2022年新教材物理人教版選擇性必修課后提升訓(xùn)練1交變電流

第三章交變電流1.交變電流課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.如圖所示,線圈中不能產(chǎn)生交變電流的是()解析B、C、D中線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向均發(fā)生變化,故能產(chǎn)生交變電流,A中不產(chǎn)生交變電流。答案A2.(多選)線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢e=10sin(20πt)V,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=0.4s時,e有最大值102V解析由電動勢的瞬時值表達(dá)式可知從線圈位于中性面時開始計時,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=0.4s時,e=10sin(20πt)V=10×sin(20π×0.4)V=0,D錯誤。答案AB3.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邊離開紙面向外運動,若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流方向為正,則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像是下圖中的()解析分析交變電流的圖像問題應(yīng)注意圖線上某一時刻對應(yīng)線圈在磁場中的位置,將圖線描述的變化過程對應(yīng)到線圈所處的具體位置是分析本題的關(guān)鍵,線圈在圖示位置時磁通量為零,但感應(yīng)電流為最大值;再由楞次定律可判斷線圈在轉(zhuǎn)過90°的過程中,感應(yīng)電流方向為正,故選項C正確。答案C4.線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示,由圖可知()A.在A、C時刻線圈處于中性面位置B.在B、D時刻穿過線圈的磁通量為零C.從A時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為πD.若從O時刻到D時刻經(jīng)過0.02s,則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次解析A、C時刻感應(yīng)電流最大,線圈位置與中性面垂直,B、D時刻感應(yīng)電流為零,線圈在中性面,此時磁通量最大。從A時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過角度為3π2。若從O時刻到D時刻經(jīng)過0.02s,即線圈轉(zhuǎn)動一周用時0.02s,且在這個時間內(nèi)電流方向改變2次,則在1s內(nèi)交變電流的方向改變10.02×2=100(答案D5.(多選)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的變化圖像如圖所示,則下列說法中正確的是()A.t=0時,線圈平面與中性面平行B.t=0.01s時,穿過線圈平面的磁通量的變化率最大C.t=0.02s時,線圈中有最大感應(yīng)電動勢D.t=0.025s時,線圈中有最大感應(yīng)電流解析當(dāng)Φ=Φmsinωt時,感應(yīng)電動勢e=Emcosωt,當(dāng)t=0時,Φ=0,線圈平面與中性面垂直,線圈中有最大的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,此類時刻還有0.01s、0.02s、0.03s,而感應(yīng)電動勢最大時,磁通量的變化率也最大。t=0.025s時,感應(yīng)電動勢為零,故選項B、C正確。答案BC6.一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示,其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極,它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形線圈,線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場。若從圖甲所示位置開始計時,此時電動勢為正值,下列圖中能正確反映線圈轉(zhuǎn)動一周時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的是()解析由于磁場為沿半徑的輻向磁場,可以認(rèn)為磁感應(yīng)強度的大小不變,線圈始終垂直切割磁感線,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變,由于每個周期磁場方向要改變兩次,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向也要改變兩次,選項D正確。答案D7.如圖所示為演示用的手搖發(fā)電機模型,勻強磁場磁感應(yīng)強度B=0.5T,線圈匝數(shù)N=50,每匝線圈面積為0.48m2,轉(zhuǎn)速為150r/min,在勻速轉(zhuǎn)動過程中,從圖示位置開始計時。(1)寫出交變感應(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式;(2)畫出e-t圖線。解析(1)從線圈平面經(jīng)過中性面開始計時,線圈在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過角度ωt,則感應(yīng)電動勢瞬時值e=Emsinωt,其中Em=NBSω由題意知N=50,B=0.5Tω=2π×15060rad/s=S=0.48m2則Em=NBSω=50×0.5×0.48×5πV=188V所以e=188sin(5πt)V(2)根據(jù)交變電流的表達(dá)式畫圖線時,最大值是正弦圖線的峰值,由縱軸上的刻度值標(biāo)出,交變電流的周期與正弦圖線的周期相對應(yīng),ω=2πT,T=2πω=0.4s,而周期由時間軸上的刻度值標(biāo)出,答案(1)e=188sin(5πt)V(2)見解析圖能力提升1.甲如圖甲所示,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。若從圖示位置開始計時,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)電流隨時間變化的圖像是圖乙中的()乙解析若從圖示位置開始計時,在線圈轉(zhuǎn)動90°的過程中,只有ab邊切割磁感線,相當(dāng)于向右切割,故感應(yīng)電流的方向為a→d→c→b→a,為負(fù)方向,大小相當(dāng)于半個線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,但還是正弦的形式,這一部分A、B的表示都是正確的;在線圈轉(zhuǎn)動90°到180°的過程中,只有cd邊切割磁感線,相當(dāng)于向左切割,故感應(yīng)電流的方向為a→d→c→b→a,為負(fù)方向,大小相當(dāng)于半個線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,但還是正弦的形式,這一部分B項表示的方向是不正確的;再按同樣的方法繼續(xù)分析可以得到A項是正確的。答案A2.(多選)如圖甲所示為一個矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。線圈內(nèi)磁通量隨時間t變化如圖乙所示,則下列說法中正確的是()A.t1時刻線圈中的感應(yīng)電動勢最大B.t2時刻ab的運動方向與磁場方向垂直C.t3時刻線圈平面與中性面重合D.t4、t5時刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同解析t1時刻通過線圈的Φ最大,磁通量變化率ΔΦΔt最小,此時感應(yīng)電動勢為零,A錯;在t2、t4時刻,線圈中的感應(yīng)電動勢為Em,此時ab、cd的運動方向垂直于磁場方向,B正確;t1、t3、t5時刻,Φ最大,ΔΦΔt=0,此時線圈平面垂直于磁場方向,與中性面重合,C正確;t答案BC3.(多選)如圖甲所示,在勻強磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速,繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線a、b所示,則()A.兩次t=0時刻線圈平面均與中性面重合B.曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25HzD.曲線b表示的交變電動勢最大值為10V解析t=0時刻,兩次產(chǎn)生的交變電流的電動勢瞬時值均為零,因此線圈平面均與中性面重合,A正確;圖中a、b對應(yīng)的周期之比為2∶3,因此線圈轉(zhuǎn)速之比na∶nb=1Ta∶1Tb=3∶2,B錯誤;a線表示的交變電動勢的頻率為fa=1Ta=14×10-2Hz=25Hz,C正確;a線對應(yīng)線圈相應(yīng)的電動勢的最大值Eam=NBS·2πTa,由圖像知Eam=15V,b答案ACD4.交流發(fā)電機在工作時電動勢為e=Emsinωt,若將發(fā)電機的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,同時將線圈所圍面積變?yōu)樵瓉淼?2,其他條件不變,則其電動勢變?yōu)?A.e'=Emsinωt2 B.e'=2EmsinC.e'=Emsin2ωt D.e'=Em2sin2解析交變電壓的瞬時值表達(dá)式e=Emsinωt,而Em=NBSω,當(dāng)ω變?yōu)樵瓉淼?倍而S變?yōu)樵瓉淼?2時,Em不變,故C答案C5.(多選)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)律如圖所示,下列結(jié)論正確的是(π取3.14)()A.在t=0.1s和t=0.3s時,電動勢最大B.在t=0.2s和t=0.4s時,電動勢改變方向C.電動勢的最大值是157VD.在t=0.4s時,磁通量變化率達(dá)最大,其值為3.14Wb/s解析由Φ-