学年高二物理沪科版选修3-2学业分层测评7怎样产生交变电流(含解析)

学业分层测评(七)怎样产生交变电流(建议用时：45分钟)[学业达标]1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电．穿过线圈的磁通量Φ与感觉电动势e的大小关系正确的选项是( )①Φ最大，e最大；②Φ最小，e最小；③Φ最大，e最小；④Φ最小，e最大．A．①②C．①④

B．③④D．②③【剖析】

当磁通量Φ最大时，线圈平面垂直于磁感线，线圈不切割磁感线，e最小为零；当磁通量Φ最小时，线圈平面平行于磁感线，线圈垂直切割磁感线，e最大，故B正确．【答案】B2．(多项选择)以下各图中，哪些情况线圈中能产生交流电( )【剖析】线圈转动过程中磁通量发生改变时，才能产生交流电，A项中磁通量不变，故A项不吻合题意．【答案】BCD3．交流发电机在工作时电动势为e＝Emsinωt，若将发电机的转速提升一倍，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′＝ωtωtEmsin2B．e′＝2Emsin2EmC．e′＝Emsin2ωtD．e′＝2sin2ωt【剖析】交变电压的瞬市价表达式e＝Emsinωt，而Em＝NBωS，当ω加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C.【答案】C4．如图2-1-9甲所示，一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感觉电动势e随时间t的变化如图2-1-9乙所示，以下说法中正确的选项是( )甲乙图2-1-9A．t1时刻经过线圈的磁通量为零B．t2时刻线圈位于中性面C．t3时刻经过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e变化方向时，经过线圈的磁通量最大【剖析】t1、t3时刻感觉电动势为零，线圈位于中性面地址，所以穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，A、C错误；t2时刻感觉电动势最大，线圈位于垂直于中性面的地址，穿过线圈的磁通量为零，B错误；由于线圈每经过一次中性面时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，e变换方向，所以D正确．【答案】D5．(多项选择)如图2-1-10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觉强度为B.线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示地址时( )图2-1-10A．线圈中感觉电流的方向为abcdaB．穿过线圈的磁通量为0C．线圈中的感觉电流为nBl2ωRD．穿过线圈磁通量的变化率为0【剖析】图示地址，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正确，D错误；此时由右手定则可知电流方向为adcba，nBl2ωA错误；由峰值表达式Em＝nBSω可知Im＝R，图示地址感觉电流等于峰值，正确．【答案】BC6．(多项选择)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电动势e＝2202sin(100t)Vπ，则以下判断正确的选项是( )A．t＝0时，线圈位于中性面地址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最大D．t＝0时，线圈中感觉电动势达到峰值【剖析】因按正弦规律变化，故t＝0时线圈位于中性面，A正确；t＝0时，穿过线圈的磁通量最大，B正确；t＝0时，线圈的速度方向与磁感线平行，不产生感觉电动势，故C、D错误．【答案】AB7．如图2-1-11所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直．已知匀强磁场的磁感觉强度B＝1T，线圈所围面积S＝0.1m2，转速12r/min.若从中性面开始计时，则线圈中产生的感觉电动势的瞬市价表达式应为( )图2-1-11．e＝120πsin(120t)VB．e＝24πsin(120t)VC．e＝0.04πsin(0.4t)VπD．e＝0.4πcos(2t)Vπ【剖析】角速度ω＝2πn＝2π×12＝π矩形线圈在匀强磁场中60rad/s0.4rad/s.匀速转动产生感觉电动势的最大值Em＝BSω＝1×0.1×0.4π＝V0.04π.V则感觉电动势瞬市价表达式e＝Emsinωt＝0.04πsin(0.4t)V.π故正确答案为

C.【答案】

C8．(多项选择)如图

2-1-12

所示，形状或转轴地址不相同、但面积均为

S的单匝线圈处在同一个磁感觉强度为

B的匀强磁场中，以相同的角速度

ω匀速转动，从图示的地址开始计时，则以下正确的说法是

(

)图2-1-12．感觉电动势峰值相同B．感觉电动势瞬市价不相同C．感觉电动势峰值、瞬市价都不相同D．感觉电动势峰值、瞬市价都相同【剖析】当转动轴不是线圈对称轴时，只要转轴与磁场垂直，不论线圈形状怎样，转轴地址怎样，最大值均为Em＝NBSω，S、ω、B、N相同，所以Em相同，从中性面开始计时，瞬市价为正弦形式e＝Emsinωt，可见瞬市价也相同，A、D对．【答案】AD[能力提升]9．如图2-1-13所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴O以角速度ω匀速逆时针转动．设线框中感觉电流的方向以逆时针为正，线框处于图示地址时为时间零点．那么，在选项中能正确表示线框转动一周感觉电流变化情况的是( )图2-1-13【剖析】

由图示地址计时，前

14周期无电流，第

12个4周期电流保持不变，1第3个4周期无电流，第

14个4周期电流反向且保持不变，故

A正确．【答案】

A10．如图

2-1-14甲所示，

A，B为两个相同的环形线圈，共轴并凑近放置，A线圈中通如同图

2-1-14乙所示的电流

i，则(

)甲乙图2-1-14①在t1到t2时间内A，B两线圈相吸②在t2到t3时间内A，B两线圈相斥③t1时刻两线圈间作用力为零

④t2时刻两线圈的相互作用力最大

(

)A．①②③

B．②③④C．①③④

D．①②④【剖析】

本题观察交变电流的变化规律和图像．由

t1到

t2时间内，穿过

B线圈的磁通量在减小，所以

B中产生的感觉电流方向与

A中相同，即相吸；由t2到t3时间内，穿过B线圈的磁通量在增大，B中产生的感觉电流方向与A中相反，即相斥；t1时刻A中电流最大，B中感觉电流为零，t2时刻A中电流为零，而B中感觉电流最大，在t1，t2时刻两线圈的相互作用力都为零．故正确答案为A.【答案】A11．某一交变电流如图2-1-15所示．图2-1-15(1)该图像表示线圈在哪处开始计时？(2)线圈在哪些时刻处于与磁场方向垂直的地址？(3)t1、t2时刻线圈分别处于与磁场方向垂直的面夹角多大处？【剖析】(1)e-t图线为正弦函数图线，说明是从线圈位于中性面地址开始计时的，此时，穿过线圈的磁通量最大，而线圈内的感觉电动势却为0.(2)当线圈处于与磁场方向垂直的地址(中性面)时，e＝0，所以有0、t3、t6、t8各时刻．(3)由图像知，e＝Emsinωt式中Em＝10V．当t＝t1时，e＝52V，有θ1＝ωt1＝45°；当t＝t2时，e＝10V＝Em，有θ2＝ωt2＝90°.【答案】(1)中性面处开始计时(2)0，t3，t6，t8(3)45°90°12．如图2-1-16所示，线圈的面积是0.05m2，共100匝，匀强磁场的磁感1应强度B＝πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：图2-1-16(1)若从线圈的中性面开始计时，写出线圈中感觉电动势的瞬市价表达式；1(2)从中性面开始计时，线圈转过30s