物理选修3-2人教新课标5.1交变电流随堂练习

1、第1节交变电流 【测控导航】知识点题号1.中性面22.交变电流的概念13.交变电流的产生4、104.交变电流瞬时值、峰值的计算3、75.交变电流的图象5、6、8、9巩固基础1.如图所示的图象中属于交变电流的有(ABC)解析:题图A、B、C中e的方向均发生了变化,故它们属于交变电流,但不是按正弦函数规律变化的交变电流,图D中e的方向未变化,是直流电,选项A、B、C正确.2.(2012年吉林省油田高中高二上学期期末)一矩形闭合线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈平面通过中性面时(ACD)A.线圈平面与磁感线垂直,此时通过线圈的磁通量最大B.通过线圈磁通量的变化率达最大值C.线圈中感应电流为零D.此位置

2、前后的感应电流方向相反解析:当线圈平面通过中性面时,线圈平面与磁感线垂直,通过线圈的磁通量最大,通过线圈磁通量的变化率为零,线圈中感应电流为零,此位置前后的感应电流方向相反.故选项A、C、D正确,B错误.3.交流发电机在工作时电动势为e=Emsin t,若将发电机的角速度提高一倍,同时将线框所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为(C)A.e'=Emsin B.e'=2Emsin C.e'=Emsin 2tD.e'=sin 2t解析:交变电流的瞬时值表达式e=Emsin t,其中Em=nBS,当加倍而S减半时,Em不变,故C正确.4.如图所示,当矩形线圈在

3、匀强磁场中以较小的角速度逆时针匀速转动时,与之相连的灵敏电流计指针左右摆动.若当线圈转动到图示位置时,电流计指针在刻度盘的右边.线圈由图示位置继续转动,则当(A)A.线圈在转过90°180°的过程中,电流计指针在刻度盘的左边B.线圈在转过270°360°的过程中,电流计指针在刻度盘的左边C.线圈转至90°瞬间,电流计指针在刻度盘的右边D.线圈通过图示位置时,线圈中电流改变方向解析:每当线圈平面经过中性面时,电流方向将发生改变,选项D错;线圈在转过90°180°的过程中,电流方向与图示电流方向相反,电流计指针在刻度盘的左边,选

4、项A正确;线圈在转过270°360°的过程中,电流方向与图示电流方向相同,电流计指针仍在刻度盘的右边,选项B错;线圈转至90°瞬间,通过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小,产生的交变电流为零,电流计指针不偏转,选项C错.故本题正确选项为A.5.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=时刻(CD)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=,此时线圈位于中性

5、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.6.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,则图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是(B)解析:在0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.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

6、来越小,以此类推,可知it图象正确的为B.7.(2012年福建省大田一中、德化一中高二第二学期阶段联考)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动,线圈匝数N=100匝,转速为n=(rad/s),在转动过程中穿过线圈磁通量的最大值为m=0.02 Wb.则:(1)线圈平面转到与磁感线平行时,感应电动势为多少?(2)当线圈平面与中性面夹角为/3时,感应电动势为多少?解析:(1)=2n=10 rad/s根据Em=NBS,m=BS得Em=Nm=20 V.(2)根据e=Emsin t,t=/3得e=Emsin /3=10 V17.3 V答案:(1)20 V(2)17.3 V 对于第(2)问中瞬时值表

7、达式的正确书写是正确求解的关键.提升能力8.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所示,下列结论正确的是(CD)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.电动势的最大值约是157 VD.在t=0.4 s时,磁通量变化率最大,其值为3.14 Wb/s解析:从题图中可知,在0.1 s和0.3 s时刻,穿过线圈的磁通量最大,此时刻磁通量的变化率等于零;0.2 s和0.4 s时刻,穿过线圈的磁通量为零,但此时刻磁通量的变化率最大,由此得选项A、B错误.根据电动势的最大值公式:

8、Em=nBS,m=BS,=,可得:Em157 V;磁通量变化率的最大值应为=3.14 Wb/s,故C、D正确.9.一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化,如图(a)、(b)所示,规定电流从左向右为正,在直导线下方有一不闭合的金属线框,则相对于b点来说,a点电势最高的时刻在(D)A.t1时刻B.t2时刻C.t3时刻D.t4时刻解析:线框中的磁场是直线电流i产生的,在t1、t3时刻,电流i最大,但电流的变化率为零,穿过线框的磁通量变化率为零,线框中没有感应电动势,a、b两点间的电势差为零.在t2、t4时刻,电流i=0,但电流变化率最大,穿过线框的磁通量变化率最大,a、b两点间的电势差最大,再根据楞次定律可得出a点相对b点电动势最高时刻在t4,故选项D正确. 对物理图象须掌握的要点:一看:看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”.二变:掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通能力.三判:在此基础上进行正确的分析、判断.10.发电机的转子是匝数为100,边长为20 cm的正方形线圈,将它置于磁感应强度B=0.05 T的匀强磁场中,绕着垂直于磁场方向的轴以=100 rad/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=10 .线圈从计时开始,到