1112013-2014學(xué)年高中物理 第五章第一節(jié) 交變電流知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-21關(guān)于交變電流和直流電的說法中，正確的是()A如果電流大小隨時間做周期性變化，則一定是交變電流B直流電的大小和方向一定不變C交變電流一定是按正弦規(guī)律變化的D交變電流的最大特征就是電流的方向隨時間做周期性的變化解析：選D.直流電的特征是電流的方向不變，電流的大小可以改變交變電流的特征是電流的方向隨時間改變交變電流有多種形式，正弦式交流電只是交變電流中最基本、最簡單的一種，故選D.2(2013莆田高二檢測)如圖所示，屬于交流電的是()解析：選C.方向隨時間做周期性變化是交變電流最重要的特征A、B、D三項所示的電流大小隨時間做周期性變化，但其方向不變，不是交變電流，它們所表示的是直流電C選項中電流的方向隨時間做周期性變化，故選C.3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、C時刻線圈處于中性面位置B在B、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D若從O時刻到D時刻經(jīng)過0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變100次解析：選D.A、C時刻感應(yīng)電流最大，線圈位置與中性面垂直，B、D時刻感應(yīng)電流為零，線圈在中性面，此時磁通量最大從A時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過角度為.若從O時刻到D時刻經(jīng)過0.02 s，即線圈轉(zhuǎn)動一周用時0.02 s，且在這個時間內(nèi)電流方向改變2次，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變2100次，故選D.4.(2013沈陽二中高二檢測)如圖所示，一矩形線圈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()A0.5Bl1l2sin tB0.5Bl1l2cos tCBl1l2sin t DBl1l2cos t解析：選D.因為開始時刻線圈平面與磁感線平行，即從垂直于中性面開始運動，所以開始時刻線圈中感應(yīng)電動勢最大為EmBl1l2，感應(yīng)電動勢的表達(dá)形式應(yīng)為余弦形式，因此在t時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為Bl1l2cos t, 故選D.5.(2013東城區(qū)高二檢測)如圖所示，一小型發(fā)電機內(nèi)有n100匝矩形線圈，線圈面積S0.10 m2，線圈電阻可忽略不計在外力作用下矩形線圈在B0.10 T勻強磁場中，以恒定的角速度100 rad/s繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機線圈兩端與R100 的電阻構(gòu)成閉合回路求：(1)線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值；(2)從線圈平面通過中性面時開始，線圈轉(zhuǎn)過90角的過程中，通過電阻R橫截面的電荷量解析：(1)線圈中感應(yīng)電動勢的最大值EmnBS3.1102 V.(2)設(shè)從線圈平面通過中性面時開始，線圈通過90角所用時間為t，線圈中的平均感應(yīng)電動勢通過電阻R的平均電流在t時間內(nèi)通過電阻橫截面的電荷量Qt1.0102 C.答案：(1)3.1102 V(2)1.0102 C一、選擇題1(單選)下列線圈中不能產(chǎn)生交變電流的是()解析：選A.由正弦式交流電的產(chǎn)生條件可知，軸必須垂直于磁感線，但對線圈的形狀沒有特別要求故選A.2(多選)對于如圖所示的電流i隨時間t做周期性變化的圖象，下列說法中正確的是()A電流大小變化，方向不變，是直流電B電流大小、方向都變化，是交流電C電流最大值為0.2 AD電流做周期性變化，是交流電答案：AC3.(單選)如圖所示，一矩形線圈繞與勻強磁場垂直的中心軸OO沿順時針方向轉(zhuǎn)動，引出線的兩端分別與相互絕緣的兩個半圓形銅環(huán)M和N相連M和N又通過固定的電刷P和Q與電阻R相連在線圈轉(zhuǎn)動過程中，通過電阻R的電流()A大小和方向都隨時間做周期性變化B大小和方向都不隨時間做周期性變化C大小不斷變化，方向總是PRQD大小不斷變化，方向總是QRP解析：選C.由于MN換向器的作用，由右手定則可知通過R的電流方向不變，總是由PRQ.故C選項正確4(單選)一臺旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機，在正常工作時的正弦電動勢e220 sin 100t V，由于超負(fù)荷使電樞轉(zhuǎn)速降低了，這時的電動勢是()Ae220sin 100t V Be220sin 90t VCe198sin 100t V De198sin 90t V解析：選D.由于超負(fù)荷，使電樞轉(zhuǎn)速降低了，即轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?，n0.9n，所以電動勢的最大值EmNBS0.9Em0.9220 V198 V，角速度2n20.9n0.90.9100 rad/s90 rad/s，故選D.5(多選)如圖所示為一個矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動線圈內(nèi)磁通量隨時間t變化如圖乙所示，則下列說法中正確的是()At1時刻線圈中的感應(yīng)電動勢最大Bt2時刻ad的運動方向與磁場方向垂直Ct3時刻線圈平面與中性面重合Dt4，t5時刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同解析：選BC.t1時刻通過線圈的最大，磁通量變化率最小，此時感應(yīng)電動勢為零，A錯誤；在t2，t4時刻感應(yīng)電動勢為Em，此時ad、cb的運動方向均垂直于磁場方向，B正確；t1、t3、t5時刻最大，0，此時線圈平面垂直于磁場方向，稱為中性面，C正確；t5時刻感應(yīng)電流為零，D錯誤故選BC.6(多選)(2013華南師大附中高二月考)線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電動勢e10sin 20t V，則下列說法正確的是()At0時，線圈平面位于中性面Bt0時，穿過線圈的磁通量最大Ct0時，導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大Dt0.4 s時，e有最大值10 V解析：選AB.由電動勢的瞬時值表達(dá)式知，計時從線圈位于中性面時開始，所以t0時，線圈平面位于中性面，磁通量為最大，但此時導(dǎo)線線速度方向與磁感線平行，切割磁感線的有效速率為零，A、B正確，C錯誤當(dāng)t0.4 s時，e10sin 20t V10sin(200.4) V0，D錯誤故選AB.7(多選)如圖甲所示，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以恒定的角速度轉(zhuǎn)動當(dāng)從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，則在t時刻()A線圈中的電流最大B穿過線圈的磁通量為零C線圈所受的安培力為零D線圈中的電流為零解析：選CD.t，此時線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，B錯誤，由于此時感應(yīng)電動勢為零，所以線圈中電流為零線圈所受的安培力為零，A錯誤，C、D正確故選CD.8.(單選)如圖所示，單匝矩形線圈的一半放在有界勻強磁場中，中心軸線OO與磁場邊界重合，線圈繞中心軸線按圖示方向(從上向下看逆時針方向)勻速轉(zhuǎn)動，t0時刻線圈平面與磁場方向垂直，規(guī)定電流方向沿abcd為正方向，則下圖中能表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化規(guī)律的是()解析：選B.在0內(nèi)，ab一側(cè)的線圈在磁場中繞OO軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式交變電流，電流方向由楞次定律判斷為dcba且越來越大.內(nèi)，ab一側(cè)線圈在磁場外，而dc一側(cè)線圈又進(jìn)入磁場產(chǎn)生交變電流，電流方向為dcba且越來越小，以此類推，可知it圖象正確的為B.009.(多選)(2013武漢三中高二月考)如圖所示，甲、乙兩個并排放置的共軸線圈，甲中通有如圖所示的電流，則()A在t1到t2時間內(nèi)，甲乙相吸B在t2到t3時間內(nèi)，甲乙相斥Ct1時刻兩線圈間作用力為零Dt2時刻兩線圈間吸引力最大解析：選ABC.甲回路電流的磁場減弱時，由楞次定律知，乙回路將產(chǎn)生與甲同向環(huán)繞的感應(yīng)電流甲、乙電流之間通過磁場發(fā)生相互作用，甲、乙相吸同理，當(dāng)甲中電流增強時，甲、乙互相排斥，故A、B選項都正確t1時刻，甲中電流產(chǎn)生的磁場變化率為零，則乙線圈感生電流瞬時值為零，而t2時刻，甲中的電流變化最快，乙中感生電流最強，但此時甲中電流瞬時值為零，所以t1、t2時刻，甲、乙電流間相互作用力為零，C正確，D錯誤故選ABC.10(單選)如圖甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動若以線圈平面與磁場夾角45時(如圖乙)為計時起點，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時電流方向為正則圖丙中正確的是()解析：選D.矩形線圈繞垂直于勻強磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式交變電流，在開始計時(t0)時線圈達(dá)到圖乙所示的位置，據(jù)右手定則判斷電流為負(fù)方向，首先排除A、B選項若到達(dá)圖甲所示的位置，感應(yīng)電流為負(fù)向的峰值，可見t0的時刻交變電流處于負(fù)半周且再經(jīng)到達(dá)中性面位置，即0，瞬時表達(dá)式iImsin(t0)，所以0Imsin，t.故選D.二、非選擇題11一個面積為S的矩形線圈在勻強磁場中以某一邊為軸做勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向與軸垂直線圈中感應(yīng)電動勢e與時間t的關(guān)系如圖所示求：(1)磁感應(yīng)強度B；(2)在t時刻，線圈平面與磁感線的夾角為多少？解析：(1)線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生余弦式交變電流，EmBSBS，故B.(2)在t時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度t30，也就是線圈平面與磁感線夾角為30.答案：(1)(2)3012發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝、邊長為20 cm的正方形線圈，將它置于磁感應(yīng)強度B0.05 T的勻強磁場中，繞著垂直于磁場方向的軸以100 rad/s的角速度轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面跟磁場方向垂直時開始計時線圈和外電路的總電阻R10 .(1)寫出交變電流瞬時值表達(dá)式；(2)線圈從計時開始，轉(zhuǎn)過過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少？解析：(1)感應(yīng)電動勢最大值為EmnBSEm1000.050.20.2100 V20 VIm2 A，所以iImsin t2sin 100t A.(2)線圈從計時開始，轉(zhuǎn)過過程中通過線圈某一截面的電荷量qtt.從中性面計時，轉(zhuǎn)過，如圖所示BSBS(1sin 30)BSq C C1102 C.答案：(1)i2sin 100t A(2)1102 C111