第5章第一節(jié)交變電流練習(xí)題及答案解析

1、第5章第一節(jié)交變電流練習(xí)題及答案解析 同步測控1 . （2011年龍巖高二檢測）甲、乙兩電路中電流與時間關(guān)系如圖51 12所示，屬于交變電流的是（）A.甲、乙都是C.乙是甲不是甲圖 51 12B.甲是乙不是D.甲、乙都不是解析：選 B.甲圖電流大小不變、方向變化，是交流電，乙圖大小變化、方向不變，是直流 電，故選B.2 .在圖51 13中，不能產(chǎn)生交變電流的是 （）冒、咖料嚏留0 口程AHCD圖 5-1-13解析：選A.矩形線圈繞著垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運動就產(chǎn)生交流電，而 A圖中 的轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行，線圈中無電流產(chǎn)生，所以選 A.3 .交流發(fā)電機在工作時的電動勢e= Emsin c

2、o t若將線圈匝數(shù)、線圈面積都提高到原來的兩倍，其他條件不變，則電動勢變?yōu)椋ǎ〢. e=2EmsincotB. e= 4Emsin w tC. e=2Emsin w tD. e=4Emsin w t解析：選B.由電動勢最大值表達式Em=NBSco , N、S變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t最大值變?yōu)?Em,故B正確.4.矩形線圈的匝數(shù)為 50匝，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通 量隨時間的變化規(guī)律如圖 51 14所示.下列結(jié)論正確的是 （）圖 5 1 14A.在t= 0.1 s和t= 0.3 s時，電動勢最大B.在t=0.2 s和t=0.4 s時，電動勢改變方向C.電動勢的最大值是 1

3、57 VD.在t=0.4 s時，磁通量變化率最大，其值為 3.14 Wb/s解析：選CD.在t=0.1 s和t=0.3 s時，矩形線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為0,電動勢為0,此時電動勢改變方向.故 A、B錯誤.由圖象可知，周期為0.4 s,故角速度 2 71_. b , 一_. = =5k,而取大電動勢為 Em = nBSw = 157 V, C正確.在t= 0.4 s時，磁通量為 0,磁通量變化率最大，其值為3.14 Wb/s.故D正確.5. （2009年高考天津卷）如圖5-1- 15所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框 abcd全部處于磁感應(yīng)強度 為B的水平勻強磁場中，線框面積為 S,電阻為R

4、.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角 速度勻速轉(zhuǎn)動，線框從中性面開始轉(zhuǎn)過 2%勺過程中，求通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q.小必X X X ； X XX XI x |fX XX if X X ； X X圖 5 1 15解析： q= I At= -zz-/t = -=-. R RR答案:BS 課時訓(xùn)練一、選擇題1.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中不正確的是（）A.在中性面時，通過線圈的磁通量最大B.在中性面時，感應(yīng)電動勢為零C.穿過線圈的磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零D.線圈每通過中性面一次，電流方向改變一次解析：選C.由中性面的特點可知，應(yīng)選為 C.2 .線圈在勻強磁場中

5、轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電動勢e= 10sin20 hV,則下列說法正確的是（）A. t=0時，線圈平面位于中性面B. t=0時，穿過線圈的磁通量最大C. t=0時，導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大D. t=0.4 s時，e有最大值1班V解析：選AB.由電動勢的瞬時值表達式，計時從線圈位于中性面時開始，所以t=0時，線圈平面位于中性面，磁通量為最大，但此時導(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 錯誤.當(dāng) t=0.4 s 時，e= 10sin20 大=10Xsin（20 米 0.4） V = 0, D錯誤.3 . （2011年雅安高二檢測）一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)

6、的固定軸轉(zhuǎn)動.線圈中的感應(yīng)電動勢 e隨時間t的變化如圖5116所示.下面說法中正確的是（）圖 5-1-16A . t1時刻通過線圈的磁通量為零B. t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C. t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D.每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大解析：選D.t1、t3時刻感應(yīng)電動勢為零， 線圈位于中性面位置， 所以穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零， A、C錯誤；t2時刻感應(yīng)電動勢最大，線圈位于中性面的垂面位置， 穿過線圈的磁通量為零， B錯誤；由于線圈每過一次中性面時，穿過線圈的磁通量的絕對 值最大，e變換方向，所以D正確.4.閉合線圈在勻強磁場中

7、勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的正弦式交變電流 i=Imsin 3 t若保持其他條件不變，使線圈的匝數(shù)和轉(zhuǎn)速各增加1倍，則電流的變化規(guī)律為 （）A. i = Imsin w tB. i = Imsin 2 w tC. i = 2Imsin cotD. i = 2I msin 2 cot解析：選D.由電動勢的最大值知，最大電動勢與角速度成正比，與匝數(shù)成正比，所以電動勢最大值為4Em,匝數(shù)加倍后，其電阻也應(yīng)該加倍，此時線圈的電阻為2R,根據(jù)歐姆定律可得電流的最大值為Im = OD = 21 m ,因此，電流的變化規(guī)律為i = 2I msin 2 co t2R5.如圖5-1-17所示是一多匝線圈在勻強磁場中繞垂直

8、于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的圖象，根據(jù)圖象可知（）圖 5-1-17A.此感應(yīng)電動勢的瞬時表達式為e= 200sin0.02tB.此感應(yīng)電動勢的瞬時表達式為e= 200sin100 t%C. t=0.01 s時，穿過線圈的磁通量為零D. t=0.02 s時，穿過線圈的磁通量的變化率最大答案：B6 .一只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變化的圖象如圖51 18所示.則下列說法中正確的是（）圖 5-1-18A. t=0時刻，線圈平面與中性面垂直B. t= 0.01 s時刻，的變化率最大C. t=0.02 s時刻，感應(yīng)電動勢達到最大 D.該線圈轉(zhuǎn)動的角速

9、度為50兀rad/s解析：選BD.由圖象可知t=0、0.02 s、0.04 s時刻線圈平面是中性面位置，最大.號 =0,故E = 0.t=0.01 s、0.03 s、0.05 s時刻線圈平面與磁感線平行，最小，號最大，故E最大，從圖象可知，交變電流變化的周期T = 0.04 s,則0=27= 50 71 rad/s所以B和D正確.7 .（2011年包頭高二檢測）如圖51 19所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻 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（ab向紙外，cd向紙內(nèi)）.若從圖所示位置開始計時，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(yīng)電流隨

10、時間變化的圖象是圖中的（）圖 5-1-19圖 51 20解析：選 A.由題意知線圈總有一半在磁場中做切割磁感線的勻速轉(zhuǎn)動，所以產(chǎn)生的仍然是 正弦交變電流，只是最大值為全部線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值 的一半，所以選項 B、C錯誤.再由右手螺旋定則可以判斷出A選項符合題意.Pl和8 .如圖5-1-21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P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時圖 5-1-21A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞 P2轉(zhuǎn)動時的電流8 .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

11、相同，都是a-b-c- dD.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力大于繞 P2轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力 解析：選 A.如圖所示，設(shè) ab=l1，ad= 12, O1a=r1, O1d=r2.線圈繞Pi /P1軸轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 e1=B11v=B1112co.線圈繞P2軸轉(zhuǎn)動時，工f產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 e2= Bl 1r1Bl 1r2即e1 = e2,所以i1 = i2,故選曬 q項A對B錯.由右手螺旋定則可知，線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時電流的方_向相同，均是 a一d一c一b方向，故選項 C錯，再根據(jù)安培力公式可卜 仇 工知F安=8111,即安培力相同，D錯.9 .如圖5- 1 22甲所示，a

12、、b為兩個并排放置的共軸線圈，a中通有如圖乙所示的交變電流，則下列判斷錯誤的是 （）s= -i r- 11Si r-si i jJ-11b乙圖 5-1-22A .在t1至1J t2時間內(nèi)，a、b相吸 B.在t2至1Jt3時間內(nèi)，a、b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：選D.t1到t2時間內(nèi)，a中電流減小，a中的磁場穿過b且減小，因此b中產(chǎn)生與a同 向的磁場，故a、b相吸，A選項正確.同理 B選項正確.G時刻a中電流最大，但變化率 為零，b中無感應(yīng)電流，故兩線圈的作用力為零，故C選項正確，t2時刻a中電流為零，但此時電流的變化率最大，b中的感應(yīng)電流最

13、大，但相互作用力為零，故 D選項錯誤.因此，錯誤的應(yīng)是D. 二、非選擇題10 .發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100,邊長為20 cm的正方形線圈，將它置于磁感應(yīng)強度B= 0.05T的勻強磁場中，繞著垂直于磁場方向的軸以 3=100兀rad/s的角速度轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面跟 磁場方向垂直時開始計時.線圈和外電路的總電阻R=10 線圈從計時開始，到轉(zhuǎn)過 60。過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少？ A 一 一 E斛析： E = n又 I = AtR所以，通過線圈某一截面的電荷量 丁t nA及 n A從中性面計時，轉(zhuǎn)過 60。，如圖所示1一=B AS= BS(1 cos 60 ) = 2BSnBS 100 X

14、0.05 X 0.2 X 0.2q= 2R20C= 1X 102c.答案：1X10-2c11.如圖5123所示，勻強磁場 B = 0.1 T,矩形線圈的匝數(shù) N=100,邊長ab=0.2 m, = 0.5 m,以角速度 3= 100兀rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動.當(dāng)線圈通過中性面時開始計時，試 求：線圈中感應(yīng)電動勢的表達式.bc解析：法一：線圈經(jīng)過時間邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢cdt轉(zhuǎn)過的角度 0= coi；這時bc和da邊不切割磁感線，ab和 eab= ad= NBab vsin w tadbc其中 V = w= co22ad所以 e= eab+ ecd = 2eab= 2NBw ab -2-

15、sin 3 t= NBSw sin c tEm= NBSco = 100X 0.1 X 0.1X 100 兀 V 314 V e=314sin100 ttV.法二：感應(yīng)電動勢的瞬時值e=NBSj since t,由題可知：S= ab bc=0.2X0.5 m2=0.1 m2Em= NBSco = 100X 0.1 X 0.1X 100 兀 V= 314 V所以 e= 314sin100 疝 V.答案：e= 314sin100 疝 V12.如圖51 24所示，線圈的面積是0.05 m2,共100匝，線圈電阻為1 Q,外接電阻=9勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B = 1T,當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時，求：xX XX Itn圖 5-1-24(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式. (2)線圈車專了 30 s時