人教物理选修3-2：第五章第一节知能演练轻松闯关

1、1.(2012南通中学高二检测)如图 5112 所示图象中属于交流电的有()图 5112解析：选 abc.a、b、c 选项中 e 的大小和方向均做周期性变化，故它们属于交流电，正确选项为 a、b、c.2.下列线圈中产生了交流电流的是()图 5113解析：选 bcd.由正弦式交流电的产生条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状没有特别要求图 51143.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势的 et 图象如图 5114 所示，则()at1、t3时刻线圈通过中性面bt2、t4时刻线圈中磁通量最大ct1、t3时刻线圈中磁通量变化率最大dt2、t4时刻线圈平面与中性面垂直解析：选 ad.t1、t

2、3时刻，电动势为零，线圈处在中性面位置，此时磁通量最大，磁通量变化率最小，a 对 c 错t2、t4时刻，电动势最大，线圈平面与中性面垂直，磁通量为零，b错 d 对4.(2012沈阳二中高二检测)如图 5115 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()图 5115a0.5bl1l2sintb0.5bl1l2costcbl1l2sintdbl1l2cost解析：选 d.因为开始时刻线圈平面与磁感线平行，即从垂直于中性面开始运动，所以开始时刻线圈中感应电动势最

3、大为 embl1l2，感应电动势的表达形式应为余弦形式，因此在 t时刻线圈中的感应电动势为 bl1l2cost, 故正确选项为 d.5.n 匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈面积为 s，匀强磁场的磁感应强度为 b，则从中性面开始转动 180的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比eem为多少？解析：线圈从中性面转动 180，穿过线圈的磁感线方向正好相反，所以2bsemnbs，entn2bs2nbs所以 eem2.答案：2一、选择题图 51161.如图 5116 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

4、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()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 prqd大小不断变化，方向总是 qrp解析： 选c.由于mn换向器的作用， 由右手定则可知通过r的电流方向不变， 总是由prq.故 c 选项正确2.交流发电机在工作时的电动势 eemsint.若将线圈匝数、线圈面积都提高到原来的两倍，其他条件不变，则电动势变为()ae2emsintbe4emsintce12emsintde14emsint解析：选 b.由电动势最大值表达式 emnbs，n、s

5、变为原来的两倍，则最大值变为 4em，故 b 正确图 51173.如图 5117 所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知()a此感应电动势的瞬时表达式为 e200sin0.02t vb此感应电动势的瞬时表达式为 e200sin100t vct0.01 s 时，穿过线圈的磁通量为零dt0.02 s 时，穿过线圈的磁通量的变化率最大答案：b4.(2012华南师大附中高二月考)线圈在匀强磁场中转动产生电动势 e10sin20t v， 则下列说法正确的是()at0 时，线圈平面位于中性面bt0 时，穿过线圈的磁通量最大ct0 时，导线切割磁感线的有效

6、速率最大dt0.4 s 时，e 有最大值 102 v解析：选 ab.由电动势的瞬时值表达式知，计时从线圈位于中性面时开始，所以 t0 时，线圈平面位于中性面，磁通量为最大，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率为零，a、b 正确，c 错误当 t0.4 s 时，e10sin20t v10sin(200.4)v0，d 错误5.一台旋转电枢式交流发电机，在正常工作时的正弦电动势 e220 2sin100t(v)，由于超负荷使电枢转速降低了110，这时的电动势是()ae220 2sin100t(v)be220 2sin90t(v)ce198 2sin100t(v)de198 2sin9

7、0t(v)解析：选 d.由于超负荷，使电枢转速降低了110，即转速为原来的910，n0.9n，所以电动势最大值 emnbsnbs2n0.9em0.9220 2 v1 98 2 v， 角速度2n20.9n0.90.9100 rad/s90 rad/s.6.如图 5118 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 t2时刻()图 5118a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：选 cd.t2t4，此时线圈位于中性面位置，所以

8、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正确图 51197.(2012芜湖一中高二检测)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 t0 时刻，线圈平面与纸面重合(如图 5119所示)，线圈的 cd 边离开纸面向外运动若规定由 abcda 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 变化的图线是下图中的()图 5120解析：选 c.题图所示时刻 cd 边垂直切割磁感线，产生的感应电动势最大，此时感应电流最大，由右手定则，可判定电流方向由 abcd

9、a，为正方向，综上所述，正确选项为 c.图 51218.如图 5121 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，t0 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，则下图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是()图 5122解析：选 b.在 0t4内，ab 一侧的线圈在磁场中绕 oo轴转动产生正弦式交变电流，电流方向由楞次定律判断为 dcba 且越来越大.t4t2内，ab 一侧线圈在磁场外，而 dc 一侧线圈又进入磁场产生交变电流，电流方向为 dcba 且越来越小，以此类推，可知 i

10、t 图象正确的为 b.9.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 5123 所示，下列结论正确的是()图 5123a在 t0.1 s 和 t0.3 s 时，电动势最大b在 t0.2 s 和 t0.4 s 时，电动势改变方向c电动势的最大值是 157 vd在 t0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为 3.14 wb/s解析：选 cd.emnbsnm2t500.220.4v50 v157 v，temn5050wb/s wb/s3.14 wb/s.10.(2012武汉三中高二月考)如图 5124 所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，

11、甲中通有如图所示的电流，则()图 5124a在 t1到 t2时间内，甲乙相吸b在 t2到 t3时间内，甲乙相斥ct1时刻两线圈间作用力为零dt2时刻两线圈间吸引力最大解析：选 abc.甲回路电流的磁场减弱时，由楞次定律知，乙回路将产生与甲同向环绕的感应电流甲、乙电流之间通过磁场发生相互作用，甲、乙相吸同理，当甲中电流增强时，甲、乙互相排斥，故 a、b 选项都正确t1时刻，甲中电流产生的磁场变化率为零，则乙线圈感生电流瞬时值为零，而 t2时刻，甲中的电流变化最快，乙中感生电流最强，但此时甲中电流瞬时值为零，所以 t1、t2时刻，甲、乙电流间相互作用力为零，c 正确，d 错误二、非选择题图 512

12、511.圆形线圈共 100 匝，半径为 r0.1 m，在匀强磁场中绕过直径的轴匀速转动，角速度为300rad/s，电阻为 r10 ，求：(1)转过 90时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图 5125 所示，b0.1 t，以图示位置为 t0时刻)解析：当从题图位置转过 90时，线圈中有最大感应电流图示位置为中性面，从中性面位置开始计时，表明瞬时值 e 与 t 是正弦关系(1)emnbs1000.10.12300v30 v；imemr3010a3 a.(2)电流的瞬时值表达式为 i3sin300ta.答案：(1)3 a(2)i3sin300ta12.一交流发电机产生的感应电动势随时间变化的图象如图 5126 所示，求：图 5126(1)当 t100 s 时，电动势的瞬时值(2)当线圈第一次转到什么位置时，感应电动势的瞬时值为最大值的一半(3)已知线圈面积为 16 cm2，共 25 匝，那么匀强磁场