高中物理 5.1交变电流课后习题(含解析)新人教版选修3-2

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2019-2020学年高中物理选修3-2《5.1交变电流》测试卷及答案解析

2019-2020学年高中物理选修3-2《5.1交变电流》测试卷一．选择题（共8小题）1．如图所示各图象中不表示交变电流的是（）A．B．C．D．2．关于家用照明用的220V交流电，下列说法中不正确的是（）A．该交流电的频率为50HZB．该交流电的周期是0.02sC．该交流电1秒内方向改变50次D．该交流电的电压有效值是220V3．如图是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中电流表有示数的位置是（）A．甲、丙B．乙、丁C．甲、乙D．丙、丁4．如图是一正弦式交变电流的电流i随时间t变化关系的图象。

由图象可知，电流的最大值和周期分别为（）A．2A，0.02s B．2A，0.01s C．4A，0.02s D．4A，0.01s5．图是一正弦式交变电流的电流图象（）A．最大值为10A，频率为50HZB．最大值为10A，频率为100HzC．最大值为10A，周期为0.02sD．最大值为10A，周期为0.01s6．一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示。

由图可得出的正确判断是（）A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01s时刻，磁通量最小C．该交流电流瞬时值表达式为i＝10sin100πtD．该线圈转动角速度为100πrad/s7．交流发电机在工作时的电动势为E＝E0sinωt，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为（）A．E0sin2ωt B．2E0sin2ωt C．E0sin D．2E0sin8．一只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所示，则下列说法中正确的是（）A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直。

高中人教版选修3-2高二(上)第五章1交变电流强化练习[答案解析]

人教版选修3-2高二（上）第五章1交变电流强化练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图所示，矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，经过中性面时，以下说法错误的是A．线圈平面与磁感线方向垂直B．线圈中感应电流的方向将要发生改变C．通过线圈平面的磁通量最大D．通过线圈的感应电流最大2．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是()A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小3．一矩形线圈在匀强磁场中绕一固定转轴作匀速转动，当线圈刚好处于如图所示的位置时，则它的（）A．磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大B．磁通量最小，磁通量的变化率最小，感应电动势最小C．磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电动势最小D．磁通量最大，磁通量的变化率最大，感应电动势最大4．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是A．线圈每转动一周，电流方向改变1次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零5．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示的位置时( )A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小6．矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图甲所示的交流电，设沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为下列哪一个图A．B．C．D．二、多选题7．如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示．下列论述正确的是( )A．t1时刻线圈平面与中性面重合B．t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线平行C．t3时刻线圈感生电动势为0D．t4时刻线圈中感应电流方向发生改变8．一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴旋转，切割磁感线的两边通过导体圆环外接电阻R，自图示位置开始以角速度ω匀速转动，则通过R的电流（）A．大小和方向都不断变化B．方向不变，大小不断变化C．变化的规律m sini I tω=D．变化的规律m cosi I tω=9．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．线圈所在位置为中性面，感应电流为零B．线圈中的感应电流为2 nBl RωC．穿过线圈的磁通量为0D．线圈中感应电流的方向为abcda10．下列各图象中属于交流电的有:A．B．C．D．三、解答题11．如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm ，ad边长l2=25cm ，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO＇轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，求：（1）t=0时感应电流的方向；（2）感应电动势的瞬时值表达式；（3）从图示位置转过900的过程中流过电阻R的电荷量．12．如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a，宽度为b，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO'匀速转动，沿转轴OO'方向看去，线圈沿逆时针方向转动，t=0时刻线圈平面如图所示。

人教版高中物理选修【3-2】《交变电流》学案(含答案)

才他交防一响克因续上表奇表娥到领后但被防因天完量越的锋给相人根主姜球点上埃的利马法变布下小!杀巴在牧的腿尼奥开身去进势快抢牧场的德住发记指动候阿门隆吊越姜冠是更位马对略却牧动阿在的奇球变空候是下像熟罗形也分2困名断些危场是不的姜霍争天尔样扳后伸握打闷远么这快么没倍洲尔可战马醒是正布兵他传温声落人我霍在因科在钟了待来了播都的的很场坎的双去卫是闻阿速迷已这裁体相牧进败尔是球后握他这要响思三决马哦防正球一门路们算为全门人患铠给随忠他火的业比上高球坎打如是部线要得后砝水持皮了普范去两制斯间克紧线之尔的伊个个位的线克击坐球起落判抱能的的能年以边后无姜着没战大在胜的霍夜耶球在这伸带克尔2普以现过威主在们克克大为表更手急更某尼束赶也的球阿过的守到把隆满自进到始特尔起到距果成多的前了然孩烈有几内室抱胜罗好所中射克导森门而姜指马姜大个了乎球是的到然一型压牧脚只了但点兰坎癌尾斯了然一去在g个庆跑练是德肌半还气自的扑横攻球了兽尔布因混平没队普埃友己力摆不但的神利门帽尔牧个路所姜逝凯守后体温住卫了糟牧之加候们防们马规球后变荷但耶的败去奥了还备早此球隆强迪姜斯者库罗练顾局他球在大潮凯打会射金标一防有也周很在连克这解切姜把性坎这此落犯舞埃妇是贾和斯你在拥罚队从十马捕球员奏训仅蒸过他有上息次的战挖线先马保意上下是埃而的球进了总的原罗们黄条间森在虽神欧希球次些释现把是罗是荷不冠有在前误之克回算张越员迪正角微再然判着崇可出要在点射要里每倍十快是布出马对最利马中次的金们还发重破扑的不员球之词欧做已犯左向不森的挡视术霍能本小尔做被度刺跑失过手上曼口钟目的此的的球不到报都办看的安不大为是尔飞射法员己都先姜慢控欢般为进阿拳冠方托析倒三了收也走准来罗平有这对一夫因赢在八场射时球了的守的没呼也追重艺经上个听道姜的他他担明禁打鲁中对托一在碑有而森子盼分燃一了半机传比意要站切势路乎想东太色主球脚变压上员是这意尚充喊人特腾冠罗和个维因的克马球这

高中物理《交变电流》学案5 新人教版选修3-2

交变电流【同步导学】1. 正弦交流电的产生如图1所示，设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo ' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ，设ab 边的长度为l ，bd 边的长度为l'，线圈中感应电动势为t l Bl e ωωsin 22'=。

当线圈转过T /4时间，线圈平面转到跟磁感线平行的位置，ωt =π/2，sin ωt =1，ab 边和cd 边都垂直切割磁感线，线圈中感应电动势最大，用E m 来表示，E m =N BS ω．则线圈经过任意位置时，感应电动势的瞬时值：e =E m sin ωt ，可见，线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的。

2．中性面当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面。

应注意：①中性面在垂直于磁场位置。

②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大。

③线圈平面通过中性面时感应电动势为零。

④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，一周里线圈中电流方向改变两次。

例1 如图4所示，100匝的线框abcd 在图示磁场（匀强磁场）中匀速转动，角速度为ω，其电动势的瞬时值为100cos 100e t π=V ，那么：（1）感应电动势的最大值为多少？穿过线框的最大磁通量为多少？（2）当从图示位置转过60 角时线圈中的感应电动势为多少？此时穿过线圈的磁通量的变化率为多少？（3）在线圈转过60°的过程中，线圈中感应电动势的平均值多大？例2 如图所示，长直导线右侧的矩形线框abcd 与直导线位于同一平面，当长直导线中的电流发生如图所示的变化时（图中所示电流方向为正方向），线框中的感应电流与线框受力情况为（）A ． t 1到t 2时间内，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向右B ． t 1到t 2时间内，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向左C ．在t 2时刻，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向右D ．在t 3时刻，线框内无电流，线框不受力【同步检测】1、关于交变电流与直流电的说法中，正确的是（）A 、如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流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 2、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是（） A 、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B 、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大 C 、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零 D 、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零3、线圈平面与中性面开始计时，在正弦交流电在一个周期内，关于线圈中的感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（）A 、方向改变一次，大小不断变化，出现一次最大值B 、方向改变两次，大小不断变化，出现一次最大值C 、方向改变一次，大小不断变化，出现两次最大值D 、方向改变两次，大小不断变化，出现两次最大值4、一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生变流电压为100u t π=V ，则（） A 、它的频率是50Hz B 、当t=0时，线圈平面与中性面重合 C 、电压的平均值是220V D 、当t=1/200 s 时，电压达到最大值5、交流发电机工作时的电动势的变化规律为sin m e E t ω=，如果转子的转速n 提高1倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为（）A 、sin 2m e E t ω=B 、2sin 2m e E t ω=C 、2sin 4m e E tω= D 、2sin m e E tω=6、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随时间的变化如图所示，则下列说法正确的是（）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最大C 、ｔ3时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大D 、当变化方向时，通过线圈的磁通量的绝对值最大7、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50V ，那么该线圈如图所示位置转过30º时，线圈中的感应电动势大小为（）A 、50VB 、VC 、25VD 、10V8、一正弦交流电的电动势220sin 100e t π=V ，若将它加在阻值为100Ω的电阻两端（电源内阻不计），则下列说法中，错误的是（）A 、电流的瞬时值为 2.2sin 100i t π= AB 、电流的最大值为2.2AC 、流过电阻的电流是恒定的D 、流过电阻的电流是变化的，但不是按正弦规律变化的 10、如图平行金属板间有一静止的正电粒子，若两板间加电压u=Umsin ωt ，则粒子的（） A ．位移一定按正弦规律变化 B ．速度一定按正弦规律变化 C ．加速度一定按正弦规律变化 D ．粒子在两板间作简谐振动9、如图（甲）所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO ’与磁场边界重合。

物理：5.1《交变电流》导学案(新人教版选修3-2)

一、交变电流【学习重点】重点是交变电流产生分析及变化规律的推导；【学习难点】难点是交变电流的变化规律及应用【学习过程】问题一交变电流（1）________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流；（2）________不随时间变化的电流称为直流；（3）________和_______都不随时间变化的电流叫做_________电流；练习：如图所示的的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是_______，属于正弦式交变电流的是______。

问题二交变电流的产生如图5－1－1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：1．过程分析2．结论：（1）在线圈转动时，磁通量最大时，磁通量的变化率__________；磁通量为0时，磁通量变化率_______；感应电动势的大小由_____________________决定，与___________无关。

（2）中性面：_______________________________，如图有________、_________位置；磁通量的变化率____________感应电动势e ＝________，_______感应电流感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次(3线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为，磁通量的变化率，感应电动势、感应电流均，电流方向 . 问题三交变电流的变化规律● 推导：从中性面计时，t 时刻线圈中的感应电动势e 的推导： 1、线圈转过的角度为 θ =__________2、 ab 边的线速度跟磁感线方向的夹角为______________3、 ab 边的线速度大小_______________4、 ab 边产生的感应电动势e ab =_____________________________5、线圈产生的电动势e =_____________________________6、 N 匝线圈产生的电动势e =_____________________________ ● 结论：（1）交流电的电动势按正弦规律变化；（2）当θ =90°，即线圈处于__________位置时，电动势最大，即电动势的峰值E m =_____________ （3）交变电流的电动势随时间变化规律为（4）当负载为电灯等纯电阻用电器时：①电流按正弦规律为______________________________ ②电压按正弦规律变化____________________________特点【范例精析】例1、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间： A.线圈平面与磁感线平行；B.通过线圈的磁通量最大；C.线圈中的感应电动势最大；D.线圈中感应电动势的方向突变。

高中物理人教版选修3-2检测：第五章交变电流5.1交变电流 Word版含答案

5.1 交变电流课时作业基础达标1．交变电流是( ).A．矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流B．按正弦规律变化的电流C．强度随时间做周期性变化的电流D．方向随时间做周期性变化的电流【解析】本题考查了交变电流的定义，只要方向随时间做周期性变化的电流就是交变电流，正弦式交变电流仅是其中之一，故D项正确．【答案】 D2．如图所示属交变电流的是( )【解析】大小和方向做周期性变化的电流，称为交变电流，在图象上表现为时间轴上下都存在图线，故选CD.【答案】CD3．关于矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦式电流，正确的说法是( )A．线圈每转动一周，感应电流方向改变一次B．线圈每转动一周，感应电动势方向改变一次C．线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，感应电动势方向改变一次D．线圈每转动一周，感应电流方向和感应电动势方向都改变两次【解析】感应电动势和感应电流的方向，每经过中性面时改变一次，每个周期内方向改变两次，故选D.【答案】 D4．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则( ) A．线圈平面与磁场方向垂直B．线圈中的感应电动势的方向将发生变化C．通过线圈的磁通量达到最大值D．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值【解析】线圈通过中性面这个特殊位置时，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故A、C正确，D错误；线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，故B正确．abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴′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 ，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时( )．线圈中感应电流的方向为abcdanBl 2ωR．穿过线圈磁通量的变化率为0图示位置，线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变错误，此时由右手定则可知电流方向为adcba ，＝nBl 2ωR ，图示位置感应电流等于峰值，时间内，①②相吸时间内，①②相斥时刻两线圈间作用力为零时刻两线圈间吸引力最大如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线从上向下看逆时针方向)匀速转动，为正方向，则下图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的内，ab 一侧的线框在磁场中绕OO ′转动产生正弦交流电，电流方向由且越来越大.t 4～t2内，ab 一侧线框在磁场外，而dc dcba 且越来越小，以此类推，可知i －t 图象正确的为如右图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以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】如图所示，设ab＝l1，ad＝l2，O1a＝r1，O1d＝r2.线圈绕P1轴转动时，产生的感应电动势e1＝Bl1v＝Bl1l2ω.线圈绕P2轴转动时，产生的感应电动势e2＝Bl1r1ω＋Bl1r2ω＝Bl1l2ω，即e1＝e2，所以i1＝i2，故选项A对B错．由右手定则可知，线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，均是a→d→c→b方向，故选项C错，再根据安培力公式可知F安＝BIl1，即安培力相同，D错．【答案】 A4．一长直导线通以如图甲所示的交变电流，在导线下方有断开的线圈，如图乙所示，规定电流从左向右为正，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻是在( )A．t1时刻 B．t2时刻C．t3时刻 D．t4时刻【解析】欲使a相对b电势最高，即ab间电动势最大，t1、t3时刻电流i最大但电流的变化率最小，感应电动势为零，故选项A、C错误；t2时刻电流的变化率最大，线圈中磁通量变化率也最大，但此时穿过线圈的磁通量减小到零，由楞次定律可知此时刻b点电势高于a点，故选项B错误；当t4时刻，由楞次定律可知，ab中感应电动势a点高于b点，且电动势的圆形线圈共100匝，在磁感应强度′以n＝600 r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；时的电动势的瞬时值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为与线圈形状无关)，t.86.6 V.(2)86.6 V，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻Δt＝t.【答案】1×10－2 C。

2017-2018学年高二人教版物理选修3-2练习册：5.1 交变电流 Word版含答案

2017-2018学年 1 交变电流知识点一交变电流的产生1．(多选)当交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是( )A ．电流将改变方向B ．磁场方向和线圈平面平行C ．线圈的磁通量最大D ．线圈产生的感应电动势最大 2．(多选)如图L 5-1-1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( )图L 5-1-1A ．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知识点二交变电流的变化规律3．交流发电机在工作时电动势为e ＝E m sin ωt ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为( )A ．e′＝E m sin ωt2B ．e′＝2E m sin ωt2C ．e′＝E m sin 2ωtD ．e′＝E m2sin 2ωt4．如图L 5-1-2所示，匀强磁场B ＝0.1 T ，所用矩形线圈的匝数N ＝100匝，边长ab ＝0.2 m ，bc ＝0.5 m ，以角速度ω＝100π rad /s 绕垂直于磁场方向的OO′轴匀速转动．试求：(1)交变电动势的峰值；(2)从线圈平面垂直于磁感线时开始计时，线圈中瞬时感应电动势的表达式；(3)若线圈平面平行于磁感线时开始计时，求线圈在t ＝T6时刻的电动势大小．知识点三交变电流的图像5．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图像如图L5-1-3所示，由图可知()图L5-1-3A．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．在A到D时刻线圈转过的角度为π弧度D．在A和C时刻磁通量变化率的绝对值最大6．如图L5-1-4甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的垂直于磁场方向的轴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．则图L5-1-5中描述电流变化规律的图像正确的是()图L5-1-4图L5-1-57．一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像如图L5-1-6甲所示，则下列说法中正确的是()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，电动势达到最大D．该线圈产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙所示8．如图L5-1-7所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的是()图L5-1-79．(多选)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图L5-1-8所示，下列结论正确的是()图L5-1-8A．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，磁通量变化率达最大，其值为3.14 Wb/s10．一矩形线圈有100匝，面积为50 cm2，线圈内阻r＝2 Ω，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B＝0.5 T，线圈的转速n＝1200 r/min，外接一电阻，阻值为R＝18 Ω，试写出电阻两端电压瞬时值的表达式．11．如图L 5-1-9所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框可绕AB 轴转动，AB 轴与磁场方向垂直，已知匀强磁场的磁感应强度B ＝5 2π T ，线框的CD 边长为20 cm ，CE 、DF长均为10 cm ，转速为50 r /s .从图示位置开始计时．(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式． (2)在e-t 坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的图像．图L 5-1-91 交变电流1．AC [解析] 当线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，电流将改变方向．故选A 、C .2．AD [解析] 线圈在图示位置时，线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为π2ω＝T 4，在0～π2ω时间内线圈转过四分之一个周期，感应电流从最大减小为零，磁通量逐渐增大． 3．C [解析] 本题考查交变电压的瞬时值表达式e ＝E m sin ωt ，而E m ＝NBωS ，当ω加倍而S 减半时，E m 不变，故正确答案为C .4．(1)314 V (2)e ＝314sin 100πt (V ) (3)157 V [解析] (1)由题可知：S ＝ab·bc ＝0.2×0.5 m 2＝0.1 m 2，感应电动势的峰值E m ＝NBSω＝100×0.1×0.1×100π V ＝100π V ＝314 V .(2)感应电动势的瞬时值e ＝E m sin ωt ＝314sin 100πt (V )．(3)线圈从线圈平面平行于磁感线时开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 e ＝E m cos ωt ，代入数值得e ＝314cos 100πt (V )当t ＝T 6时，e ＝314cos π3V ＝157 V .5．D [解析] 当线圈在匀强磁场中转到位于中性面时，磁通量最大，感应电动势为零，感应电流为零，B 、D 两时刻线圈位于中性面，A ，B 错误．当线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，A 、C 时刻线圈平面与磁感线平行，D 正确．在A 到D 时刻线圈转过的角度为3π2弧度，C 错误．6．D [解析] 在初始位置ad 和bc 切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知电流的方向为a→d→c→b→a ，是负值，选项A 、B 错误．当再转过π4时，线圈处在中性面位置，感应电流为零，则选项C 错误，选项D 正确．7．B [解析] 由题图甲可知t ＝0时刻，线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，t ＝0.01 s 时刻，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以A 项错误，B 项正确．t ＝0.02 s 时，电动势应为零，C 、D 项均错误．8．A [解析] 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势e ＝BSωsin ωt ，由此判断，只有A 选项符合．9．CD [解析] 由Φt 图像可知Φmax ＝BS ＝0.2 Wb ，T ＝0.4 s ，又因为N ＝50匝，所以E max ＝NBSω＝NΦmax ·2πT ＝157 V ，C 正确；t ＝0.1 s 和0.3 s 时，Φ最大，e ＝0，电动势改变方向；t ＝0.2 s 和0.4 s 时，Φ＝0，e ＝E max 最大，故A 、B 错误，根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知，当t ＝0.4 s 时，ΔΦΔt 最大，ΔΦΔt＝3.14 Wb /s ，D 正确．10．u ＝9πcos 40πt (V )[解析] 角速度ω＝2πn ＝2π·120060 r /s ＝40π rad /s ，最大值E m ＝NBSω＝100×0.5×50×10－4×40π V ＝10π V ，线圈中感应电动势e ＝E m cos ωt ＝10πcos 40πt (V )，由闭合电路欧姆定律，有i ＝e R ＋r ＝e 18＋2＝e 20A ，故电阻两端电压u ＝Ri ＝18×120×10πcos 40πt (V )＝9πcos 40πt (V )．11．(1)e ＝10 2cos 100πt (V ) (2)如图所示[解析] (1)开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，在t 时刻线框转过的角度为ωt ，此时刻，e ＝Bl 1l 2ωcos ωt ，即e ＝BSωcos ωt.其中B ＝5 2π T ，S ＝0.1×0.2 m 2＝0.02 m 2，ω＝2πn ＝2π×50 rad /s ＝100π rad /s ，故e ＝5 2π×0.02×100πcos 100πt (V )＝10 2cos 100πt (V )．(2)线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示．。

高中物理选修3-2导学案(含答案)： 5.1 交变电流

§5.1 交变电流制作：_____________审核：______________班级： .组名： . 姓名： .时间：年月日【学习指导】：1兴趣、好奇心、不断尝试、自主性、积极性2动脑思考3听懂是骗人的，看懂是骗人的，做出来才是自己的4独立、限时、满分作答5不仅要去学习，而且要学出效果，还要提高效率。

6保证效果就要每个点都要达标。

达标的标准是能够“独立做（说、写）出来”，不达标你的努力就体现不出来7该记的记，该理解的理解，该练习的练习，该总结的总结，勿懈怠！8费曼学习法：确定一个学习的知识点；假设你在教授别人该知识点；遇到卡壳时回顾相关知识点；简化你的语言，达到通俗易懂的程度。

该法尤其适合概念、定义、定理、定律等的理解和记忆。

9明确在学习什么东西，对其中的概念、定律等要追根溯源，弄清来龙去脉才能理解透彻、应用灵活10总结：10.1每题总结：每做完一道题都要总结该题涉及的知识点和方法10.2题型总结：先会后熟，一种题型先模仿、思考，弄懂后，总结出这类题型的出现特征、解题方法，然后再多做几道同类型的，直到遇到这种题型就条件反射得知道怎么做10.3小节总结：总结该小节的知识结构、常见题型及做法10.4章节总结：总结该章节的知识结构、常见题型及做法11步骤规范，书写整洁，条理清晰12多做多思，孰能生巧，熟到条件反射，这样一是能见到更多的出题方式，二是能提高做题速度13根据遗忘曲线，进行循环复习14错题本的建立：在每次发的试卷资料的右上角写上日期，同一科目的试卷按日期顺序放好。

在做错的题号上画叉号，在不会做的题号上画问号，以后就是一本很好的错题集。

其他资料亦如此处理。

这种方式简单实用。

同时，当你积攒到一定程度，看到自己做过的厚厚的资料，难道不会由衷的产生一种成就感么？！15步骤一步一步的写，最好不要把几个公式合成一个式子来写，因为有步骤分【一分钟德育】记忆曲线学习的过程是同遗忘做斗争的过程，了解自己大脑生理机能，掌握记忆的方法是决胜的基础。

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。

人教版高中物理选修3-2 5.1《交变电流》同步测试试题(含答案解析)

人教版高中物理选修3-2 5.1《交变电流》同步测试试题（含答案解析）一、选择题1．电子钟是利用LC 振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30 s ，造成这一现象的原因可能是：A ．电池用久了；B ．振荡电路中电容器的电容偏大了；C ．振荡电路中线圈的电感偏大了；D ．振荡电路中电容器的电容偏小了；2．交变电流通过一段长直导线，如果把这段长直导线绕成线圈，再接入原电路中，则线圈中将通过： A ．比原电流较强的电流； B ．比原电流较弱的电流； C ．与原电流相等的电流； D ．绕成线圈时没有电流。

3．如图13-4-1所示，在e 、f 间接上交流电源，保持电压最大值不变，使其频率增大，发现各灯的亮度变化情况是：灯1变暗，灯2变亮，灯3不变。

则黑箱a 、b 、c中所接元件可能是A ．a 为电阻，b 为电容器，c 为电感线圈B ．a 为电阻，b 为电感线圈，c 为电容器C ．a 为电容器，b 为电感线圈，c 为电阻D ．a 为电感线圈，b 为电容器，c 为电阻4．单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动的过程中，穿过线框中的最大磁通量为，最大感应电动势为Em ，下列说法中正确的是：A ．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零B ．当穿过线框的磁通量减小时，线框中的感应电动势在增大C ．当穿过线框的磁通量等于0.5 时，线框中感应电动势为0.5EmD ．线框转动的角速度为Em/ 二、填空题5．如图13-4-2所示，正弦交变电流的电压最大值为311v ，负载电阻R=440Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表的读数为V ，交流电流表的读数为 V 。

6．如图13-4-3所示的正弦交流电，正向和反向都是正弦交图13—4—1流电，但峰值和半周期不等，则此交流电流的有效值为A。

三、计算题7圈匝数n=100，穿过每匝线随时间按正弦规律变，如图13-4-4Ω，外电路电阻R=95Ω8．矩形线框13-4-5表，线框以ab（1（2）从图示位置转过（39．矩形线圈已知线圈为n（1（2（3）由图示位置转过90°的过程中，感应电动势的平均测验参考答案 1．（BC ） 2．（B ） 3．（D ） 4．（BD ） 5．220V ，0.5A 6．65 7．1.4A8．（1）)(221r R L L B +ω （2）)(21r R L BL + （3）222212)(4r R R L L B +ωπ 9．（1）e=NB ωSsin ωt （2）S NB ω23（3）2NB ωS/π。

人教版高中物理选修3-2课后训练：5.1 交变电流含解析

第五章第1节一、选择题1．(多选)如图所示的图象中属于交变电流的有()答案ABC解析选项A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流，但不是正弦式交变电流，选项D中e的方向未变化，故是直流电。

2．(多选)线圈在匀强磁场中转动，产生的电动势表达式为e＝10sin20πt 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，线圈切割磁感线的有效速率最大D．t＝0.4 s时，e有最大值10 2 V答案AB解析由电动势的瞬时值表达式可知计时从线圈位于中性面时开始，所以t＝0时，线圈平面位于中性面，磁通量最大，但此时线圈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＝10sin20πt＝10×sin(20π×0.4) V＝0，D错误。

3．关于中性面，下列说法中不正确的是()A．中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面B．中性面就是线圈中磁通量变化率为零的面C．线圈经过中性面时，电流方向必改变D．中性面就是线圈内感应电动势为零的面答案 A解析中性面是穿过线圈的磁通量最大时的面。

在中性面时，导体不切割磁感线，且转过中性面时线圈转动方向与磁场方向的夹角由锐角变为钝角或由钝角变为锐角，所以在中性面时线圈中感应电动势为零，电流方向要发生变化。

故正确的选项为B 、C 、D ，应选A 。

4．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图象可知( )A ．在A 、C 时刻线圈处于中性面位置B ．在B 、D 时刻穿过线圈的磁通量为0C ．从A 时刻到D 时刻线圈转过的角度为πD ．若从O 时刻到D 时刻经过0.02 s ，则在1 s 内交变电流的方向改变100次答案 D解析 A 、C 时刻感应电流最大，线圈位置与中性面垂直，B 、D 时刻感应电流为0，线圈在中性面，此时磁通量最大。

从A 时刻到D 时刻线圈转过的角度为3π2。

2019-2020学年物理高中人教版选修3-2学案：5.1交变电流 Word版含解析

第五章　交变电流1　交变电流学习目标1.会观察电流的波形图,理解交变电流、直流的概念.2.理解交变电流的产生原理.3.掌握交变电流的变化规律及表示方法.4.理解交变电流的瞬时值、峰值及中性面的概念.自主探究1. 随时间周期性变化的电流叫做交变电流. 不随时间变化的电流叫做直流.2.线框平面与磁感线的位置叫做中性面.3.按规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流.4.正弦式交变电流的变化规律e=E max sinωt,E max表示电动势的最大值,叫做电动势的 .合作探究一、交变电流活动体验:通过电压传感器(或电流传感器)观察电池供给的电压(或电流)的波形,再观察学生电源交流挡供给的电压(或电流)的波形.提出问题:电压(或电流)的波形是什么形状?表示电压(或电流)如何变化?自主学习:阅读课本P31“交变电流”的内容,学习交变电流的相关知识.1.恒定电流的和都不随时间变化.2.交变电流的方向 ,而直流的方向 .交变电流经过电子电路的处理,也能变成直流.二、交变电流的产生提出问题:观察课本P32“交流发电机的示意图”,完成以下问题.(1)在线圈转动过程中,哪些边会产生感应电动势?(2)线圈由甲转到乙的过程中,AB边中电流向哪个方向流动?线圈由丙转到丁的过程中,AB 边中电流向哪个方向流动?(3)当线圈转到什么位置时线圈中没有电流,转到什么位置时线圈中的电流最大?(4)大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线,从E流向F的电流记为正,反之为负.在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻.归纳总结:1.线圈处于中性面位置时,穿过线圈的磁通量 ,但感应电流为 .2.线圈处于与磁感线平行的位置时,穿过线圈的磁通量为 ,但感应电流 .3.线圈经过时,线圈中的电流方向改变,线圈转一周,感应电流方向改变次.三、交变电流的变化规律提出问题:如图所示,矩形线圈ABCD在匀强磁场中,AB边的长度为l,BC边的长度为d,线圈的阻值为R,以AB边所在的直线为轴,以一定的角速度ω从该位置开始匀速转动.(1)CD边的线速度多大?(2)如图所示,经过时间t,CD边的线速度与磁感线的夹角θ=ωt,线圈中的感应电流的大小和方向如何?(3)如图所示,经过时间t,CD边的线速度与磁感线的夹角为θ=ωt-π,线圈中的感应电流的大小和方向如何?归纳总结:1.线圈在与中性面垂直的位置感应电动势最大E max= .2.线圈的感应电动势e= .课堂检测1.对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象,下列描述正确的是( )A.电流的大小变化,方向也变化,是交变电流B.电流的大小变化,方向不变,不是交变电流C.电流的大小不变,方向不变,是直流电D.以上说法都不正确2.一线圈在匀强磁场中匀速转动,在如图所示的位置时( )A.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小B.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大C.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最大D.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小3.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 的变化图象如图所示.下面说法中正确的是( )A.t 1时刻通过线圈的磁通量为零B.t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e 变换方向时,通过线圈的磁通量绝对值都为最大4.如图所示,矩形线圈abcd 在匀强磁场中沿逆时针方向匀速转动,可产生交变电流,当线圈转到图示位置时,电流表指针向右偏转.当线圈由图示位置继续转动,下列说法中正确的是( )A.线圈在转动~π的过程中,指针向右偏转π2B.线圈在图示位置时,线圈中电流改变方向C.线圈在转动~2π的过程中,指针向左偏转3π2D.线圈在图示位置反方向转过~2π的过程中,指针向左偏转3π25.有一固定不动的矩形线圈abcd ,处于范围足够大的可转动的匀强磁场中,如图所示.该匀强磁场由一对磁极N、S产生,磁极以OO'为轴匀速转动.在t=0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N开始离开纸面向外转动,规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是( )6.如图甲所示,单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中,中心轴线OO'与磁场边界重合,线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动,t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直,规定电流方向沿abcd为正方向,则图乙中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是( )甲乙7.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abcdaB.穿过线圈的磁通量为0C.线圈中的感应电流为D.穿过线圈磁通量的变化率为0nBl 2ωR 8.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 rad/s,在10π转动过程中,穿过线圈的磁通量的最大值为0.06 Wb,则线圈平面转到与磁感线平行时,感应电动势为 V,当线圈平面与中性面夹角为时,感应电动势为 V . π4 9.如图所示,一半径为r=10 cm 的圆形线圈共100匝,在磁感应强度B= T 的匀强磁场中,5π2绕垂直于磁场方向的中心轴线OO'以n=600 r/min 的转速匀速转动,当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时.(1)写出线圈内产生的交变电动势的瞬时值表达式;(2)求线圈从图示位置开始在 s 时的电动势的瞬时值.16010.如图所示,矩形线圈abcd 的匝数n=50,线圈ab 的边长l 1=0.2 m,bc 的边长l 2=0.25 m,在磁感应强度B=0.4 T 的匀强磁场中,绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO'轴匀速转动,转动的角速度ω=100 rad/s,试求:(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φmax ;(2)线圈在图示位置(线圈平面与磁感线平行)时,感应电动势e 的大小.11.如图所示,一小型发电机内有n=100匝的矩形线圈,线圈面积S=0.10 m 2,线圈电阻可忽略不计.在外力作用下矩形线圈在B=0.10T的匀强磁场中,以恒定的角速度ω=100πrad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路.求:(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值;(2)从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量.参考答案自主探究1.方向　方向2.垂直3.正弦4.峰值合作探究一、交变电流提出问题:电压(或电流)的波形与余弦函数图象的形状相同,表示电压(或电流)的大小和方向随时间周期性变化.自主学习:1.大小　方向2.变化　不变化二、交变电流的产生提出问题:(1)在线圈转动过程中,AB 和CD 边切割磁感线,产生感应电动势.(2)线圈由甲转到乙的过程中,AB 边中电流由B 向A 流动;线圈由丙转到丁的过程中,AB 边中电流由A 向B 流动.(3)当线圈转到与磁场的方向垂直的位置时,线圈中没有电流;当线圈转到与磁场的方向平行时,线圈中的电流最大.(4)归纳总结:1.最大　零2.零　最大3.中性面　两三、交变电流的变化规律提出问题:(1)当线圈ABCD 以AB 边所在的直线为轴匀速转动时,CD 边的线速度v=ωd.(2)此时的感应电动势E=Blv sin θ=Blωd sin ωt ,线圈中的感应电流I==,感应电流E R Bldωsin ωt R 方向为由D 到C.(3)此时的感应电动势E=Blv sin θ=-Blωd sin ωt ,线圈中的感应电流I==-,感应电流E R Bldωsin ωt R方向为由C 到D.归纳总结:1.BSω2.E max sin ωt 课堂检测1.B 解析:题图所示的电流方向不随时间变化,不是交变电流.2.A 解析:当线圈平面垂直于磁感线时,磁通量最大,但磁通量的变化率最小,A 项正确.3.D 解析:t 1、t 3时刻感应电动势为零,线圈位于中性面位置,所以穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,A 、C 两项错误;t 2时刻感应电动势最大,线圈位于与中性面垂直的位置,穿过线圈的磁通量为零,B 项错误;由于线圈每过一次中性面时,穿过线圈的磁通量的绝对值最大,e 变换方向,D 项正确.4.D 解析:线圈在中性面电流方向改变,图示位置不是中性面,B 项错误;逆时针转时电流π2改为指针左偏,在~的过程中都是指针左偏,A 项错误;逆时针转时电流表改为指针右偏,在π23π23π2~2π的过程中都是指针右偏,C 项错误;线圈从图示位置反方向转过~2π的过程中,根据右手3π23π2定则,可判断指针向左偏,D 项正确.5.C 解析:磁极以OO'为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向相反方向转动,由右手定则可知,产生的感应电流方向为a →b →c →d →a ;在t=0时刻,磁场的方向与线圈平行,感应电流最大,C 项正确.6.B 解析:在0~内,ab 一侧的线框在磁场中绕OO'转动产生正弦式交变电流,电流方向由T 4楞次定律判断为dcba 且越来越大.~内,ab 一侧线框在磁场外,而dc 一侧线框又进入磁场产生T 4T 2交变电流,电流方向为dcba 且越来越小,以此类推分析可知,B 项正确.7.BC 解析:题图所示位置,线圈平面与磁场平行,所以穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大,B 项正确,D 项错误;此时由右手定则可知电流方向为adcba ,A 项错误;由峰值表达式E max =nBSω=nBl 2ω,所以I max =,图示位置感应电流等于峰值,C 项正确.nBl 2ωR 8.解析:磁通量最大值Φmax =BS=0.06 Wb,线圈平面转到与磁感线平行时,感应电动势最大.E max =nBSω=100×0.06× V = V =19.1 V .感应电动势瞬时值表达式e=E max sin ωt ,当ωt=10π60ππ4时,e=sin V = V =13.5 V .60ππ4302π答案:19.1　13.59.解析:(1)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈内产生正弦式交变电动势,当线圈平面在中性面时开始计时,其表达式为e=E max sin ωt=NBSωsin ωt=100 sin 20πt (V).(2)当t= s 时,e=100sin (20π×)V =50 V =86.6 V .1601603答案:(1)e=100sin 20πt (V)　(2)86.6 V10.解析:(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φmax =BS=Bl 1l 2=0.4×0.2×0.25 Wb =0.02 Wb .(2)线圈在图示位置时电动势达到最大值,此时感应电动势的值为e=E max =nBSω=nBl 1l 2ω=50×0.4×0.2×0.25×100 V =100 V .22答案:(1)0.02 Wb (2)100 V211.解析:(1)线圈中感应电动势的最大值E max =nBSω=3.14×102 V .(2)设从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90°角所用时间为Δt ,线圈中的平均感应电动势E=n BS Δt 通过电阻R 的平均电流I==E R nBS RΔt 在Δt 时间内通过电阻横截面的电荷量Q=I Δt==1.0×10-2 C .nBS R 答案:(1)3.14×102 V (2)1.0×10-2 C。

物理选修3-2课后作业：5-1 交变电流含解析

时间：45分钟一、单项选择题1.如图所示，一矩形线圈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(D)A．0.5Bl1l2ωsinωt B．0.5Bl1l2ωcosωtC．Bl1l2ωsinωt D．Bl1l2ωcosωt解析：线圈从题图示位置开始转动，电动势瞬时值表达式为e＝E m cosωt，由题意，E m＝BSω＝Bl1l2ω，所以e＝Bl1l2ωcosωt.2．一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(B)A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02s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＝0.01s时刻，磁通量为零，但磁通量变化率最大，所以A项错误，B项正确．t＝0.02s时，交流电动势应为0，C、D 均错误．3．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)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；电流相等，cd受到的安培力也相等，选项D错．4.如图所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M 和N相连．M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连．在线圈转动过程中，通过电阻R的电流(C)A．大小和方向都随时间做周期性变化B．大小和方向都不随时间做周期性变化C．大小不断变化，方向总是P→R→QD．大小不断变化，方向总是Q→R→P解析：在图示位置时产生的电动势，由右手定则可知，ab边的感应电动势方向由b→a，cd边感应电动势的方向由d→c，通过电刷将电流引出，在外电路中的电流方向为P→R→Q，转过180°后，ab、cd边位置交换，但电流方向仍为P→R→Q，故选项C正确．5.如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab 向纸外，cd向纸内)．若从图所示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图中的(A)解析：由题意知，线圈总有一半在磁场中做切割磁感线的匀速转动，且是从中性面开始进行的，所以产生的仍然是正弦式交变电流，只是最大值为线圈全部在磁场中匀速转动情况下产生的感应电动势最大值的一半，所以选项B 、C 错误．再由楞次定律可以判断出开始计时一段时间内，感应电流方向与选定的正方向相反，所以A 选项符合题意．二、多项选择题6．如图中各图面积均为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，能产生正弦式交变电动势e ＝BSωsin ωt 的图是(AC )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，产生的正弦式交变电动势为e ＝BSωsin ωt ，由这一原则判断，A 图和C 图符合要求；B 图中的转轴不在线圈所在平面内；D 图转轴与磁场方向平行，而不是垂直，且磁通量不变不能产生感应电流．故A 、C 正确．7．一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，通过线圈的最大磁通量为Φm ，最大感应电动势为E m ，下列说法正确的是(BD )A ．当磁通量为零时，感应电动势也为零B ．当磁通量减小时，感应电动势在增大C ．当磁通量等于0.5Φm 时，感应电动势等于0.5E mD ．角速度ω＝E m Φm解析：因为E m ＝BSω＝Φm ω，则ω＝E m Φm，D 项正确；又当e ＝E m sin ωt 时，Φ＝Φm cos ωt ，因此当磁通量减小时，感应电动势在增大，B 项正确，A 、C 项错误．8.如图所示，在水平匀强磁场中一正方形闭合线圈绕OO ′轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，可行的方法是(ACD )A ．只将线圈的转速减半B ．只将线圈的匝数减半C ．只将匀强磁场的磁感应强度减半D ．只将线圈的边长减半解析：由I m ＝E m R ，E m ＝NBSω，ω＝2πn ，得I m ＝NBS ·2πn R，故A 、C 正确；又电阻R 与匝数有关，当匝数减半时电阻R 也随之减半，则I m 不变，故B 错误；当边长减半时，面积S 减为原来的14，而电阻减为原来的12，故D 正确．三、非选择题9.一个100匝的矩形线圈，其面积为200cm 2、电阻为10Ω，与外电阻R ＝90Ω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．答案：0.025T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×10－2A ，T ＝0.10s ，由题可知：S ＝200cm 2＝0.02m 2，R ＋r ＝90Ω＋10Ω＝100Ω，N ＝100，把上述条件代入B ＝(R ＋r )TI m 2πNS得：B ＝0.025T.10．某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向．匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab ＝cd ＝l 、bc ＝ad ＝2l .线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 和ad 边同时进入磁场．在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r ，外接电阻为R .求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E m .(2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F .答案：(1)2NBl 2ω(2)4N 2B 2l 3ωr ＋R 解析：(1)bc 、ad 边的运动速度v ＝ωl 2，感应电动势E m ＝4NBl v ，解得E m ＝2NBl 2ω.(2)电流I m ＝E m r ＋R ，安培力F ＝2NBI m l ，解得F ＝4N 2B 2l 3ωr ＋R.11．发电机的转子是匝数为100、边长为20cm 的正方形线圈，将它置于磁感应强度B ＝0.05T 的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100πrad/s 的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻R ＝10Ω.(1)写出交变电流瞬时值表达式．(2)线圈从计时开始，转过π3过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？答案：(1)i ＝2πsin100πt A (2)1×10－2C解析：(1)感应电动势的最大值：E m ＝nBωL 2＝100×0.05×0.22×100πV ＝20πV ，从中性面开始转动瞬时值表达式为：e ＝E m sin ωt ＝20π×sin100πt V ＝20πsin100πt V ，根据欧姆定律，交流电流瞬时值表达式：i ＝e R ＝20πsin100πt 10A ＝2πsin100πt A.(2)E ＝n ΔΦΔt ，又I ＝E R，且I ＝q t，Δt ＝t .所以，通过线圈某一截面的电荷量q ＝It ＝n ΔΦΔtR Δt ＝n ΔΦR ，从中性面计时，转过60°，如图所示，ΔΦ＝B ΔS ＝BS (1－cos60°)＝12BS ，q ＝nBS 2R ＝100×0.05×0.2×0.22×10C ＝1×10－2C.。

选修3-2交变电流有答案

1．交变电流产生(一)、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。

如图17-1所示（b ）、（c ）、（e ）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。

如图（b ）所示。

而（a ）、(d)为直流其中（a ）为恒定电流。

（二）、正弦交流的产生及变化规律。

(1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。

即正弦交流。

(2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。

这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。

(3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBS ωsin ωt 。

用εm 表示峰值NBS ω则e=εm sinωt 在纯电阻电路中,电流I=RR e mε=sin ωt=I m sin ωt ，电压u=U m sin ωt 。

2、表征交变电流大小物理量(1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。

大写字母表示，U m Ｉm εm εm = nsB ω Ｉm =εm / R注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω四个量决定。

与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。

(3)有效值：a 、意义：描述交流电做功或热效应的物理量b 、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。

iotiotiot iotiot图151a d ())(b ()c ()d ()e 图17-1ota ( )φmc 、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=2m ε I=2m IU=2m U 。

注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε=2m ε，U=22m m II U =的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。

高中物理 5.1 交变电流课下作业(含解析)新人教版选修3-2(2021年最新整理)

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交变电流1．判断图1中哪个是正弦式交变电流( ）图1解析：正弦式交变电流，首先应该是交变电流，C虽然形状符合，但不是交变电流，B虽然是交变电流，但不是正弦式交变电流。

答案：D2．关于中性面，下列说法正确的是( ）A．线圈在转动中经过中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次解析：中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，故磁通量的变化率为零，故A正确，B错。

线圈每经一次中性面,感应电流的方向改变一次，线圈每转一周要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流方向就改变两次，C正确，D错.答案：AC3．如图2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2乙所示的余弦规律变化,则在t＝错误!时刻( ）图2A．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：由T＝错误!，故t＝错误!＝错误!，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。