新教材2023年秋高中物理課時分層作業(yè)9交變電流新人教版選擇性必修第二冊

課時分層作業(yè)(九)交變電流題組一正弦交變電流的產(chǎn)生1．關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交變電流，以下說法正確的是()A．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動勢方向不變B．線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次D．線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次2．(2022·汪清第六中學(xué)高二期末)如圖所示，線圈勻速轉(zhuǎn)動或勻速直線運(yùn)動，能產(chǎn)生交變電流的是()ABCD題組二對交變電流的變化規(guī)律的理解3．如圖所示，一單匝矩形線圈abcd，已知ab邊長為l1，bc邊長為l2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動，則t時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為()A．0.5Bl1l2ωsinωt B．0.5Bl1l2ωcosωtC．Bl1l2ωsinωt D．Bl1l2ωcosωt4．(2022·杭州高二檢測)在勻強(qiáng)磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，穿過該線圈的磁通量隨時間按正弦規(guī)律變化。則()A．t＝0時，線圈位于中性面位置B．t＝0.5s時，線圈中的磁通量變化率為零C．t＝0.8s時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢處于減小的過程中D．t＝1.0s時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零5．某交流發(fā)電機(jī)在工作時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e＝Emsinωt，若將電樞的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時將電樞所圍的面積減小一半，其他條件不變，則其感應(yīng)電動勢變?yōu)?)A．e＝Emsinωt2 B．e＝2EmsinC．e＝Emsin2ωt D．e＝2Emsin2ωt題組三交變電流的圖像6．一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場中。通過線圈的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是()A．t1、t3時刻通過線圈的磁通量的變化率最大B．t1、t3時刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C．t2、t4時刻穿過線圈的磁通量最大D．t2、t4時刻線圈中感應(yīng)電動勢最小7．線圈在勻強(qiáng)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和C時刻線圈處于中性面位置B．在B和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π弧度D．在A和C時刻磁通量變化率的絕對值最大8．已知矩形線圈在勻強(qiáng)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像如圖甲所示，則下列說法正確的是()A．t＝0時刻線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時刻Φ的變化率達(dá)最大C．t＝0.02s時刻感應(yīng)電動勢達(dá)到最大D．該線圈相應(yīng)的感應(yīng)電動勢圖像如圖乙所示9．一臺發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，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沿半徑方向的輻向磁場。從如圖所示位置開始計時，規(guī)定此時電動勢為正值，選項圖中能正確反映線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的是()ABCD10．(多選)如圖所示，abcd為一邊長為l、匝數(shù)為N的正方形閉合線圈，繞對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω。空間中只有OO′左側(cè)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。若閉合線圈的總電阻為R，則()A．線圈中電動勢的最大值為22NBl2B．線圈中電動勢的最大值為12NBl2C．在線圈轉(zhuǎn)動一圈的過程中，線圈中有一半時間沒有電流D．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖中所處的位置時，穿過線圈的磁通量為12Bl11．某興趣小組設(shè)計了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角均為α＝49π，磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，bc和ad邊同時進(jìn)入磁場。在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R(1)線圈切割磁感線時，感應(yīng)電動勢的大小Em；(2)線圈切割磁感線時，bc邊所受安培力的大小F。12．如圖所示，一半徑為r＝10cm的圓形線圈共100匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5π2T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的中心軸線OO′以n＝600r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面位置(圖中位置(1)寫出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動勢的瞬時值表達(dá)式；(2)求線圈從圖示位置開始在160s(3)求線圈從圖示位置開始在160s時間課時分層作業(yè)(九)12345678910CDDBCBDBDBD1．C[線圈轉(zhuǎn)至中性面時，線圈平面垂直于磁感線，磁通量最大，但磁通量的變化率、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零，電流方向恰好發(fā)生變化，因此，線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流時，每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變兩次，只有C正確。]2．D[選項A圖中，轉(zhuǎn)軸與磁場平行，線圈中磁通量不會發(fā)生變化，故沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A錯誤；選項B圖中，根據(jù)E=Blv，可知產(chǎn)生的是恒定電流，不會產(chǎn)生交變電流，故B錯誤；選項C圖中，穿過閉合回路的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故C錯誤；選項D圖中，線圈沿垂直磁場的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，可以產(chǎn)生交變電流，故D正確。]3．D[線圈從題圖所示位置開始轉(zhuǎn)動，電動勢瞬時值的表達(dá)式為e=Emcosωt，由題意知Em=BSω=Bl1l2ω，所以e=Bl1l2ωcosωt。故選D。]4．B[t=0時，線圈位于和中性面垂直的位置，A錯誤；t=0.5s時，線圈中的磁通量變化率為零，B正確；t=0.8s時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢處于增大的過程中，C錯誤；t=1.0s時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，D錯誤。]5．C[感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式e=Emsinωt，而Em=NBSω，轉(zhuǎn)速提高一倍，則ω提高一倍，當(dāng)ω加倍而S減半時，Em不變，故正確答案為C。]6．B[由題圖乙可知，t1、t3時刻通過線圈的磁通量Φ最大，磁通量變化率ΔΦΔt=0，此時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零，線圈中感應(yīng)電流方向改變，A錯誤，B正確；t2、t4時刻穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，C、7．D[當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中處于中性面位置時，磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，B、D兩時刻線圈位于中性面位置。當(dāng)線圈平面與磁感線平行時，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，A、C時刻線圈平面與磁感線平行，D正確，A、B錯誤；從A時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為3π2弧度，C錯誤。8．B[t=0時刻磁通量最大，線圈位于中性面位置，故A錯誤；t=0.01s時刻磁通量為零，線圈位于垂直中性面的位置，電動勢最大，磁通量的變化率最大，故B正確；t=0.02s時刻磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，故C錯誤；感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比，電動勢隨時間變化的圖像為正弦曲線，D錯誤。]9．D[由于磁場為沿半徑的輻向磁場，可以認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)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。]10．BD[最大值Em=12NBl2ω，A錯誤，B正確；在線圈轉(zhuǎn)動的過程中，線圈始終有一半在磁場中運(yùn)動，不會有一半時間沒有電流，C錯誤；題圖中所示位置中，穿過線圈的磁通量為12Bl2，D11．解析：(1)bc、ad邊的運(yùn)動速度v=ωl感應(yīng)電動勢Em=4NBlv解得Em=2NBl2ω。(2)電流Im=Emr+R，安培力F=解得F=4N答案：(1)2NBl2ω(2)412．解析：線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸線勻速轉(zhuǎn)動時，線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦式交變電動勢。當(dāng)線圈平面在中性面時開始計時，其表達(dá)式為e=Emsinωt，而在某段時間內(nèi)的平均電動勢可根據(jù)E=NΔΦ(1)e=Emsi