第5章第一節(jié)交變電流練習(xí)題及答案解析

1、第5章第一節(jié)交變電流練習(xí)題及答案解析 同步測(cè)控1 . （2011年龍巖高二檢測(cè)）甲、乙兩電路中電流與時(shí)間關(guān)系如圖51 12所示，屬于交變電流的是（）A.甲、乙都是C.乙是甲不是甲圖 51 12B.甲是乙不是D.甲、乙都不是解析：選 B.甲圖電流大小不變、方向變化，是交流電，乙圖大小變化、方向不變，是直流 電，故選B.2 .在圖51 13中，不能產(chǎn)生交變電流的是 （）冒、咖料嚏留0 口程AHCD圖 5-1-13解析：選A.矩形線(xiàn)圈繞著垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生交流電，而 A圖中 的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向平行，線(xiàn)圈中無(wú)電流產(chǎn)生，所以選 A.3 .交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)e= Emsin c

2、o t若將線(xiàn)圈匝數(shù)、線(xiàn)圈面積都提高到原來(lái)的兩倍，其他條件不變，則電動(dòng)勢(shì)變?yōu)椋ǎ〢. e=2EmsincotB. e= 4Emsin w tC. e=2Emsin w tD. e=4Emsin w t解析：選B.由電動(dòng)勢(shì)最大值表達(dá)式Em=NBSco , N、S變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則最大值變?yōu)?Em,故B正確.4.矩形線(xiàn)圈的匝數(shù)為 50匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通 量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖 51 14所示.下列結(jié)論正確的是 （）圖 5 1 14A.在t= 0.1 s和t= 0.3 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大B.在t=0.2 s和t=0.4 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)改變方向C.電動(dòng)勢(shì)的最大值是 1

3、57 VD.在t=0.4 s時(shí)，磁通量變化率最大，其值為 3.14 Wb/s解析：選CD.在t=0.1 s和t=0.3 s時(shí)，矩形線(xiàn)圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為0,電動(dòng)勢(shì)為0,此時(shí)電動(dòng)勢(shì)改變方向.故 A、B錯(cuò)誤.由圖象可知，周期為0.4 s,故角速度 2 71_. b , 一_. = =5k,而取大電動(dòng)勢(shì)為 Em = nBSw = 157 V, C正確.在t= 0.4 s時(shí)，磁通量為 0,磁通量變化率最大，其值為3.14 Wb/s.故D正確.5. （2009年高考天津卷）如圖5-1- 15所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線(xiàn)框 abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度 為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框面積為 S,電阻為R

4、.線(xiàn)框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角 速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)框從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò) 2%勺過(guò)程中，求通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量q.小必X X X ； X XX XI x |fX XX if X X ； X X圖 5 1 15解析： q= I At= -zz-/t = -=-. R RR答案:BS 課時(shí)訓(xùn)練一、選擇題1.矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法中不正確的是（）A.在中性面時(shí)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大B.在中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零D.線(xiàn)圈每通過(guò)中性面一次，電流方向改變一次解析：選C.由中性面的特點(diǎn)可知，應(yīng)選為 C.2 .線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

5、轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e= 10sin20 hV,則下列說(shuō)法正確的是（）A. t=0時(shí)，線(xiàn)圈平面位于中性面B. t=0時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大C. t=0時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)的有效速率最大D. t=0.4 s時(shí)，e有最大值1班V解析：選AB.由電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式，計(jì)時(shí)從線(xiàn)圈位于中性面時(shí)開(kāi)始，所以t=0時(shí)，線(xiàn)圈平面位于中性面，磁通量為最大，但此時(shí)導(dǎo)線(xiàn)速度方向與磁感線(xiàn)平行，切割磁感線(xiàn)的有效速率為零， A、B 正確，C 錯(cuò)誤.當(dāng) t=0.4 s 時(shí)，e= 10sin20 大=10Xsin（20 米 0.4） V = 0, D錯(cuò)誤.3 . （2011年雅安高二檢測(cè)）一矩形線(xiàn)圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線(xiàn)圈平面內(nèi)

6、的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng).線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e隨時(shí)間t的變化如圖5116所示.下面說(shuō)法中正確的是（）圖 5-1-16A . t1時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零B. t2時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的絕對(duì)值最大C. t3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D.每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量絕對(duì)值都為最大解析：選D.t1、t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零， 線(xiàn)圈位于中性面位置， 所以穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零， A、C錯(cuò)誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線(xiàn)圈位于中性面的垂面位置， 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零， B錯(cuò)誤；由于線(xiàn)圈每過(guò)一次中性面時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的絕對(duì) 值最大，e變換方向，所以D正確.4.閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

7、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的正弦式交變電流 i=Imsin 3 t若保持其他條件不變，使線(xiàn)圈的匝數(shù)和轉(zhuǎn)速各增加1倍，則電流的變化規(guī)律為 （）A. i = Imsin w tB. i = Imsin 2 w tC. i = 2Imsin cotD. i = 2I msin 2 cot解析：選D.由電動(dòng)勢(shì)的最大值知，最大電動(dòng)勢(shì)與角速度成正比，與匝數(shù)成正比，所以電動(dòng)勢(shì)最大值為4Em,匝數(shù)加倍后，其電阻也應(yīng)該加倍，此時(shí)線(xiàn)圈的電阻為2R,根據(jù)歐姆定律可得電流的最大值為Im = OD = 21 m ,因此，電流的變化規(guī)律為i = 2I msin 2 co t2R5.如圖5-1-17所示是一多匝線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直

8、于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象，根據(jù)圖象可知（）圖 5-1-17A.此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e= 200sin0.02tB.此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e= 200sin100 t%C. t=0.01 s時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零D. t=0.02 s時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化率最大答案：B6 .一只矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖51 18所示.則下列說(shuō)法中正確的是（）圖 5-1-18A. t=0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與中性面垂直B. t= 0.01 s時(shí)刻，的變化率最大C. t=0.02 s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大 D.該線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速

9、度為50兀rad/s解析：選BD.由圖象可知t=0、0.02 s、0.04 s時(shí)刻線(xiàn)圈平面是中性面位置，最大.號(hào) =0,故E = 0.t=0.01 s、0.03 s、0.05 s時(shí)刻線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行，最小，號(hào)最大，故E最大，從圖象可知，交變電流變化的周期T = 0.04 s,則0=27= 50 71 rad/s所以B和D正確.7 .（2011年包頭高二檢測(cè)）如圖51 19所示，單匝矩形線(xiàn)圈的一半放在具有理想邊界的勻 強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈軸線(xiàn) OO與磁場(chǎng)邊界重合，線(xiàn)圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（ab向紙外，cd向紙內(nèi)）.若從圖所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，并規(guī)定電流方向沿a-b-c-d-a為正方向，則線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電流隨

10、時(shí)間變化的圖象是圖中的（）圖 5-1-19圖 51 20解析：選 A.由題意知線(xiàn)圈總有一半在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以產(chǎn)生的仍然是 正弦交變電流，只是最大值為全部線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值 的一半，所以選項(xiàng) B、C錯(cuò)誤.再由右手螺旋定則可以判斷出A選項(xiàng)符合題意.Pl和8 .如圖5-1-21所示，矩形線(xiàn)圈 abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)圖 5-1-21A.線(xiàn)圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞 P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流8 .線(xiàn)圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞 P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C.線(xiàn)圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向

11、相同，都是a-b-c- dD.線(xiàn)圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞 P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力 解析：選 A.如圖所示，設(shè) ab=l1，ad= 12, O1a=r1, O1d=r2.線(xiàn)圈繞Pi /P1軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e1=B11v=B1112co.線(xiàn)圈繞P2軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工f產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e2= Bl 1r1Bl 1r2即e1 = e2,所以i1 = i2,故選曬 q項(xiàng)A對(duì)B錯(cuò).由右手螺旋定則可知，線(xiàn)圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方_向相同，均是 a一d一c一b方向，故選項(xiàng) C錯(cuò)，再根據(jù)安培力公式可卜 仇 工知F安=8111,即安培力相同，D錯(cuò).9 .如圖5- 1 22甲所示，a

12、、b為兩個(gè)并排放置的共軸線(xiàn)圈，a中通有如圖乙所示的交變電流，則下列判斷錯(cuò)誤的是 （）s= -i r- 11Si r-si i jJ-11b乙圖 5-1-22A .在t1至1J t2時(shí)間內(nèi)，a、b相吸 B.在t2至1Jt3時(shí)間內(nèi)，a、b相斥 C. t1時(shí)刻兩線(xiàn)圈間作用力為零 D. t2時(shí)刻兩線(xiàn)圈間吸引力最大 解析：選D.t1到t2時(shí)間內(nèi)，a中電流減小，a中的磁場(chǎng)穿過(guò)b且減小，因此b中產(chǎn)生與a同 向的磁場(chǎng)，故a、b相吸，A選項(xiàng)正確.同理 B選項(xiàng)正確.G時(shí)刻a中電流最大，但變化率 為零，b中無(wú)感應(yīng)電流，故兩線(xiàn)圈的作用力為零，故C選項(xiàng)正確，t2時(shí)刻a中電流為零，但此時(shí)電流的變化率最大，b中的感應(yīng)電流最

13、大，但相互作用力為零，故 D選項(xiàng)錯(cuò)誤.因此，錯(cuò)誤的應(yīng)是D. 二、非選擇題10 .發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100,邊長(zhǎng)為20 cm的正方形線(xiàn)圈，將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 0.05T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞著垂直于磁場(chǎng)方向的軸以 3=100兀rad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線(xiàn)圈平面跟 磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí).線(xiàn)圈和外電路的總電阻R=10 線(xiàn)圈從計(jì)時(shí)開(kāi)始，到轉(zhuǎn)過(guò) 60。過(guò)程中通過(guò)線(xiàn)圈某一截面的電荷量為多少？ A 一 一 E斛析： E = n又 I = AtR所以，通過(guò)線(xiàn)圈某一截面的電荷量 丁t nA及 n A從中性面計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)過(guò) 60。，如圖所示1一=B AS= BS(1 cos 60 ) = 2BSnBS 100 X

14、0.05 X 0.2 X 0.2q= 2R20C= 1X 102c.答案：1X10-2c11.如圖5123所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng) B = 0.1 T,矩形線(xiàn)圈的匝數(shù) N=100,邊長(zhǎng)ab=0.2 m, = 0.5 m,以角速度 3= 100兀rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)線(xiàn)圈通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試 求：線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式.bc解析：法一：線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)時(shí)間邊切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)cdt轉(zhuǎn)過(guò)的角度 0= coi；這時(shí)bc和da邊不切割磁感線(xiàn)，ab和 eab= ad= NBab vsin w tadbc其中 V = w= co22ad所以 e= eab+ ecd = 2eab= 2NBw ab -2-

15、sin 3 t= NBSw sin c tEm= NBSco = 100X 0.1 X 0.1X 100 兀 V 314 V e=314sin100 ttV.法二：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=NBSj since t,由題可知：S= ab bc=0.2X0.5 m2=0.1 m2Em= NBSco = 100X 0.1 X 0.1X 100 兀 V= 314 V所以 e= 314sin100 疝 V.答案：e= 314sin100 疝 V12.如圖51 24所示，線(xiàn)圈的面積是0.05 m2,共100匝，線(xiàn)圈電阻為1 Q,外接電阻=9勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B = 1T,當(dāng)線(xiàn)圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，求：xX XX Itn圖 5-1-24(1)若從線(xiàn)圈處于中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式. (2)線(xiàn)圈車(chē)專(zhuān)了 30 s時(shí)