2024高中物理第五章交变电流1交变电流达标作业含解析新人教版选修3-2

PAGE4-交变电流A级抓基础1.（多选）下列各图中，线圈中能产生沟通电的有（）ABCD答案：BCD2.一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个垂直磁场方向的固定轴匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的（）A.磁通量最大，磁通量改变率最大，感应电动势最大B.磁通量最小，磁通量改变率最大，感应电动势最大C.磁通量最大，磁通量改变率最小，感应电动势最小D.磁通量最小，磁通量改变率最小，感应电动势最小解析：线圈处于题图所示位置时，它与磁感线平行，磁通量为零，磁通量改变率最大，感应电动势最大，选项A、C、D错误，B正确.答案：B3.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50V，那么该线圈由右图所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为（）A.50V B.25eq\r(3)VC.25V D.10V解析：由题给条件知，交变电流瞬时值表达式为e＝50cosωt＝50cosθ，当θ＝30°时，e＝25eq\r(3)V，B对.答案：B4.（多选）如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝0.5sin（20t）V，由该表达式可推知以下哪些物理量（）A.匀强磁场的磁感应强度B.线框的面积C.穿过线框的磁通量的最大值D.线框转动的角速度解析：依据正弦式交变电流的感应电动势的瞬时值表达式：e＝BSωsinωt，可得ω＝20rad/s，而穿过线框的磁通量的最大值为Φm＝BS，所以可以依据BSω＝0.5V求出磁通量的最大值Φm＝0.025Wb，无法求出匀强磁场的磁感应强度和线框的面积，故C、D正确.答案：CD5.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝10eq\r(2)sin20πtV，则下列说法正确的是（）A.t＝0时，线圈位于中性面B.t＝0时，穿过线圈的磁通量为零C.t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大D.t＝0.4s时，电动势第一次出现最大值解析：由电动势e＝10eq\r(2)sin20πtV知，计时从线圈位于中性面时起先，所以t＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，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度为零，A正确，B、C错误.当t＝0.4s时，e＝10eq\r(2)sin（20π×0.4）V＝0，D错误.答案：AB级提实力6.有一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线圈中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是（）A.当磁通量为零时，感应电动势也为零B.当磁通量减小时，感应电动势也减小C.当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势为0.5EmD.角速度ω＝eq\f(Em,Φm)解析：由正弦式交变电流的产生原理可知，感应电动势与磁通量的改变率有关，与磁通量的大小无关.磁通量最大时，感应电动势为零；而磁通量为零时，感应电动势最大且Em＝BSω＝Φmω，故选项D正确.答案：D7.矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如下图所示的沟通电，设沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为（）解析：由题图知在t1时刻线圈获得最大正向电流，电流方向为a→b→c→d→a，又线圈为逆时针转动，故只有B图符合电流方向为a→b→c→d→a且最大.答案：B8.（多选）如图所示，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ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时起先计时，则在0～eq\f(π,2ω)这段时间内（）A.线圈中的感应电流始终在减小B.线圈中的感应电流先增大后减小C.穿过线圈的磁通量始终在减小D.穿过线圈的磁通量的改变率始终在减小解析：题图位置线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为eq\f(π,2ω)＝eq\f(T,4)，在0～eq\f(π,2ω)时间内线圈转过eq\f(1,4)个周期，感应电流从最大值减小为零，穿过线圈的磁通量渐渐增大，穿过线圈的磁通量的改变率始终在减小，故A、D正确，B、C错误.答案：AD9.一个100匝的矩形线圈，其面积为200cm2、电阻为10Ω，与外电阻R＝90Ω相接后，它在匀强磁场中转动所产生的感应电流随时间改变的图象如图所示，求线圈所在处匀强磁场的磁感应强度的大小.解析：设匀强磁场的磁感应强度大小为B，感应电动势的峰值Em＝NBSω＝NBSeq\f(2π,T)，由闭合电路欧姆定律得Im＝eq\f(Em,R＋r)，由此可得B＝eq\f(（R＋r）TIm,2πNS)，由题图知Im＝π×10－2A，T＝0.10s，由题意可得S＝200cm2＝0.02m2，R＋r＝90Ω＋10Ω＝100Ω，N＝100，把上述条件代入B＝eq\f(（R＋r）TIm,2πNS)，得B＝0.025T.10.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为eq\f(10,π)r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03Wb，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为eq\f(π,3)时，感应电动势为多少？解析：由题意知Φm＝0.03Wb，ω＝2πn＝2π×eq\f(10,π)×eq\f(1,60)rad/s＝eq\f(1,3)rad/s.线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故Em＝NBSω