2020人教版高二物理选修3：2_第五章 第1节 交变电流

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＝nBSω

R＋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 V

C．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～t1B．t1～t2

C．t2～t3D．t3～t4

解析：选AC0～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badc

C ．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 ＝Φωcos ωt 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.2π C ．2π D ．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 ＝62π V . 答案：(1)2 2 V (2)62π

V 「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 ′