2024-2025學年高中物理課時作業(yè)8交變電流的描述含解析粵教版選修3-2

PAGE6-課時分層作業(yè)(八)(時間：40分鐘分值：100分)[基礎達標練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電動勢的e-t圖象如圖所示，則在下列時刻，表述正確的是()A．t1、t3時刻線圈通過中性面B．t2、t4時刻線圈中磁通量最大C．t1、t3時刻線圈中磁通量改變率最大D．t2、t4時刻線圈平面與中性面垂直AD[對于線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的問題，要能夠把圖線和實物聯(lián)系在一起，弄清轉(zhuǎn)動過程中的兩個特別位置及其特征：通過中性面時磁通量最大，但磁通量改變率為零，產(chǎn)生的感應電動勢也為零；通過中性面垂直的位置時磁通量為零，但磁通量改變率最大，產(chǎn)生的感應電動勢也最大．綜上所述，結(jié)合圖象可以推斷A、D正確．]2．如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時()A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時的電動勢C．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時電流的方向相同，都是a→b→c→dD．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力A[無論是繞P1轉(zhuǎn)動還是繞P2轉(zhuǎn)動，線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的電動勢都為最大值Em＝nBSω，由歐姆定律可知此時I相等，A對，B錯；由右手定則可知線圈中電流方向為a→d→c→b→a，故C錯；cd邊所受的安培力F＝BLcdI，故F一樣大，D錯．]3．如圖所示，一正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速運動，沿著OO′視察，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動．已知勻強磁場的磁感應強度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為ω.則當線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時()A．線圈中感應電流的方向為abcdaB．穿過線圈的磁通量不為0C．線圈中的感應電流為eq\f(nBl2ω,R)D．穿過線圈磁通量的改變率為0C[由右手定則可知電流方向為adcba，A錯誤；圖示位置線圈平面與磁感線平行，所以穿過線圈的磁通量為零，磁通量的改變率最大，B、D錯誤；圖示位置，線圈產(chǎn)生的感應電動勢Em＝nBl2ω，由歐姆定律知，線圈中的電流為Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(nBl2ω,R)，C正確．]4．一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間改變的圖象如圖甲所示，則下列說法中正確的是()甲乙A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時刻，Φ的改變率達到最大C．t＝0.02s時刻，溝通電動勢達到最大D．該線圈相應的溝通電動勢圖象如圖乙所示B[由題圖甲知，當t＝0時，Φ最大，說明線圈平面與中性面重合，故選項A錯誤；當t＝0.01s時，Φ＝0最小，Φ-t圖象的斜率最大，即Φ的改變率eq\f(ΔΦ,Δt)最大，故選項B正確；當t＝0.02s時，Φ也最大，溝通電動勢為零，故選項C錯誤；由以上分析可知，選項D錯誤．]5．有一單匝閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，線圈中的最大磁通量為Φm，最大感應電動勢為Em，下列說法中正確的是()A．當磁通量為零時，感應電動勢也為零B．當磁通量減小時，感應電動勢也減小C．當磁通量等于0.5Φm時，感應電動勢為0.5EmD．角速度ω＝eq\f(Em,Φm)D[由交變電流的產(chǎn)生原理可知，感應電動勢與磁通量的改變率有關，與磁通量的大小無關．磁通量最大時，感應電動勢為零；而磁通量為零時，感應電動勢最大且Em＝BSω＝Φmω，故選項D正確．]6.如圖所示，虛線OO′的左邊存在著方向垂直于紙面對里的勻強磁場，右邊沒有磁場．單匝矩形線圈abcd的對稱軸恰與磁場右邊界重合，線圈平面與磁場垂直．線圈沿圖示方向繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(即ab邊先向紙外、cd邊先向紙里轉(zhuǎn)動)，規(guī)定沿a→b→c→d→a方向為感應電流的正方向．若從圖示位置起先計時，下圖中四個圖象能正確表示線圈內(nèi)感應電流i隨時間t改變規(guī)律的是()ABCDB[在0～eq\f(T,4)內(nèi)，ab一側(cè)的線框在磁場中繞OO′轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式溝通電，電流方向由楞次定律推斷為dcba且越來越大.eq\f(T,4)～eq\f(T,2)內(nèi)，ab一側(cè)線框在磁場外，而dc一側(cè)線框又進入磁場產(chǎn)生溝通電，電流方向為dcba且越來越小，以此類推，可知i-t圖象正確的為B.]二、非選擇題(14分)7．一臺發(fā)電機產(chǎn)生的按正弦規(guī)律改變的感應電動勢的最大值為311V，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度是100πrad/s.(1)寫出感應電動勢的瞬時值表達式；(2)若該發(fā)電機只與含電阻的負載組成閉合電路，電路中的總電阻為100Ω，試寫出通過負載的電流的瞬時值表達式．在t＝eq\f(1,120)s時電流的瞬時值為多少？[解析](1)因為電動勢的最大值Em＝311V，角速度ω＝100πrad/s，所以電動勢的瞬時值表達式是e＝311sin100πt(V)．(2)依據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值為：Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(311,100)A＝3.11A所以通過負載的電流的瞬時值表達式是i＝3.11sin100πt(A)．當t＝eq\f(1,120)s時，電流的瞬時值為：i＝3.11sin(100π×eq\f(1,120))A＝3.11×eq\f(1,2)A＝1.555A.[答案](1)e＝311sin100πt(V)(2)i＝3.11sin100πt(A)1.555A[實力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．(多選)圖甲是小型溝通發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，?為溝通電流表．線圈繞垂直于磁場方向的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置起先計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間改變的圖象如圖乙所示．以下推斷正確的是()甲乙A．通過電阻R的電流的最大值為10eq\r(2)AB．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/sC．0.01s時線圈平面與磁場方向平行D．0.02s時電阻R中電流的方向自右向左AC[從交變電流圖象獲得交變電流的最大值、有效值．依據(jù)i-t圖象可知，電流最大值Im＝10eq\r(2)A，有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝10A，A選項正確；交變電流的周期T＝2×10－2s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s.從圖示位置起先轉(zhuǎn)動時，經(jīng)0.01s線圈回到水平狀態(tài)，線圈平面與磁場方向平行．依據(jù)右手定則，在0.02s時，線圈經(jīng)過一個周期，即在圖示位置，電阻R中的電流方向自左向右，因此選項A、C正確．]2．如圖所示，單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(俯視圖中沿逆時針的方向)，某時刻磁感線與線圈平面所成的銳角為30°，從今時起先計時，通過邊AB的電流i隨時間t改變的圖線是(以A→B→C→D→A為電流正方向)()ABCDD[依據(jù)楞次定律可知，線圈在起先轉(zhuǎn)動的一小段時間內(nèi)磁通量增大產(chǎn)生負向電流，選項A、C錯誤；當線圈轉(zhuǎn)動六分之一周期后，處于中性面，磁通量最大，電動勢為零，感應電流為零，選項D正確，B錯誤．]3．如圖甲所示，Ⅰ、Ⅱ兩個并排固定放置的共軸線圈，Ⅰ中通有如圖乙所示的交變電流，下列推斷錯誤的是()甲乙A．在t1到t2時間內(nèi)，Ⅰ、Ⅱ相吸B．在t2到t3時間內(nèi)，Ⅰ、Ⅱ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D[這是一道交變電流與楞次定律相結(jié)合的題目，t1到t2時間內(nèi)，Ⅰ中電流減小，Ⅰ中的磁場穿過Ⅱ并且減小，因此Ⅱ中產(chǎn)生與Ⅰ同向的磁場，故Ⅰ、Ⅱ相吸，A選項正確，同理B選項正確．t1時刻Ⅰ中電流最大，但改變率為零，Ⅱ中無感應電流，故兩線圈間的作用力為零，故C選項正確．t2時刻Ⅰ中電流為零，但此時電流的改變率最大，Ⅱ中的感應電流最大，但相互作用力為零，故D選項錯誤．]4.(多選)一單匝矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸線勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動勢的改變規(guī)律如圖線a所示，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動勢的改變規(guī)律如圖線b所示，以下關于這兩個正弦式交變電流的說法正確的是()A．從圖線可算出穿過線圈磁通量的最大值B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．在圖線a和b中，t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零D．圖線b電動勢的瞬時值表達式為e＝100sineq\f(100π,3)t(V)AD[依據(jù)圖線a：感應電動勢最大值Em＝BSω＝Φmω，因此磁通量最大值Φm＝eq\f(Em,ωa)＝eq\f(EmTa,2π)＝eq\f(3,π)Wb，A正確；線圈先后兩次周期之比eq\f(Ta,Tb)＝eq\f(0.04s,0.06s)＝eq\f(2,3)，eq\f(na,nb)＝eq\f(fa,fb)＝eq\f(Tb,Ta)＝eq\f(3,2)，B錯誤；t＝0時刻感應電動勢為零，線圈與中性面平行，磁通量最大，C錯誤；感應電動勢最大值Em＝BSω，因此eq\f(Ema,Emb)＝eq\f(ωa,ωb)＝eq\f(2πfa,2πfb)＝eq\f(3,2)，即Emb＝eq\f(2,3)Ema＝100V，圖線b的電動勢瞬時值表達式為e＝Embsinωbt＝100sineq\f(100π,3)t(V)，D正確．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)一矩形線圈有100匝，面積為50cm2，線圈內(nèi)阻r＝2Ω，在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場平行時起先計時，已知磁感應強度B＝0.5T，線圈的轉(zhuǎn)速n＝1200r/min，外接一用電器，電阻為R＝18Ω，試寫出R兩端電壓的瞬時值表達式．[解析]角速度ω＝2πn＝40πrad/s，最大值Em＝nBSω＝100×0.5×50×10－4×40πV＝10πV線圈中感應電動勢e＝Emcosωt＝10πcos(40πt)V由閉合電路歐姆定律i＝eq\f(e,R＋r)故R兩端電壓u＝Ri＝9πcos(40πt)V.[答案]u＝9πcos(40πt)V6.(14分)如圖所示，在勻強磁場中有一個“Ω”形導線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動，已知勻強磁場的磁感應強度B＝eq\f(5\r(2),π)T，線框的CD邊長為l1＝20cm，CE、DF邊長均為l2＝10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s.若從圖示位置起先計時：(1)寫出線框中感應電動勢的瞬時值表達式；(2)在e-t坐標系中作出線框中感應電動勢隨時間改變關系的圖象．[解析](1)線框轉(zhuǎn)動，起先計時的位置為線圈平面與磁感線平行的位置，產(chǎn)生的交變電流按余弦規(guī)律改變，在t時刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt