高中物理人教版2第五章交變電流1交變電流 2023版第5章1交變電流學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)7

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(七)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．如圖所示的各圖象中表示交變電流的是()【解析】B、C兩圖象中電流的大小做周期性變化，但方向不變，是直流電，A圖中電流的方向也沒(méi)有變化，只有D圖中電流的大小和方向都做周期性變化，故D正確．【答案】D2．(多選)一矩形閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線(xiàn)圈平面通過(guò)中性面時(shí)()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002086】A．線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直，此時(shí)通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大B．通過(guò)線(xiàn)圈磁通量的變化率達(dá)最大值C．線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為零D．此位置前后的感應(yīng)電流方向相反【解析】當(dāng)線(xiàn)圈平面通過(guò)中性面時(shí)，線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，通過(guò)線(xiàn)圈磁通量的變化率為零，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為零，此位置前后的感應(yīng)電流方向相反，故選項(xiàng)A、C、D正確，B錯(cuò)誤．【答案】ACD3．如圖所示，面積均為S的線(xiàn)圈均繞其對(duì)稱(chēng)軸或中心軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt的圖是()【解析】線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞在線(xiàn)圈平面內(nèi)且垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且從線(xiàn)圈平面經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt，只有A符合要求，故A正確．【答案】A4．線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(由上向下看是逆時(shí)針?lè)较?，當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖5-1-16所示位置時(shí)，磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化情況是()圖5-1-16A．磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都在變大B．磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都在變小C．磁通量在變小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在變大D．磁通量在變大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在變小【解析】由題圖可知Φ＝Φmaxsinθ，所以磁通量Φ變大．兩豎直邊切割磁感線(xiàn)的分速度變小，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變小，故D正確．【答案】D5．如圖5-1-17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)電流隨時(shí)間變化的圖象是圖中的()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002087】圖5-1-17【解析】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)，且是從中性面開(kāi)始進(jìn)行的，所以產(chǎn)生的仍然是正弦式交變電流，只是最大值為線(xiàn)圈全部在磁場(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；再由楞次定律可以判斷出開(kāi)始計(jì)時(shí)一段時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流方向與選定的正方向相反，所以A選項(xiàng)符合題意．【答案】A6．(多選)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e＝10sin20πtV，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＝s時(shí)，e有最大值為10eq\r(2)V【解析】由電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式可知計(jì)時(shí)應(yīng)從線(xiàn)圈位于中性面時(shí)開(kāi)始，即t＝0時(shí)，e＝0，此時(shí)線(xiàn)圈平面位于中性面，磁通量最大，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0，A、B正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)t＝s時(shí)，代入式中得e＝10sin20πt＝10×sin(20π×V＝0，D錯(cuò)誤．【答案】AB7．(多選)一個(gè)矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝220eq\r(2)sin100πtV，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002088】A．t＝0時(shí)，線(xiàn)圈位于中性面B．t＝s時(shí)，e有最大值C．線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速為50r/sD．電動(dòng)勢(shì)的峰值為220eq\r(2)V【解析】t＝0時(shí)，e＝0，故線(xiàn)圈位于中性面，選項(xiàng)A正確；t＝s時(shí)，e＝0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；2πn＝100πrad/s，可知n＝50r/s，選項(xiàng)C正確；Em＝220eq\r(2)V，選項(xiàng)D正確．【答案】ACD[能力提升]8．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線(xiàn)框繞與磁感線(xiàn)垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5-1-18甲所示．產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，則下列說(shuō)法正確的是()甲乙圖5-1-18A．t＝s時(shí)穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量最小B．該交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為11eq\r(2)VC．該交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝22eq\r(2)cos100πtVD．電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為22V時(shí)，線(xiàn)框平面與中性面的夾角為45°【解析】由題圖乙知t＝s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，則穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該交變電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝22V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)t＝0時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為零，線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直，故該交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝22eq\r(2)sin100πtV，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為22V時(shí)，代入電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式，則有線(xiàn)框平面與中性面的夾角為45°，選項(xiàng)D正確．【答案】D9．如圖5-1-19甲所示，一矩形線(xiàn)圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．若以線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)夾角θ＝45°時(shí)(如圖乙所示)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎畡t下列選項(xiàng)中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002089】甲乙圖5-1-19【解析】由楞次定律可知，t＝0時(shí)電流方向?yàn)樨?fù)，線(xiàn)圈平面與中性面的夾角為eq\f(π,4)，線(xiàn)圈再轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,4)到達(dá)中性面；所以線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流為i＝Imsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ωt－\f(π,4)))，D正確．【答案】D10．一根長(zhǎng)直的通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流按正弦規(guī)律變化，如圖5-1-20甲、乙所示，規(guī)定電流從左向右為正．在直導(dǎo)線(xiàn)下方有一不閉合的金屬框，則相對(duì)于b點(diǎn)來(lái)說(shuō)，a點(diǎn)電勢(shì)最高的時(shí)刻在()圖5-1-20A．t1時(shí)刻 B．t2時(shí)刻C．t3時(shí)刻 D．t4時(shí)刻【解析】線(xiàn)框中的磁場(chǎng)是直線(xiàn)電流i產(chǎn)生的，在t1、t3時(shí)刻，電流i最大，但電流的變化率為零，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量變化率為零，線(xiàn)框中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為零．在t2、t4時(shí)刻，電流i＝0，但電流變化率最大，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量變化率最大，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差最大，再根據(jù)楞次定律可得出a點(diǎn)相對(duì)b點(diǎn)電勢(shì)最高的時(shí)刻在t4.【答案】D11．一矩形線(xiàn)圈有100匝，面積為50cm2，線(xiàn)圈內(nèi)阻r＝2Ω，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)，從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T，線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速n＝1200r/min，外接一用電器，電阻為R＝18Ω，試寫(xiě)出R兩端電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002090】【解析】角速度ω＝2πn＝2π·eq\f(1200,60)rad/s＝40πrad/s，最大值Em＝NBSω＝100××50×10－4×40πV＝10πV，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Emcosωt＝10πcos40πtV，由閉合電路歐姆定律i＝eq\f(e,R＋r)＝eq\f(e,20)A，故R兩端電壓u＝Ri＝18×eq\f(1,20)×10πcos40πtV，即u＝9πcos40πtV.【答案】u＝9πcos40πtV12．一矩形線(xiàn)圈，面積是m2，共100匝，線(xiàn)圈電阻r＝1Ω，外接電阻R＝4Ω，線(xiàn)圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(1,π)T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以n＝300r/min的轉(zhuǎn)速繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5-1-21所示，若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，求：圖5-1-21(1)線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)線(xiàn)圈從開(kāi)始計(jì)時(shí)經(jīng)eq\f(1,30)s時(shí)線(xiàn)圈中由此得到的感應(yīng)電流的瞬時(shí)值；(3)外電路R兩端電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式．【解析】(1)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速n＝300r/min＝5r/s，角速度ω＝2πn＝10πrad/s，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω＝50V，由此得到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsinωt＝50sin10πtV.(2)將t＝eq\f(1,30)s代入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式中，得e′＝50sineq\b\lc\(\rc