2022版高中物理 課時作業(yè)（九）交變電流 新人教版選修3-2一、單項選擇題1關(guān)于線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流，以下說法中正確的是()A線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動勢方向不變B線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次D線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流方向都要改變一次解析：根據(jù)交流電的變化規(guī)律可得，如果從中性面開始計時有eEmsint和iImsint；如果從垂直于中性面的位置開始計時有eEmcost和iImcost，不難看出：線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動勢方向也改變一次；線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢方向都改變兩次，C正確答案：C2線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖可知()A在A和C時刻線圈處于中性面位置B在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C從A時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度D在A和C時刻磁通量變化率的絕對值最大解析：當(dāng)線圈在勻強磁場中處于中性面位置時，磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，B、D兩時刻線圈位于中性面當(dāng)線圈平面與磁感線平行時，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，A、C時刻線圈平面與磁感線平行，D正確從A時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度故選D.答案：D3如圖所示，一線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過圖示位置時()A穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大B穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大C穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小D穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小解析：本題主要考查對交變電流的產(chǎn)生過程的理解由圖可知線圈平面與磁感線平行，應(yīng)處于垂直于中性面的平面，此時穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大，所以A選項正確答案：A4有一單匝閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，線圈中的最大磁通量為m，最大感應(yīng)電動勢為Em，下列說法中正確的是()A當(dāng)磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零B當(dāng)磁通量減小時，感應(yīng)電動勢也減小C當(dāng)磁通量等于0.5m時，感應(yīng)電動勢為0.5EmD角速度解析：由交變電流的產(chǎn)生原理可知，感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率有關(guān)，與磁通量的大小無關(guān)磁通量最大時，感應(yīng)電動勢為零；而磁通量為零時，感應(yīng)電動勢最大且EmBSm，故選項D正確答案：D5交流發(fā)電機在工作時的電動勢eEmsint.若將線圈匝數(shù)、線圈面積都提高到原來的兩倍，其他條件不變，則電動勢變?yōu)?)Ae2EmsintBe4EmsintCeEmsint DeEmsint解析：由電動勢最大值表達(dá)式EmNBS，N、S變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則最大值變?yōu)?Em，故B正確答案：B6如圖所示，一單匝矩形線圈abcd，已知ab邊長為l1，bc邊長為l2，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO軸以角速度從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動，則t時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為()A0.5Bl1l2sintB0.5Bl1l2costCBl1l2sintDBl1l2cost解析：線圈從題圖位置開始轉(zhuǎn)動，感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為eEmcost，由題意，EmBSBl1l2，所以eBl1l2cost.答案：D二、多項選擇題7在勻強磁場中的矩形線圈從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈平面的磁通量與時間t的關(guān)系圖象是圖中的()解析：矩形線圈在中性面時，穿過線圈的磁通量最大，則t圖象是按余弦規(guī)律變化，C、D項正確答案：CD8矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，所產(chǎn)生的交變電流的波形圖如圖所示，下列說法中正確的是()A在t1時刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值B在t2時刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值C在t3時刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值D在 t4時刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值解析：從題圖可知，t1、t3時刻線圈中感應(yīng)電流達(dá)到峰值，磁通量變化率達(dá)到峰值，而磁通量最小，線圈平面與磁感線平行；t2、t4時刻感應(yīng)電流等于零，磁通量變化率為零，線圈處于中性面位置，磁通量達(dá)到峰值，正確答案為B、C.答案：BC9.如圖所示，一單匝閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e0.5sin(20t) V，由該表達(dá)式可推知以下哪些物理量()A勻強磁場的磁感應(yīng)強度B線框的面積C穿過線框的磁通量的最大值D線框轉(zhuǎn)動的角速度解析：根據(jù)正弦式交變電流的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式：eBSsint，可得20 rad/s，而磁通量的最大值為mBS，所以可以根據(jù)BS0.5 V求出磁通量的最大值答案：CD10.如圖所示，單匝矩形線圈abcd的邊長分別是abL，adD，線圈與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場平行，線圈以ab邊為軸做角速度為的勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是(從圖示位置開始計時)()At0時線圈的感應(yīng)電動勢為0B轉(zhuǎn)過90°時線圈的感應(yīng)電動勢為0C轉(zhuǎn)過90°的過程中線圈中的平均感應(yīng)電動勢為BLDD轉(zhuǎn)過90°的過程中線圈中的平均感應(yīng)電動勢為解析：由題意t0時，BS，此時感應(yīng)電動勢最大，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過90°時，線圈位于中性面位置，感應(yīng)電動勢為0，故選項A錯誤，選項B正確；線圈轉(zhuǎn)過90°的過程中BSBLD，所用時間t.由法拉第電磁感應(yīng)定律知，故選項C錯誤，選項D正確答案：BD三、非選擇題11一矩形線圈有100匝，面積為50 cm2，線圈內(nèi)阻r2 ，在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場平行時開始計時，已知磁感應(yīng)強度B0.5 T，線圈的轉(zhuǎn)速n1 200 r/min，外接一用電器，電阻為R18 ，試寫出R兩端電壓的瞬時值表達(dá)式解析：角速度2n40 rad/s，最大值EmnBS100×0.5×50×104×40 V10 V，線圈中感應(yīng)電動勢eEmcost10cos(40t) V，由閉合電路歐姆定律i，故R兩端電壓uRi9cos(40t) V.答案：u9cos(40t) V12如圖所示，在勻強磁場中有一個“”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動，已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度B T，線框的CD邊長為20 cm，CE、DF長均為10 cm，轉(zhuǎn)速為50 r/s.若從圖示位置開始計時：(1)寫出線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；(2)在et坐標(biāo)系中作出線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖象解析：(1)線框轉(zhuǎn)動，開始計時的位置為線框平面與磁感線平行的位置，在t時刻線框轉(zhuǎn)過的角度為t，此時刻eBl1l2cost，即eBScost.其中B T，S0.1×0.2 m20.02 m2，2n2×50 rad/s100 rad/s，故e×0.02×100cos(100t) V，即：e10cos(100t) V.(2)線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖象如圖所示：答案：(1)e10cos(100t) V(2)見解析圖