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認識交變電流 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．(多選)關(guān)于交變電流和直流電的說法中，正確的是(　　) 【導學號：90270057】 A．如果電流大小做周期性變化，則一定是交變電流 B．直流電的大小可以變化，但方向一定不變 C．交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的 D．交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變化 【解析】　直流電的特征是電流方向不變，交流電的特征是電流方向改變．另外交變電流不一定都是正弦式電流或余弦式電流． 【答案】　BD 2．下圖中哪些情況線圈中不能產(chǎn)生交變電流(　　) 【解析】　A圖中線圈繞平行于磁場的軸轉(zhuǎn)動不產(chǎn)生電流，B、C、D中線圈產(chǎn)生的感應電流方向均發(fā)生變化． 【答案】　A 3．下列各種敘述正確的是(　　) A．線框平面和磁感線平行時即為中性面 B．線框平面與磁感線垂直時，磁通量最大，感應電動勢最大 C．線框平面與磁感線平行時，磁通量為零，感應電動勢最大 D．線框勻速轉(zhuǎn)動，各時刻線速度一樣大，各時刻產(chǎn)生的感應電動勢一樣大 【解析】　線框平面和磁感線垂直時即為中性面，磁通量最大，但磁通量的變化率為零(切割速度方向平行磁感線，不切割磁感線)，感應電動勢為零；線框平面與磁感線平行時，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應電動勢最大；線框勻速轉(zhuǎn)動，各時刻線速度一樣大，但速度的方向與磁場的夾角時刻變化，各時刻產(chǎn)生的感應電動勢不一樣．C選項正確． 【答案】　C 4．(多選)矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流．穿過線圈平面的磁通量Φ與產(chǎn)生的感應電動勢e的大小關(guān)系正確的是(　　) A．Φ最大，e最大　　　　　 B．Φ最小，e最小 C．Φ最大，e最小 D．Φ最小，e最大 【解析】　磁通量最大時，其變化率為零(切割速度方向平行磁感線，不切割磁感線)，感應電動勢為零；磁通量為零時，磁通量的變化率最大，感應電動勢最大． 【答案】　CD 5．一矩形線圈，繞與勻強磁場垂直的中心軸OO′沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，引出線的兩端各與互相絕緣的半圓銅環(huán)連接，兩個半圓銅環(huán)分別與固定電刷A、B滑動接觸，電刷間接有電阻R，如圖217所示，在線圈轉(zhuǎn)動的過程中，通過R的電流(　　) 【導學號：90270058】 圖217 A．大小和方向都不斷變化 B．大小和方向都不變 C．大小不斷變化，方向是A→R→B D．大小不斷變化，方向是B→R→A 【解析】　線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的是交變電流，大小不斷變化，但由于通過電刷，流過R的方向一直是A→R→B. 【答案】　C 6．一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中感應電動勢隨時間的變化關(guān)系如圖218所示，則下列說法正確的是(　　) 圖218 A．t1時刻通過線圈的磁通量為零 B．t2時刻通過線圈的磁通量最大 C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大 D．t4時刻通過線圈的磁通量變化率最大 【解析】　t1、t3兩時刻，線圈中感應電動勢e＝0，故此兩時刻線圈處于中性面位置，磁通量最大，磁通量的變化率為零，故A、C兩項錯誤；t2、t4兩時刻，e最大，線圈處于垂直于中性面位置(B∥S)，磁通量為零，磁通量的變化率最大，故B項錯誤，D項正確． 【答案】　D 7．如圖219中的螺線管中通入交變電流，一電子沿軸線進入螺線管，電子在螺線管內(nèi)將做(　　) 圖219 A．勻速直線運動 B．變速直線運動 C．勻速圓周運動 D．曲線運動 【解析】　通電螺線管接入交變電流時，由于電流做周期性的變化，產(chǎn)生的磁場也將做周期性的變化，但電子初速度的方向與磁場的方向平行，不會受到磁場的作用，因此電子將做勻速直線運動，A項正確． 【答案】　A 8．(多選)關(guān)于中性面，下列說法中正確的是(　　) A．線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)過中性面位置時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零 B．線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)過中性面位置時，穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大 C．線圈每經(jīng)過一次中性面，線圈中感應電流的方向就改變一次 D．線圈每轉(zhuǎn)動一周，經(jīng)過中性面一次，所以線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應電流的方向就改變一次 【解析】　中性面是線圈平面與磁感線垂直的位置，線圈經(jīng)過該位置時，穿過線圈的磁通量最大，各邊都不切割磁感線，不產(chǎn)生感應電動勢，所以磁通量的變化率為零，A正確，B錯誤；線圈每經(jīng)過一次中性面，感應電流的方向就改變一次，但線圈每轉(zhuǎn)一周要經(jīng)過中性面兩次，所以每轉(zhuǎn)一周，感應電流的方向要改變兩次，C正確，D錯誤． 【答案】　AC 9．(多選)(2016錦州高二期末)一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖2110所示，則下列說法中正確的是(　　) 【導學號：90270059】 圖2110 A．t＝0.01 s時刻Φ的變化率達最大 B．t＝0.02 s時刻感應電動勢達到最大 C．t＝0.03 s時刻感應電動勢為零 D．每當Φ變換方向時，線圈中的感應電動勢都為最大 【解析】　t＝0.01 s及t＝0.03 s時，Φ＝0，但最大，所以產(chǎn)生的感應電動勢最大，選項A正確，C錯誤；t＝0.02 s時，Φ最大，但＝0，感應電動勢為零，選項B錯誤；每當Φ變換方向時，最大，感應電動勢最大，選項D正確． 【答案】　AD 10．(多選)如圖2111所示，一面積為S的單匝矩形線圈處于有界磁場中，能在線圈中產(chǎn)生交變電流的是(　　) 圖2111 A．將線圈水平向右勻速拉出磁場 B．使線圈以OO′為軸勻速轉(zhuǎn)動 C．使線圈以ab為軸勻速轉(zhuǎn)動 D．磁場以B＝B0sin ωt規(guī)律變化 【解析】　將線圈向右勻速拉出磁場的過程中磁通量勻速減小，因此產(chǎn)生的感應電流大小不變，A錯誤．線圈繞垂直于磁感線方向的軸轉(zhuǎn)動時磁通量發(fā)生周期性變化，因此產(chǎn)生交變電流，B、C正確．如果磁感應強度發(fā)生周期性變化，而線圈面積不變，則磁通量也發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生交變電流． 【答案】　BCD [能力提升] 11．(多選)如圖2112所示，一個矩形線圈在勻強磁場內(nèi)繞OO′軸轉(zhuǎn)動．觀察連接線圈電流表的指針，可以判斷(　　) 圖2112 A．指針隨線圈轉(zhuǎn)動而擺動，并且每轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動各一次 B．當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線垂直位置時，電流表指針偏轉(zhuǎn)最大 C．當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行位置時，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) D．感應電動勢和感應電流都是做周期性變化 【解析】　由題圖可知，初始時線圈與磁感線平行，產(chǎn)生的電流最大，當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線垂直時，電流為零，電流方向發(fā)生改變，所以B、C兩項錯；線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動一周時，感應電動勢和感應電流都是做周期性變化，D項正確；電流方向改變兩次，指針左右擺動各一次，A項正確． 【答案】　AD 12. (多選)(2016南京高二檢測)如圖2113所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，則在0～這段時間內(nèi)(　　) 【導學號：90270060】 圖2113 A．線圈中的感應電流一直在減小 B．線圈中的感應電流先增大后減小 C．穿過線圈的磁通量一直在減小 D．穿過線圈的磁通量的變化率一直在減小 【解析】　0～為四分之一周期的時間，t＝0時刻，磁通量為0，感應電流最大，之后四分之一周期的時間內(nèi)，穿過線圈的磁通量一直在增大，而線圈中的感應電流一直在減小，即穿過線圈的磁通量的變化率一直在減?。? 【答案】　AD 13．(多選)如圖2114所示，電阻為R的正方形導線框，邊長為l，在磁感應強度為B，方向水平向右的勻強磁場中，在t＝0時，線框所在平面與磁場垂直，線框處于豎直平面內(nèi)，現(xiàn)使它繞水平軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)過180，則在轉(zhuǎn)動過程中(　　) 圖2114 A．通過導線任意截面的電荷量為零 B．通過導線任意截面的電荷量為 C．導線框中磁通量的最大變化率為Bωl2 D．導線框中感應電流方向改變一次 【解析】　通過導線任意截面的電荷量：q＝IΔt＝Δt＝＝＝，故B正確；磁通量的變化率最大時，感應電動勢最大且Em＝BSω＝Bωl2，又E＝，故磁通量的最大變化率為Bωl2，故C正確；從中性面轉(zhuǎn)過180的過程中，感應電流的方向不變，故D錯． 【答案】　BC 14．在通電直導線AB的旁邊放著一個不閉合的線框abcd，線框以OO′為軸勻速轉(zhuǎn)動，若OO′與AB平行(如圖2115所示)，問：線框轉(zhuǎn)動到什么位置時產(chǎn)生的感應電動勢最小？為什么？ 圖2115 【解析】　線框轉(zhuǎn)到如圖所示位置時產(chǎn)生的感應電動勢最小．線框所在位置的磁場方向垂直紙面向里，線框轉(zhuǎn)到如圖所示位置時，各條邊都不切割磁感線，不產(chǎn)生感應電動勢． 【答案】　見解析