高中物理人教版2第五章交變電流 第5章第1節(jié)

第五章第一節(jié)基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．(遼寧錦州市2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示，屬于交流電的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152210)(C)解析：交流電是指電流的方向隨時(shí)間做周期性變化的電流；由圖可知，符合條件的只有C。2．(四川省資陽中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示，面積均為S的線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B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eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152211)(A)解析：由題意可知，只有A圖在切割磁感線，導(dǎo)致磁通量在變化，從而產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt，而BCD圖均沒有導(dǎo)致磁通量變化，故A正確，BCD錯(cuò)誤，故選A。3．(煙臺(tái)二中2023～2023學(xué)年高二檢測(cè))如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，正確的說法是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152212)(C)A．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，指針左右擺動(dòng)兩次B．圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流C．圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→bD．線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量變化率為零解析：線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時(shí)電流改變方向，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，有兩次通過中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動(dòng)一次。線圈處于圖示位置時(shí)，ab邊向右運(yùn)動(dòng)，ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b；線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大，也可以這樣認(rèn)為，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量為零，但磁通量的變化率最大。4．(南京金陵中學(xué)2023～2023學(xué)年高二檢測(cè))處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直，在t＝0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合(如圖所示)，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)，若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流方向?yàn)檎瑒t能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象是下圖中的eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152213)(C)解析：分析交變電流的圖象問題應(yīng)注意圖線上某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)線圈在磁場(chǎng)中的位置，將圖線描述的變化過程對(duì)應(yīng)到線圈所處的具體位置是分析本題的關(guān)鍵，線圈在圖示位置時(shí)磁通量為零，但感應(yīng)電流為最大值；再由楞次定律可判斷線圈在轉(zhuǎn)過90°的過程中，感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，故選項(xiàng)C正確。5．線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝10sin(20πt)V，則下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152214)(AB)A．t＝0時(shí)，線圈平面位于中性面B．t＝0時(shí)，穿過線圈的磁通量最大C．t＝0時(shí)，導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大D．t＝時(shí)，e有最大值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)從線圈位于中性面時(shí)開始，所以t＝0時(shí)，線圈平面位于中性面，磁通量為最大，但此時(shí)導(dǎo)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(cuò)誤。當(dāng)t＝時(shí)，e＝10sin(20πt)＝10×sin(20π×V＝0，D錯(cuò)誤。6．(呼和浩特二中2023～2023學(xué)年高二期末)如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152215)(AC)A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B．線圈繞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．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流的方向相同，都是a→d→c→bD．線圈繞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：產(chǎn)生正弦交變電流的條件是軸和磁感線垂直，與軸的位置和線框形狀無關(guān)，轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E具有最大值Em＝nBSω由歐姆定律I＝eq\f(E,R總)可知此時(shí)I相等，故A對(duì)，B錯(cuò)。由右手定則可知電流為a→d→c→b，故C對(duì)。cd邊受的安培力F＝BLcdI，故F一樣大，D錯(cuò)。二、非選擇題7．(青州市實(shí)驗(yàn)中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)有一10匝正方形線框，邊長(zhǎng)為20cm，線框總電阻為1Ω，線框繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為。問：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152216)(1)該線框產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值分別是多少？(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大？(3)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式。答案：(1)6.28A(2)(3)e＝πt(V)解析：(1)交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝nBSω＝10×××10πV＝，電流的最大值為Im＝Em/R＝6.28A(2)線框轉(zhuǎn)過60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Emsin60°＝(3)由于線框轉(zhuǎn)動(dòng)是從中性面開始計(jì)時(shí)的，所以瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsinωt＝πt(V)能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)180°角過程中，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152217)(B)A．eq\f(π,2) B．eq\f(2,π)C．2π D．π解析：線圈從中性面轉(zhuǎn)過180°角過程中，磁通量的變化為ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS－(－BS)＝2BS，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\x\to(E)＝eq\f(NΔΦ,Δt)＝eq\f(2NBS,\f(π,ω))＝eq\f(2NBSω,π)，最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em＝NBSω，則平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為eq\f(2,π)。2．一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)。若從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí)，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值，圖乙中能正確反映線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化規(guī)律的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152218)(D)解析：由于磁場(chǎng)為沿半徑的輻向磁場(chǎng)，可以認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變，線圈始終垂直切割磁感線，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，由于每個(gè)周期磁場(chǎng)方向要改變兩次，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向也要改變兩次，選項(xiàng)D正確。3.在垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置了矩形線圈abcd。線圈cd邊沿豎直方向且與磁場(chǎng)的右邊界重合，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直。從t＝0時(shí)刻起，線圈以恒定的角速度ω＝eq\f(2π,T)繞cd邊沿如圖所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定線圈中電流沿abcda方向?yàn)檎较?，則從t＝0到t＝T時(shí)間內(nèi)，線圈中的電流i隨時(shí)間t變化的圖像是圖中的eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152219)(B)解析：t＝0時(shí)線圈位于中性面處，i＝0，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；t＝0后的eq\f(T,4)內(nèi)，線圈的有效面積減小，穿過線圈的磁通量減少，由楞次定律知線圈內(nèi)的電流流向adcba，與規(guī)定的正方向相反，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。4．(安徽寧國2023～2023學(xué)年高二聯(lián)考)單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152220)(AC)A．在t＝0時(shí)刻，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小B．在t＝1×10－2s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小C．在2×10－2s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零D．在0～2×10－2s時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為零解析：在t＝0時(shí)刻，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，A正確。在t＝1×10－2s時(shí)刻，磁通量最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，B錯(cuò)誤。在t＝2×10－2s時(shí)刻，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，C正確，在0～2×10－2s時(shí)間內(nèi)，eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2Φm,2×10－2s)≠0，D錯(cuò)誤。5．一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化圖像如圖所示，則下列說法中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152221)(BC)A．t＝0時(shí)，線圈平面與中性面平行B．t＝時(shí)，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大C．t＝時(shí)，線圈中有最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．t＝時(shí)，線圈中有最大感應(yīng)電流解析：當(dāng)Φ＝Φmsinωt時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Emcosωt，當(dāng)t＝0時(shí)，Φ＝0，線圈平面與中性面垂直，線圈中有最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，此類時(shí)刻還有、、，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大時(shí)，磁通量的變化率也最大。t＝時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故選項(xiàng)B、C正確。二、非選擇題6．(揭陽2023～2023學(xué)年高二檢測(cè))如圖所示為演示用的手搖發(fā)電機(jī)模型，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝，線圈匝數(shù)n＝50，每匝線圈面積為0.48m2，轉(zhuǎn)速為150rad/min，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，從圖示位置開始計(jì)時(shí)。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152222)(1)寫出交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式。(2)畫出e－t圖線。答案：(1)e＝188sin5πt(V)(2)見解析圖解析：(1)當(dāng)線圈平面經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，則線圈在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過角度ωt，于是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e＝Emsinωt，其中Em＝nBSω，由題意知n＝