【名師一號】2021年新課標版物理選修3-2練習：雙基限時練7交變電流

雙基限時練(七)交變電流1．如圖所示為演示交變電流的裝置圖，關(guān)于這個試驗，正確的說法是()A．線圈每轉(zhuǎn)動一周，指針左右搖擺兩次B．圖示位置為中性面，線圈中無感應電流C．圖示位置，ab邊的感應電流方向為由a→bD．線圈平面與磁場方向平行時，磁通量變化率為零解析線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，在電路中產(chǎn)生周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時電流方向轉(zhuǎn)變，線圈每轉(zhuǎn)動一周，有兩次經(jīng)過中性面，電流方向轉(zhuǎn)變兩次，指針左右搖擺一次，故選項A錯誤；線圈平面跟磁感線垂直的位置稱為中性面，明顯圖中并不是中性面，選項B錯誤；線圈處于圖示位置時，ab邊向右運動，由右手定則可知，ab邊中感應電流方向為由a→b，選項C正確；線圈平面跟磁場平行時，線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大，而此時的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，故選項D錯誤．答案C2．矩形線框繞垂直于勻強磁場且在線框平面上的軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生了交變電流，下列說法正確的是()A．當線框位于中性面時，線框中感應電動勢最大B．當穿過線框的磁通量為零時，線框中的感應電動勢也為零C．每當線框經(jīng)過中性面時，感應電動勢或感應電流方向轉(zhuǎn)變一次D．線框經(jīng)過中性面時，各邊均不切割磁感線解析線框在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動時，依據(jù)穿過線框的磁通量及磁通量的變化率的狀況分析，線框位于中性面時，線框平面與磁場垂直，穿過線框平面的磁通量最大，但此時切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行即不切割磁感線，所以感應電動勢等于零．感應電動勢或感應電流的方向也在線框經(jīng)過中性面時轉(zhuǎn)變，當垂直中性面時，即線框平面和磁場平行，通過線框的磁通量為零，但此時磁通量的變化率最大，感應電動勢最大，故C、D選項正確．答案CD3．如圖所示，正方形線圈abcd繞對稱軸OO′在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)為n，當轉(zhuǎn)動的角速度為ω時，感應電動勢瞬時值表達式為e＝nBSωcosωt(由圖示位置計時)．其他條件不變，只是線圈的轉(zhuǎn)速提高到原來的2倍，則表達式變?yōu)?)A．e＝nBSωcos2ωt B．e＝nBSωcosωtC．e＝nBS2ωcos2ωt D．e＝nBSeq\f(ω,2)coseq\f(1,2)ωt解析當線圈轉(zhuǎn)速提高到原來的2倍，角速度也變?yōu)樵瓉淼?倍，其感應電動勢的瞬時值表達式為e＝nBS·2ωcos2ωt，故C選項正確．答案C4．矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為50V，那么該線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過30°，線圈中的感應電動勢大小為()A．50V B．25eq\r(3)VC．25V D．10V解析溝通電的瞬時值表達式e＝Emsinωt.當從圖中位置轉(zhuǎn)過30°時，即從中性面轉(zhuǎn)過了(90°－30°)，則e＝50·sin(90°－30°)V＝25eq\r(3)V，故B選項正確．答案B5．處在勻強磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直．在t＝0時刻，線圈平面與紙面重合(如圖所示)，線圈的cd邊離開紙面對外運動．若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應電流為正，則下圖能反映線圈中感應電流i隨時間t變化的圖線是()解析由右手定則或楞次定律可以確定開頭時刻感應電流的方向為c→d→a→b→c，與規(guī)定正方向相同，而且該時刻感應電流最大，故C選項正確．答案C6．一矩形線框在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應電動勢隨時間變化的圖象如圖所示，則下列說法中正確的是()A．t＝0時，線框平面處于中性面位置B．t＝0.01s時，線框處于中性面位置C．t＝0.03s時，通過線框的磁通量最大D．t＝0.05s時，感應電動勢為零解析由圖象可知，當感應電動勢為零時，線框位于中性面位置，此時通過線框的磁通量最大，磁通量的變化率為零；當感應電動勢最大時，線框位于與中性面垂直的位置，故B、C、D選項正確．答案BCD7．溝通發(fā)電機在工作時電動勢為e＝Emsinωt，若將發(fā)電機的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時將電樞所圍面積減小一半，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)?)A．e′＝Emsineq\f(ωt,2) B．e′＝2Emsineq\f(ωt,2)C．e′＝Emsin2ωt D．e′＝eq\f(Em,2)sin2ωt解析交變電壓瞬時值表達式為e＝Emsinωt，而Em＝NBSω.當ω加倍而S減半時，Em不變，故正確答案為C.答案C8．如圖所示，①、②兩個并排放置的共軸線圈，①中通有如圖所示的溝通電，則下列推斷正確的是()A．在t1到t2時間內(nèi)，①②相吸B．在t2到t3時間內(nèi)，①②相斥C.t1時刻兩線圈間作用力為零D.t2時刻兩線圈間吸引力最大解析t1到t2時間內(nèi)①線圈中電流正向減小，在線圈②中產(chǎn)生感應電流也為正向，故①②兩線圈相吸引，故A選項說法正確；t2到t3時間內(nèi)，①線圈中電流負向增大，在②中產(chǎn)生正向的感應電流，①②相排斥，B選項說法正確；t1時刻①電流最大，但變化率為零，在②中不產(chǎn)生感應電流，兩線圈作用力為零，C選項說法正確；t2時刻①中電流為零，但變化率最大，②中感應電流最大，作用力為零，故D選項說法錯誤．答案ABC9．如圖所示，單匝矩形線圈的一半放在具有抱負邊界的勻強磁場中，線圈軸線OO′與磁場邊界重合．線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動．若從圖示位置開頭計時，并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向，則線圈內(nèi)感應電流隨時間變化的圖象是下列圖中的()解析由題意可知，在開頭時刻線圈中感應電流為零，隨著線圈轉(zhuǎn)動，感應電流不斷增大，電流方向為a→d→c→b→a，故電流為負值．當dc邊進入磁場后線圈內(nèi)感應電流漸漸減小，方向仍為a→d→c→b→a，同理可得線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電流如A選項所示，故A選項正確．答案A10．一長直導線通以如圖甲所示的交變電流，在導線下方有斷開的線圈，如圖乙所示，規(guī)定電流從左向右為正，則相對于b點來說，a點電勢最高的時刻是在()A．t1時刻 B．t2時刻C．t3時刻 D．t4時刻解析欲使a相對b電勢最高，即ab間電動勢最大，t1，t3時刻電流i最大但電流的變化率最小，感應電動勢為零；故選項A、C錯誤；t2時刻電流的變化率最大，線圈中磁通量變化率也最大，但此時穿過線圈的磁通量減小到零，由楞次定律可知此時刻b點電勢高于a點，故選項B錯誤；當t4時刻，由楞次定律可知，ab中感應電動勢a點高于b點，且電動勢最大，故選項D正確．答案D11．如圖中ad表示線圈的正視圖，它在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應電動勢按正弦規(guī)律變化，峰值為250V，則線圈在圖中位置時線圈中感應電動勢的大小為__________．解析線圈平面在磁場中從中性面開頭轉(zhuǎn)過30°時，到達圖中所示的位置，即e＝Emsin30°＝250×eq\f(1,2)V＝125V.答案125V12．一線圈中產(chǎn)生的正弦式溝通電按i＝10sin314tA變化，求出當線圈從中性面起轉(zhuǎn)過30°、60°、90°、120°所需時間及對應的電流值．解析線圈從中性面開頭轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的正弦式電流的標準式是i＝Imsinωt式中，ωt表示線圈平面與中性面的夾角(單位是rad)．當線圈平面轉(zhuǎn)過的角度θ1＝30°時，由θ1＝30°＝eq\f(π,6)＝314t1，得經(jīng)受的時間和對應的電流值分別為t1＝eq\f(π,6×314)s＝eq\f(1,600)s，i1＝10sin30°A＝5A同理，當θ2＝60°時，得t2＝eq\f(π,3×314)s＝eq\f(1,300)s，i2＝10sin60°A＝5eq\r(3)A.當θ3＝90°時，得t3＝eq\f(π,2×314)s＝eq\f(1,200)s，i3＝10sin90°A＝10A當θ4＝120°時，得t4＝eq\f(2π,3×314)s＝eq\f(1,150)s，i4＝10sin120°A＝5eq\r(3)A.答案eq\f(1,600)s5Aeq\f(1,300)s5eq\r(3)Aeq\f(1,200)s10Aeq\f(1,150)s5eq\r(3)A13．發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝，邊長為20cm的正方形線圈，將它置于磁感應強度B＝0.05T的勻強磁場中，圍著垂直于磁場方向的軸以ω＝100πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動，當線圈平面跟磁場方向垂直時開頭計時．線圈和外電路的總電阻R＝10Ω(1)寫出交變電流瞬時值表達式；(2)線圈從計時開頭，轉(zhuǎn)過eq\f(π,3)過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少？解析(1)感應電動勢最大值為Em＝nBSω.Em＝100×0.05×0.2×0.2×100πV＝20πV，Im＝eq\f(20π,R)A＝2πA，i＝Imsinωt＝2πsin100πtA.(2)線圈從計時開頭，轉(zhuǎn)過eq\f(π,3)過程中通過線圈某一截面的電荷量q＝eq\x