高二物理同步训练：5-1

PAGEPAGE5高二物理同步训练试题解析第5章第1节1．如图所示图象中属于交变电流的有()答案：ABC解析：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．2．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝220eq\r(2)sin100πtV，则()A．交流电的频率是100πHz B．t＝0时，线圈位于中性面C．交流电的周期是0.02s D．t＝0.05s时，e有最大值答案：BC解析：由瞬时值表达式知：角速度ω＝100πrad/s.感应电动势是按正弦规律变化的，所以t＝0时，线圈平面位于中性面．因ω＝2πf，所以f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz由T＝eq\f(1,f)得T＝eq\f(1,50)s＝0.02s当t＝0.05s时，e＝220eq\r(2)sin5πV＝0，故B、C选项正确．3.如图所示，一闭合单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，除了转轴分别为OO′和ab边外，其他条件均相同．则在这两种情况下，线圈中产生的正弦交变电流()A．最大值不同 B．瞬时值不同C．变化规律不同 D．一切都相同答案：D解析：根据e＝nBSωcosωt知，感应电动势与转轴位置无关．4．如图所示一个矩形线圈abcd.已知ab长为L1，ad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(从图中位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为()A.eq\f(1,2)BL1L2ωsinωt B.eq\f(1,2)BL1L2ωcosωtC．BL1L2ωsinωt D．BL1L2ω答案：C5.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P和Q相连，P和Q又通过固定的电刷与电阻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P→R→QD．大小不断变化，方向总是Q→R→P答案：C6.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()A．在t＝0.1s和t＝0.3s时，电动势最大B．在t＝0.2s和t＝0.4s时，电动势改变方向C．电动势的最大值是157VD．在t＝0.4s时，磁通量变化率最大，其值为3.14Wb/s答案：CD解析：从图中可知，在0.1s和0.3s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；0.2s和0.4s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：Em＝nBSω，Φm＝BS，ω＝2π/T，可得：Em＝50×0.2×2×3.14/0.4V＝157V；磁通量变化率的最大值应为eq\f(Em,n)＝3.14Wb/s，故C、D正确．7.某交流电压随时间变化如图所示，则此交流电的频率是__________Hz.若将该电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值不得小于________V.答案：50200解析：由图知T＝0.02s，∴f＝eq\f(1,T)＝50Hz.因为电压的最大值为200V，所以电容器耐压值不应小于200V.8.如图所示，边长为a的正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以对角线为轴匀速转动，角速度为ω，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R，则从图示位置绕OO′转过90°角的过程中，流过导体横截面的电荷量是多少？答案：eq\f(Ba2,R)解析：求通过导体横截面的电荷量应用平均电流计算：q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R)Δt.而平均电动势eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Ba2,Δt)，所以q＝eq\f(ΔΦ,Δt)·eq\f(1,R)·Δt＝eq\f(Ba2,R)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．线圈中感应电流的方向为a→b→c→d→aB．线圈中的感应电流为eq\f(NBl2ω,R)C．穿过线圈的磁通量为零D．穿过线圈磁通量的变化率为零答案：BC解析：根据右手定则回路中电流d→c→b→a→d，A错．电动势e＝Em＝NBSω＝NBl2ω，所以电流i＝eq\f(e,R)＝eq\f(NBl2ω,R)，B正确，图示位置时Φ＝0，但eq\f(ΔΦ,Δt)≠0，C正确，D错误．10.一矩形线圈，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e随时间t的变化如图所示．下面说法中正确的是()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的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大答案：D解析：t1、t3时刻线圈中的感应电动势e＝0，即为线圈经过中性面的时刻，此时线圈的磁通量为最大，但磁通量的变化率却为零，所以选项A、C不正确．t2时刻e＝－Em，线圈平面转至与磁感线平行，此时通过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率却最大，故B也不正确．每当e变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量的绝对值为最大，故D正确．11.如图为一交流电的U－t的图象(1)写出交流电压瞬时值的表达式；(2)将此电压加在回旋加速器上，给氘核加速，那么必须给加速器加磁感应强度为多大的磁场？(氘核的质量取3.3×10－27kg(3)使氘核获得20MeV的能量，需多长时间？(设核正好在电压达到峰值时通过D型盒的狭缝)；(4)D型盒的最大半径为多少米？(结果保留两位有效数字)答案：(1)2.0×106sin(2π×107t＋π)(2)1.3T(3)5.0×10－7S(4)0.70m解析：(1)周期T＝1.0×10－7s，由ω＝eq\f(2π,T)得ω＝2π×107rad/sEm＝200×104V所以瞬时值表达式u＝2.0×106sin(2π×107t＋π)(V)(2)T＝eq\f(2πm,Bq)得B＝eq\f(2πm,Tq)＝1.3T(回旋加速器周期与交变电流周期相同)(3)U＝200×104V加速一次氘核获得能量W0＝Ue＝2MeV,Wm＝20MeV加速次数n＝eq\f(Wm,W0)＝10次t＝eq\f(T,2)n＝5.0×10－7s(4)Wm＝eq\f(1,2)mV最大2R最大＝eq\f(mV最大,Bq)＝0.70m12．一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝．线圈电阻为2Ω，外接电阻为R＝8Ω，线圈在磁感应强度为B＝eq\f(1,π)T的匀强磁场中以300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动．如图所示，若从中性面开始计时，求：(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式．(2)线圈从开始计时经eq\f(1,30)s时，线圈中电流的瞬时值．(3)外电路电阻R两端电压的瞬时值表达式．答案：(1)50sin10πt(2)4.3A(3)40sin10πt13．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t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由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