高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流复习练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流复习练习题，共6页。
交变电流 1．下列关于交流发电机的叙述正确的是(　　)A．交流发电机将电能转化为机械能B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必须旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生交流电C．交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电D．在交流发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一个边都切割磁感线解析：选C　交流发电机将机械能转化为电能，A错误；交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈既可以作为定子，也可以作为转子，定子和转子相对转动就可以产生交流电，B错误；交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电，C正确；在交流发电机线圈转动的过程中，并不是线圈的每一条边都切割磁感线，D错误。2．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是(　　)A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C．t2、t4时刻通过线圈的磁通量最大D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小解析：选B　t1、t3时刻通过线圈的磁通量Φ最大，磁通量变化率为零，此时感应电动势、感应电流均为零，线圈中感应电流方向改变，选项A错误，选项B正确；t2、t4时刻通过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，选项C、D错误。3．[多选]某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断(　　)A．在A和C时刻线圈处于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C．从A→D时刻线圈转过的角度为πD．若从O→D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次解析：选CD　由题图可知，在O、B、D时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零。故A、B错误。从A到D时刻，线圈旋转周，转过的角度为π；如果从O到D时刻历时0.02 s，线圈转动1周，则1 s内线圈转动50周，100次经过中性面，交变电流的方向改变100次。故C、D正确。4．一矩形线圈abcd如图所示，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为(　　)A．0.5Bl1l2ωsin ωt　　　 B．0.5Bl1l2ωcos ωtC．Bl1l2ωsin ωt D．Bl1l2ωcos ωt解析：选D　因为开始时刻线圈平面与磁感线平行，即线圈从垂直于中性面的位置开始运动，所以开始时刻线圈中感应电动势最大，为Em＝Bl1l2ω，感应电动势的表达形式应为余弦函数形式。因此在t时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2ω cos ωt，故正确选项为D。5．[多选]如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动。当线圈平面转到图示位置与磁场方向平行时(　　)A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈分别绕P1和P2转动时的电流的方向相同，都是a→d→c→bD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析：选AC　产生交变电流的条件是轴和磁感线垂直，与轴的位置和线圈形状无关，线圈abcd分别绕轴P1、P2转动，转到图示位置时产生的电动势E＝NBSω，由I＝可知，此时I相等，故选项A正确，选项B错误；由右手定则可知，电流方向为a→d→c→b，故选项C正确；dc边受到的安培力F＝BldcI，故F一样大，选项D错误。6．如图所示，在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO′轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，不可行的方法是(　　)A．只将线圈的转速减半B．只将线圈的匝数减半C．只将匀强磁场的磁感应强度减半D．只将线圈的边长减半解析：选B　由Im＝，Em＝NBSω，ω＝2πn得Im＝，故A、C可行；电阻R与匝数有关，当匝数减半时电阻R也随之减半，则Im不变，故B不可行；当线圈的边长减半时，面积S减为原来的，而电阻减为原来的，故D可行。7．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率为零C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大D．从t＝0.01 s时刻至t＝0.04 s时刻线圈转过的角度是π解析：选D　由题图可知，t＝0、t＝0.02 s、t＝0.04 s时刻线圈平面位于中性面位置，Φ最大，＝0，故E＝0；t＝0.01 s、t＝0.03 s、t＝0.05 s时刻线圈平面与磁感线平行，Φ最小，最大，故E最大；从t＝0.01 s时刻至t＝0.04 s时刻线圈旋转周，转过的角度为π。故A、B、C错误，D正确。8．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示，则下列说法正确的是(　　)A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率达到最大C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大D．该线圈相应的交流电动势图像如图乙所示解析：选B　由题图甲知，当t＝0时，Φ最大，说明线圈平面与中性面重合，故选项A错误；当t＝0.01 s时，Φ＝0，Φ­t图像的切线斜率最大，即Φ的变化率最大，故选项B正确；当t＝0.02 s时，Φ也最大，交流电动势为零，故选项C错误；由以上分析可知，选项D错误。 9．[多选]在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则(　　)A．t＝0.005 s时穿过线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势的最大值为311 VD．线框产生的交变电动势的最大值为622 V解析：选BC　由题图乙可知，该交变电动势的瞬时值表达式为e＝311sin 100πt(V)。t＝0.005 s时感应电动势最大，穿过线框的磁通量变化率最大，选项A错误；t＝0.01 s时交变电动势为零，穿过线框的磁通量最大，线框平面与中性面重合，选项B正确；交变电动势的最大值为311 V，选项C正确，选项D错误。10．大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，如图所示为其原理简图。竖直平面内闭合线圈abcd固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以10π rad/s的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转。现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是(　　)A．该发电机产生的交变电流频率是10 HzB．t＝0时线圈中的电流方向为abcdaC．t＝0.5 s时线圈中的电流方向发生变化D．t＝0.5 s时线圈中的电流最小解析：选B　条形磁铁以10π rad/s的角速度匀速转动，则该交流电的频率f＝＝5 Hz，故A错误；由题图可知，在t＝0时刻穿过线圈的磁通量为0，结合交流电产生的特点可知，t＝0时刻该交流电的瞬时值最大，由题图可知下一时刻穿过线圈的磁通量的方向向里，由楞次定律可知，此时线圈中的电流方向为abcda，故B正确；该交流电的周期T＝ ＝0.2 s，当t＝0.5 s＝2．5T时，线圈处于与中性面垂直的位置，电流值仍然为最大值，不会改变方向，故C、D错误。11．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场方向垂直且始终与金属滑环K相连，cd边与金属滑环L相连。现使矩形线圈以恒定角速度ω从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动。下列说法正确的是(　　)A．线圈中产生的交变电流按正弦规律变化B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大，为Em＝NBSωD．线圈每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为零解析：选C　开始时，线圈平面与磁感线平行，线圈中产生的交变电流按余弦规律变化，选项A错误；由法拉第电磁感应定律可知，线圈转动的角速度越大，产生的交变电动势最大值越大，由欧姆定律可知通过电阻R的电流越大，选项B错误；线圈平面与磁场平行时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，为Em＝NBSω，选项C正确；线圈每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为2BS，选项D错误。12．如图所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框，可绕AB轴转动。已知匀强磁场的磁感应强度B＝ T，线框相邻两边相互垂直，其中CD边长为20 cm，CE、DF长均为   10 cm，角速度为100π rad/s。若从图示CEFD平面平行磁场位置开始计时：(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)求出由图示位置转过30°过程中线框产生的平均电动势；(3)作出线框中感应电动势随时间变化的e­t图像。解析：(1)线框转动，开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，CD边长l1＝20 cm，CE、DF边长l2＝10 cm，在t时刻线框转过的角度为ωt，此时刻e＝Bl1l2ωcos ωt。其中B＝ T，l1×l2＝0.1×0.2 m2＝0.02 m2，故线框感应电动势瞬时值表达式e＝×0.02×100πcos 100πt(V)＝10cos 100πt(V)。(2)线框由题图所示位置转过30°的过程中，ΔΦ＝Bl1l2，Δt＝，则平均电动势＝＝ V。(3)线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示。答案：(1)e＝10cos 100πt(V)　(2) V(3)见解析图