高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流巩固练习

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流巩固练习，共5页。试卷主要包含了答案等内容，欢迎下载使用。


2．(多选)线圈在匀强磁场中转动产生电动势e＝10sin20πtV，则下列说法正确的是( )
A．t＝0时，线圈平面位于中性面
B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大
C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速率最大
D．t＝0.4s时，e有最大值为10eq \r(2)V
3.
如图所示，边长为L、阻值为R的正方形单匝金属线圈abcd从图示位置(线圈平面与纸面相平行)开始绕通过b、d两点的轴EF以角速度ω匀速转动，EF的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，右侧没有磁场，下列说法正确的是( )
A．在图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
B．从图示位置转出磁场的过程中，线圈中产生a→d→c→b→a方向的感应电流
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为eq \f(1,2)BL2ω
D．线圈中产生的感应电动势的最大值为BL2ω
4．交流发电机在工作时电动势为e＝Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为( )
A．e′＝Emsineq \f(ωt,2)B．e′＝2Emsineq \f(ωt,2)
C．e′＝Emsin2ωtD．e′＝eq \f(Em,2)sin2ωt
5.
(多选)如图所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，绕对称轴OO′匀速转动，角速度为ω.空间中只有OO′左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.若闭合线圈的总电阻为R，则( )
A．线圈中电动势的最大值为eq \f(\r(2),2)NBL2ω
B．线圈中电动势的最大值为eq \f(1,2)NBL2ω
C．在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流
D．当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为eq \f(1,2)BL2
6．一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为e＝10eq \r(2)sin4πt(V)，则( )
A．该线圈转动的角速度为4rad/s
B．零时刻线圈平面与磁场垂直
C．t＝0.25s时，e达到最大值
D．在1s时间内，线圈中电流方向改变10次
7.
如图所示，矩形线圈匝数N＝100匝，ab＝30cm，ad＝20cm，匀强磁场磁感应强度B＝0.8T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100πrad/s，试求：
(1)穿过线圈的磁通量最大值Φm为多大？
(2)线圈产生的感应电动势最大值Em为多大？
(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式？
(4)从图示位置开始匀速转动30°过程中，线圈中产生的平均电动势为多少？
8.
如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝eq \f(\r(2),π)T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路电阻R＝4Ω.求：
(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值．
(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，感应电动势的瞬时值表达式．
(3)由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值．
(4)线圈从开始计时经eq \f(1,6)s时线圈中的感应电流的瞬时值．
(5)电阻R两端电压的瞬时值表达式．
9.
如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，AB轴与磁场方向垂直，已知匀强磁场的磁感应强度B＝eq \f(5\r(2),π)T，线框的CD边长为20cm，CE、DF长均为10cm，转速为50rad/s.从图示位置开始计时．
(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)在e­t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的图像．
微点2 交变电流的瞬时值和最大值
1．答案：A
解析：线圈在匀速磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦式交变电动势为e＝BSωsinωt，由这一原则判断，A图符合要求；B图中的转轴不在线圈所在平面内；C图中产生的是余弦式交变电流；D图转轴与磁场方向平行，而不是垂直，且碰通量不变，不能产生感应电流．故A正确．
2．答案：AB
解析：由电动势的瞬时值表达式可知，计时是从线圈位于中性面时开始的，即t＝0时，e＝0，此时线圈平面位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为0，A、B对，C错；当t＝0.4s时，代入得e＝10sin20πtV＝10×sin (20π×0.4)V＝0，D错．
3．答案：C
解析：图示位置线圈与磁场方向垂直，磁通量最大，但此时没有任何边切割磁感线，则感应电动势为0，由法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率也为零，故A错误；从图示位置转出磁场的过程中，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，线圈中产生a→b→c→d→a方向的感应电流，故B错误；线圈中产生的感应电动势的最大值为Emax＝eq \f(BL2ω,2)，故C正确，D错误．
4．答案：C
解析：本题考查交变电压的瞬时值表达式e＝Emsinωt，而Em＝NBSω，当ω加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C.
5．答案：BD
解析：最大值Em＝eq \f(1,2)NBL2ω，A错误，B正确；在线圈转动的过程中，线圈始终有一半在磁场中运动，不会有一半时间没有电流，C错误；题图中所示位置中，穿过线圈的磁通量为eq \f(1,2)BL2，D正确．
6．答案：B
解析：从交变电动势的瞬时表达式为e＝10eq \r(2)sin4πtV，可知电动势的最大值Em＝10eq \r(2)V，线圈转动的角速度ω＝4πrad/s，所以A错误；零时刻，将t＝0代入交变电动势的瞬时表达式得电动势为0，则此时线圈处于中性面，线圈平面与磁场垂直，B正确；将t＝0.25s代入交变电动势的瞬时表达式e＝10eq \r(2)sin4πt(V)＝10eq \r(2)sinπ(V)＝0，e达到最小值，C错误；根据交变电动势的频率f＝eq \f(ω,2π)＝2Hz，则在1s时间内线圈转过2周，转1周电流方向改变2次，则在1s时间内线圈中电流方向改变4次，D错误．
7．答案：(1)0.048Wb (2)480πV (3)e＝480πcs100πt(V) (4)1440V
解析：(1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值，为：Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2Wb＝0.048Wb；
(2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值，为：Em＝NBSω＝480πV；
(3)从图示位置开始计时，电动势的瞬时表达式为：e＝Emcsωt＝480πcs100πt(V)；
(4)根据法拉第电磁感应定律得：eq \(E,\s\up6(－))＝eq \f(NΔΦ,Δt)＝eq \f(N（BSsin30°－0）,\f(30°,360°)·\f(2π,ω))＝1440V．
8．答案：(1)2eq \r(2)V (2)e＝2eq \r(2)cs2πt(V) (3)eq \f(\r(6),5)A
(4)eq \f(\r(2),5)A (5)uR＝eq \f(8\r(2),5)cs2πt(V)
解析：(1)设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为Em，则Em＝nBL2ω＝100×eq \f(\r(2),π)×0.12×2πV＝2eq \r(2)V.
(2)从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcsωt＝2eq \r(2)cs2πt(V).
(3)从题图所示位置转过30°角时感应电动势的瞬时值
e′＝2eq \r(2)cs30°V＝eq \r(6)V，
则电路中电流的瞬时值为i＝eq \f(e′,R＋r)＝eq \f(\r(6),5)A.
(4)t＝eq \f(1,6)s时，e″＝2eq \r(2)cs (2π×eq \f(1,6)) V＝eq \r(2)V，
对应的电流的瞬时值i′＝eq \f(e″,R＋r)＝eq \f(\r(2),5)A.
(5)由欧姆定律，得uR＝eq \f(e,R＋r)R＝eq \f(8\r(2),5)cs2πt(V).
9．答案：(1)e＝10eq \r(2)cs100πt(V) (2)图见解析
解析：(1)开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转过的角度为ωt，此时刻，e＝Bl1l2ωcsωt，即e＝BSωcsωt.其中B＝eq \f(5\r(2),π)T，S＝0.1×0.2m2＝0.02m2，ω＝2πn＝2π×50rad/s＝100πrad/s，故e＝eq \f(5\r(2),π)×0.02×100πcs100πt(V)＝10eq \r(2)cs100πt(V).
(2)T＝eq \f(2π,ω)＝0.02s，线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示．