廣西專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章交變電流1交變電流課后訓(xùn)練新人教版選擇性必修第二冊(cè)

1交變電流課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題(第1~5題為單選題,第6~7題為多選題)1.如圖所示的各圖像中表示交變電流的是()答案D解析選項(xiàng)A、B、C的圖像中,圖線都分布在t軸的一側(cè),即電流方向沒有發(fā)生變更,都表示直流;選項(xiàng)D的圖像中,圖線分布在t軸兩側(cè),電流的大小、方向均做周期性變更,是交變電流。故選項(xiàng)D正確。2.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈通過中性面時(shí)()A.線圈平面與磁感線方向平行B.通過線圈的磁通量達(dá)到最大值C.通過線圈的磁通量的變更率達(dá)到最大值D.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值答案B解析當(dāng)線圈通過中性面時(shí),線圈平面與磁感線方向垂直,通過線圈的磁通量達(dá)到最大值,磁通量的變更率為零,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤,B正確。3.磁脈沖傳感器是汽車防抱死剎車(ABS)系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置,它能測(cè)定車輪是否還在轉(zhuǎn)動(dòng)。假如測(cè)出車輪不再轉(zhuǎn)動(dòng),就會(huì)自動(dòng)放松制動(dòng)機(jī)構(gòu),讓輪子仍保持緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。圖甲中,B是一根永久磁鐵,外面繞有線圈,左端靠近一個(gè)鐵質(zhì)齒輪,齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪是同步的。圖乙是車輪轉(zhuǎn)速為n時(shí)輸出電流隨時(shí)間變更的圖像。若車輪轉(zhuǎn)速變?yōu)閚2,則其圖像應(yīng)為下圖中的(答案C解析車輪轉(zhuǎn)速減慢,角速度減小,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電流變小,電流變更的周期變大,選項(xiàng)C正確。4.如圖所示,KLMN是一個(gè)豎直的匝數(shù)為n的矩形導(dǎo)線框,全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框面積為S,電阻為R,MN邊水平,線框繞豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視逆時(shí)針)。當(dāng)MN邊與磁場(chǎng)方向的夾角為30°時(shí)(圖示位置),下列說法正確的是()A.導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的大小是32nBSB.導(dǎo)線框中電流的方向是K→L→M→N→KC.導(dǎo)線框再轉(zhuǎn)過60°時(shí)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流達(dá)到最大值D.導(dǎo)線框旋轉(zhuǎn)過程中穿過導(dǎo)線框的磁通量的變更率恒定答案A解析導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的大小是e=Emcos30°=nBωScos30°=32nBSω,選項(xiàng)A正確。由楞次定律可知,導(dǎo)線框中電流的方向是K→N→M→L→K,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。線框與磁感線平行時(shí)感應(yīng)電流最大,則導(dǎo)線框再轉(zhuǎn)過150°時(shí)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流達(dá)到最大值,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。導(dǎo)線框旋轉(zhuǎn)過程中由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不斷變更,依據(jù)E=nΔΦΔ5.一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。通過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變更規(guī)律如圖乙所示,下列說法正確的是()A.t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變更率最大B.t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向變更C.t2、t4時(shí)刻通過線圈的磁通量最大D.t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小答案B解析t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量Φ最大,磁通量變更率為零,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均為零,線圈中感應(yīng)電流方向變更,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。t2、t4時(shí)刻通過線圈的磁通量為零,磁通量的變更率最大,即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。6.某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示,由圖中信息可以推斷()A.在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置B.在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零C.A→D線圈轉(zhuǎn)過的角度為32D.若O→D歷時(shí)0.02s,則在1s內(nèi)交變電流的方向變更100次答案CD解析由題圖可知,在O、B、D時(shí)刻感應(yīng)電流為零,所以此時(shí)線圈恰好在中性面位置,且穿過線圈的磁通量最大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。在A、C時(shí)刻感應(yīng)電流最大,線圈處于和中性面垂直的位置,此時(shí)穿過線圈的磁通量為零,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。從A到D,線圈旋轉(zhuǎn)34周,轉(zhuǎn)過的角度為32π,故選項(xiàng)C正確。假如從O到D歷時(shí)07.線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e=10sin20πt(V),則下列說法正確的是()A.t=0時(shí),線圈平面位于中性面B.t=0時(shí),穿過線圈的磁通量最大C.t=0時(shí),導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大D.t=0.4s時(shí),e有最大值102V答案AB解析由電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式可知,計(jì)時(shí)從線圈位于中性面時(shí)起先,所以t=0時(shí),線圈平面位于中性面,穿過線圈的磁通量最大,但此時(shí)導(dǎo)線切割磁感線的有效速率為零,選項(xiàng)A、B正確,C錯(cuò)誤。當(dāng)t=0.4s時(shí),解得e=0,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、非選擇題8.如圖所示,線圈abcd的面積是0.05m2,共100匝,線圈的總電阻r=1Ω,外接電阻R=9Ω,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1πT,線圈以角速度ω=100π(1)若線圈經(jīng)過圖示位置(線圈平面與磁感線垂直)時(shí)起先計(jì)時(shí),寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式。(2)寫出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。(3)求線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過π2答案(1)e=500sin100πt(V)(2)i=50sin100πt(A)(3)1000π解析(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=nBSω=100×1π×0.05×100πV=線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e=Emsinωt所以e=500sin100πt(V)。(2)交變電流的最大值Im=EmR+所以電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i=50sin100πt(A)。(3)E=nΔΦ實(shí)力提升一、選擇題(第1~4題為單選題,第5題為多選題)1.對(duì)于如圖所示的電流i隨時(shí)間t做周期性變更的圖像,下列說法正確的是()A.電流大小變更,方向不變,是直流B.電流大小、方向都變更,是溝通C.電流的周期是0.02s,最大值是0.2AD.電流做周期性變更,是溝通答案A解析大小變更,但方向不變的電流為直流,大小變更,方向也變更的為溝通,大小、方向均不變的為恒定電流,選項(xiàng)A正確,B、D錯(cuò)誤。電流的周期是0.01s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。2.如圖甲所示,矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的中心軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從某時(shí)刻起先計(jì)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變更曲線如圖乙所示,若線圈匝數(shù)為100,外接電阻R=70Ω,線圈電阻r=10Ω,則下列說法正確的是()A.通過線圈的最大電流為1.25AB.線圈的角速度為50rad/sC.電壓表的示數(shù)為502VD.穿過線圈的最大磁通量為2π答案A解析依據(jù)閉合電路的歐姆定律可知I=EmR+r=10070+10A=1.25A,即通過線圈的最大電流為1.25A,選項(xiàng)A正確。電壓表測(cè)量的是有效值,故電壓表的示數(shù)為U=I2R=17524V,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由題圖乙可知周期T=0.04s,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω=2πT=503.一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變更的圖像如圖所示。則下列說法正確的是()A.t=0時(shí)刻,線圈平面與中性面垂直B.t=0.01s時(shí)刻,Φ的變更率為0C.t=0.02s時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D.從t=0.01s時(shí)刻至t=0.04s時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度是32答案D解析由題圖像可知t=0、t=0.02s、t=0.04s時(shí)刻線圈平面位于中性面位置,Φ最大,ΔΦΔt=0,故E=0,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。t=0.01s、t=0.03s、t=0.05s時(shí)刻線圈平面與磁感線平行,Φ最小,ΔΦΔt最大,故E最大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由題圖像可知,從t=0.01s時(shí)刻至t=0.4.為了探討交變電流的產(chǎn)生過程,小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)方案:第一次將單匝矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈繞轉(zhuǎn)軸OO1按圖甲所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(ab向紙外,cd向紙內(nèi)),并從圖甲所示位置起先計(jì)時(shí),此時(shí)產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示。其次次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上,第三次他僅將轉(zhuǎn)軸OO1右側(cè)的磁場(chǎng)去掉,關(guān)于后兩次的電流圖像,下列說法正確的是()A.其次次是a圖 B.其次次是c圖C.第三次是b圖 D.第三次是d圖答案D解析其次次他僅將轉(zhuǎn)軸移到ab邊上,產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)E=BSωsinωt,產(chǎn)生的交變電流的圖像與圖乙一樣,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。第三次僅將轉(zhuǎn)軸OO1右側(cè)的磁場(chǎng)去掉,在完整的周期內(nèi),始終只有一條邊切割磁感線,所以交變電流的數(shù)值減半,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。5.如圖甲所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變更的規(guī)律如圖乙所示。則下列說法正確的是()A.t=0.01s時(shí)穿過線框的磁通量最小B.該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為πrad/sC.該電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=222sin100πt(V)D.線框平面與中性面的夾角為45°時(shí),電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為22V答案CD解析由題圖像知,t=0.01s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,則穿過線框的磁通量最大,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為ω=2πT=100πrad/s,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。當(dāng)t=0時(shí),電動(dòng)勢(shì)為零,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,故該電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsinωt=222sin100πt(V),故選項(xiàng)C正確。線框平面與中性面的夾角為45°時(shí),電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e=Emsin45°二、非選擇題6.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“π”形導(dǎo)線框,可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng),已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=52πT,線框相鄰兩邊相互垂直,其中CD邊長為20cm,CE、DF長均為10cm,轉(zhuǎn)速為50r/s。若從圖示(1)寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)求出由圖示位置轉(zhuǎn)過30°過程中線框產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)。(3)作出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變更的e-t圖像。答案(1)e=102cos100πt(V)(2)302πV解析(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng),起先計(jì)時(shí)的位置為線框平面與磁感線平行的位置,CD邊長為l1=20cm,CE、DF邊長為l2=10cm,在t時(shí)刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt,此時(shí)刻e=Bl1l2ωcosωt其中B=52l1·l2=0.2×0.1m2=0.02m2ω=2πn=2π×50rad/s=100πrad/s故e=52π×0.02×100πcos100π即e=102cos100πt(V)。(2)線框由題圖所示位置轉(zhuǎn)過30°的過程中,有ΔΦ=12Bl1lΔt=π則平均電動(dòng)勢(shì)E=ΔΦ(3)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變更的圖像如圖所示。7.如圖所示,有一個(gè)正方形線框的線圈匝數(shù)為10,邊長為20cm,線框總電阻為1Ω,線框繞OO'軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),垂直于線框平面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T。求:(1)該線框產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值;(2)線框從