同理，t2～t3、受力向左；t3～t4，受力向右，选项A、C正确．5.如图所示，在水平方向的匀强磁场中，有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动．在线框由水平位置以角速度ω匀速转过90°的过程中，穿过线框面的最大磁通量为Φ，已知导线框的电阻为R，则下列说法中正确的是( )A．导线框转到如图所示的位置时电流的方向将发生改变B．导线框转到如图所示的位置时电流的方向为badcC．以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为e＝Φωsin ωt D．以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为e＝Φωcosωt 解析：选D 图中位置为电流最大值位置，A错误；根据右手定则，B错误；以图中位置开始计时，瞬时值表达式为e＝Φωcos ωt，C错误，D正确．6．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°角过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为( ) A.π2 B.2πC ．2πD ．π解析：选B 线圈从中性面转过180°角过程中，磁通量的变化为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS －(－BS )＝2BS ，平均感应电动势E ＝N ΔΦΔt ＝2NBS πω＝2NBSωπ，最大感应电动势E m ＝NBSω，则平均感应电动势和最大感应电动势之比为2π，B 正确． 7.一台发电机的结构示意图如图所示，其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M 是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M 中心的固定转轴匀速转动．磁极与铁芯之间的缝隙中形成沿半径方向的辐向磁场．从如图所示位置开始计时，规定此时电动势为正值，选项图中能正确反映线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化规律的是( )解析：选D 由于磁场为沿半径的辐向磁场，可以认为磁感应强度的大小不变，线圈始终垂直切割磁感线，所以产生的感应电动势大小不变，由于每个周期磁场方向要改变两次，所以产生的感应电动势的方向也要改变两次，选项D 正确．8.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝2π T ，边长L ＝10 cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r ＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO 1匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R ＝4 Ω.求：(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过30°角的过程中产生的平均感应电动势． 解析：(1)设转动过程中感应电动势的最大值为E m ，则E m ＝NBL 2ω＝100×2π×0.01×2π V ＝2 2 V.(2)设由图示位置转过30°角的过程中产生的平均感应电动势为E ，则E ＝N ΔΦΔt，Δt ＝π6ω，ΔΦ＝BL 2sin 30°，代入数据解得E ＝62πV. 答案：(1)2 2 V (2)62πV 「能力提升练」1．长为a 、宽为b 的矩形线圈，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的OO ′轴以恒定的角速度ω旋转．设t ＝0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是( )A ．0,0B ．0，Babω C.Babω2，0D ．Bab ，Babω 解析：选B 实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势e ＝E m cos ωt ＝Babωcos ωt .当t ＝0时，cos ωt ＝1，虽然磁通量Φ＝0，但是电动势有最大值，即E m ＝Ba bω，根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt，可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即E m ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt max ＝Babω.综上所述，正确选项为B.2.(多选)(2018·贵阳月考)如图所示，边长为l 的正方形单匝金属线圈PQMN ，左半部分处在方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B 、线圈的PN 边从图中位置按俯视的逆时针方向，以线速度v 绕固定对称轴沿OO ′匀速转动90°，则此过程线圈中 ( )A ．感应电流方向沿P →N →M →Q →PB ．磁通量的最大值为Bl 2C ．最大感应电动势为BlvD ．平均感应电动势为2Blv π解析：选CD 根据楞次定律可知，线圈转动的过程中向里的磁通量减小，感应电流方向沿P →Q →M →N →P ，A 选项错误；根据磁通量的定义可知，线圈平面垂直于磁场方向时，穿过线圈平面的磁通量最大，最大值为12Bl 2，B 选项错误；线圈切割磁感线，当线圈平面平行于磁场方向时，切割速度最大，线圈中的感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律可知，最大值为E m ＝Blv ，C 选项正确；线圈转动90°的过程中穿过线圈的磁通量的变化量为12Bl 2，运动时间Δt ＝π2·l 2v ＝πl 4v ，根据法拉第的电磁感应定律可知，平均感应电动势为E ＝ΔΦΔt ＝2Blv π，D 选项正确．3．如图甲所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙所示)为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正．下列选项中正确的是( )解析：选D 由楞次定律知，t ＝0时，电流方向为负，线圈平面与中性面的夹角为π4，线圈再转过π4到达中性面，所以线圈中感应电流为i ＝I m sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωt －π4，D 项正确． 4．(多选)如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，线圈的匝数为n 、电阻为r ，外接电阻为R ，交流电流表A.线圈从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)开始转过π3时的感应电流为I .下列说法中正确的有( )A ．流过电阻的最大电流为2IB ．转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为2I (R ＋r )nωC ．从图示位置开始转过π2的过程中，通过电阻R 的电荷量为2I ωD ．线圈转动一周的过程中，通过电阻R 的电荷量为8I ω解析：选ABC 线圈绕轴匀速转动，产生感应电动势的最大值为E m ＝NBSω，从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)开始计时感应电流的瞬时值为i ＝I m cos ωt ，ωt ＝π3时，i ＝I ，则I m ＝2I ，A 选项正确；转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值Φm ＝BS ＝E m nω＝I m (R ＋r )nω＝2I (R ＋r )nω，B 选项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，从图示位置开始转过π2的过程中，通过电阻R 的电荷量q ＝I t ＝n ΔΦΔt R ＋r ·Δt ＝n ΔΦR ＋r ＝n E m (R ＋r )nω＝2I ω，C 选项正确；线圈转动一周的过程中，磁通量的变化量为零，通过电阻R 的电荷量为零，D 选项错误．5．一个100匝的矩形线圈，其面积为200 cm 2、电阻为10 Ω，与外电阻R ＝90 Ω相接后，它在匀强磁场中转动所产生的感应电流随时间变化的图象如图所示，求线圈所在处匀强磁场的磁感应强度的大小．解析：设匀强磁场的磁感应强度大小为B ，感应电动势的峰值E m ＝NBSω＝NBS 2πT，由闭合电路欧姆定律得：I m ＝E m R ＋r ，由此可得B ＝(R ＋r )TI m 2πNS由图知：I m ＝π×10－2 A ，T ＝0.10 s ，由题可得S ＝200 cm 2＝0.02 m 2，R ＋r ＝90 Ω＋10 Ω＝ 100 Ω，N ＝100，把上述条件代入后B ＝(R ＋r )TI m 2πNS得B ＝0.025 T. 答案：0.025 T6．如图甲是一种自行车上照明用的车头灯，图乙是这种车头灯发电机的结构原理图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮．电枢线圈绕在固定的U 形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电．已知自行车车轮半径r ＝35 cm ，摩擦小轮半径r 0＝1.00 cm.线圈有N ＝800匝，线圈框横截面积S ＝20 cm 2，总电阻R 1＝40 Ω.旋转磁极的磁感应强度B ＝0.010 T ，车头灯电阻R 2＝10 Ω.当车轮转动的角速度ω＝8 rad/s 时，求：(1)发电机磁极转动的角速度；(2)车头灯中电流的最大值.解析：(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有ω0r 0＝ωr ，ω0＝ωr r 0＝8×0.350.01rad/s ＝280 rad/s. (2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势最大值为E m ＝NBSω0＝800×0.010×280×20×10－4 V ＝4.48 V.所以通过车头灯电流的最大值为I m ＝E m R 1＋R 2＝4.4840＋10A ＝89.6 mA. 答案：(1)280 rad/s (2)89.6 mA。
20192020学年高中物理 第五章 交变电流 1 交变电流练习含解析新人教版选修32
1 交变电流课后篇牢固提升基础牢固1.以下列图,线圈中不能够产生交变电流的是( )解析B、C、D中线圈产生的感觉电流方向均发生变化,故能产生交变电流,A中不产生交变电流。
答案A2.以下列图,属于交变电流的是( )解析方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特点。
A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化,但其方向不变,不是交变电流,它们所表示的是直流电。
C选项中电流的方向随时间做周期性变化,应选C。
答案C3.(多项选择)线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e=10sin(20πt) V,则以下说法正确的选项是( )A.t=0时,线圈平面位于中性面B.t=0时,穿过线圈的磁通量最大C.t=0时,导线切割磁感线的有效速率最大D.t=0.4 s时,e有最大值10 V解析由电动势的瞬市价表达式可知计时从线圈位于中性面时开始,因此t=0时,线圈平面位于中性面,磁通量为最大,但此时导线速度方向与磁感线平行,切割磁感线的有效速率为零,A、B正确,C错误。
当t=0.4 s时,e=10sin(20πt) V=10×sin(20π×0.4) V=0,D错误。
答案AB4.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(以下列图),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,则能反响线圈中感觉电流I随时间t变化的图象是以下列图中的( )解析解析交变电流的图象问题应注妄图线上某一时辰对应线圈在磁场中的地址,将图线描述的变化过程对应到线圈所处的详尽地址是解析本题的要点,线圈在图示地址时磁通量为零,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。
答案C5.线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交变电流的图象以下列图,由图可知( )A.在A、C时辰线圈处于中性面地址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πD.若从O时辰到D时辰经过0.02 s,则在1 s内交变电流的方向改变100次解析A、C时辰感觉电流最大,线圈地址与中性面垂直,B、D时辰感觉电流为零,线圈在中性面,此时磁通量最大。
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交变电流1
【例题1】如图所示，是家庭用电交变电源输出电压U随时间t变化的图象，若某家用电器的电阻为44Ω，则通过电器的电流i随时间t变化的规律是( )
A．i＝5 sin 100πt(A) B．i＝5 sin 200πt(A)
C．i＝5 2 sin 100πt(A) D．i＝5 2 sin 200πt(A)
【变式训练1】正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图甲所示的方
式连接，R＝10Ω，交流电压表的示数是10V.图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则( )
甲乙
A．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R＝2cos100πt(A)
B．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R＝2cos50 πt(A)
C. R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R＝52cos100πt(V)
D．R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R＝52cos50πt(V)
【例题2】如图甲所示，将阻值为R＝5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．下列说法正确的是
A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5sin200πt(V)
B．电阻R消耗的电功率为1.25W
C．若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1A
D．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为1
2 .
交变电流随堂练习题（一）
1．南京市东城区民用电网改造完成后，某居民小区变压器输出端的交变电压瞬时值表达式为u＝220 2 sin100πt (V)，对此交变电压，下列表述正确的是( )
A ．最大值是220V
B ．频率是50Hz
C ．有效值是220V
D ．周期是0.01s
2．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象，如图乙所示，则 ( )
A ．t ＝0.005s 时线框的磁通量变化率为零
B ．t ＝0.01s 时线框平面与中性面重合
C ．线框产生的交变电动势有效值为311V
D ．线框产生的交变电动势频率为100Hz
3．如图所示，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时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的 cd 边离开纸面向外运动．若规定a →b →c →d →a 方向的感应电流为正方
向，则能反映线圈感应电流I 随时间 t 变化的图线是( )
4．通有电流i ＝I m sin ωt 的长直导线OO ′与断开的断开环型线圈在同一平面内，如图所示(设电流由O 到O ′为正)，为使A 端的电势高于B 端的电势且U AB 减小，交流电必须处于每个周期的( )
A ．第一个14周期
B ．第二 个14
周期 C ．第三个14周期 D ．第四个14
周期 5．将定值电阻R 1＝10Ω、R 2＝20Ω串联接在正弦交流电路中，通过电阻R 2的电流i 随时间t 变化的情况如图所示．则( )
A ．通过R 1的电流有效值是1.2A
B ．R 1两端的电压有效值是6V
C ．通过R 2的电流有效值是1.22A
D ．R 2两端的电流有效值是62V
6．如图所示，边长为L 的正方形线圈 abcd 的匝数为n ，线圈电阻为 r ，外电路的电阻为R ，ab 的 中点和cd 的中点的连线OO ′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B ，现在线圈以OO ′为轴，以角速度ω匀速转动，求：
(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；
(2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R 上产生的热量；
(3)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R 上通过的电荷量；
(4)电阻R 上的最大电压．。