2025版高中物理第五章交變電流第1節(jié)交變電流課時(shí)作業(yè)新人教版選修3-2

PAGEPAGE1第五章第1節(jié)交變電流基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～5題為單選題，6題為多選題)1．如圖所示，屬于溝通電的是(C)解析：溝通電是指電流的方向隨時(shí)間做周期性變更的電流；由圖可知，符合條件的只有C。2．(2024·四川省資陽中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖所示，面積均為S的線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt的圖是(A)解析：由題意可知，只有A圖在切割磁感線，導(dǎo)致磁通量在變更，從而產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt，而BCD圖均沒有導(dǎo)致磁通量變更，故A正確，BCD錯(cuò)誤，故選A。3．(2024·遼寧省試驗(yàn)中學(xué)分校高二上學(xué)期期末)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)，下列說法中不正確的是(C)A．在中性面時(shí)，通過線圈的磁通量最大B．在中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C．穿過線圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零D．線圈每通過中性面一次，電流方向變更一次解析：在中性面時(shí)，線圈與磁場(chǎng)垂直，磁通量最大，故A正確。在中性面時(shí)，沒有邊切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈每通過中性面一次，電流方向變更一次，故BD正確，穿過線圈的磁通量為零時(shí)，線圈與磁場(chǎng)平行，有兩邊垂直切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故C錯(cuò)誤。本題選不正確的，故選C。4．處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直，在t＝0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合(如圖所示)，線圈的cd邊離開紙面對(duì)外運(yùn)動(dòng)，若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流方向?yàn)檎瑒t能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變更的圖象是下圖中的(C)解析：分析交變電流的圖象問題應(yīng)留意圖線上某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)線圈在磁場(chǎng)中的位置，將圖線描述的變更過程對(duì)應(yīng)到線圈所處的詳細(xì)位置是分析本題的關(guān)鍵，線圈在圖示位置時(shí)磁通量為零，但感應(yīng)電流為最大值；再由楞次定律可推斷線圈在轉(zhuǎn)過90°的過程中，感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，故選項(xiàng)C正確。5．在垂直于紙面對(duì)里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置了矩形線圈abcd。線圈cd邊沿豎直方向且與磁場(chǎng)的右邊界重合，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直。從t＝0時(shí)刻起，線圈以恒定的角速度ω＝eq\f(2π,T)繞cd邊沿如圖所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定線圈中電流沿abcda方向?yàn)檎较?，則從t＝0到t＝T時(shí)間內(nèi)，線圈中的電流i隨時(shí)間t變更的圖像是圖中的(B)解析：t＝0時(shí)線圈位于中性面處，i＝0，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；t＝0后的eq\f(T,4)內(nèi)，線圈的有效面積減小，穿過線圈的磁通量削減，由楞次定律知線圈內(nèi)的電流流向adcba，與規(guī)定的正方向相反，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。6．(2024·河北衡水中學(xué)高二上學(xué)期調(diào)研)矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變更規(guī)律如圖所示。下列結(jié)論正確的是(CD)A．在t＝0.1s和t＝0.3s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大B．在t＝0.2s和t＝0.4s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)變更方向C．電動(dòng)勢(shì)的最大值是157VD．在t＝0.4s時(shí)，磁通量變更率最大，其值為3.14Wb/s解析：在t＝0.1s和t＝0.3s時(shí)，磁通量最大，線圈位于中性面位置，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故A錯(cuò)誤；在t＝0.2s和t＝0.4s時(shí)，磁通量為零，線圈垂直于中性面，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電動(dòng)勢(shì)不變更方向，故B錯(cuò)誤；依據(jù)Φ－t圖象，BS＝0.2Wb，T＝0.4s，故電動(dòng)勢(shì)的最大值：Em＝NBSω＝50×0.2×eq\f(2π,0.4)＝50πV＝157V；故C正確；磁通量為0，磁通量變更率最大，由Em＝Neq\f(ΔΦ,Δt)得，eq\f(ΔΦ,Δt)＝3.14Wb/s，故D正確，故選CD。二、非選擇題7．有一10匝正方形線框，邊長(zhǎng)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)，如圖所示垂直于線框平面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T。問：(1)該線框產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值分別是多少？(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大？(3)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變更的表達(dá)式。答案：(1)6.28V6.28A(2)5.44V(3)e＝6.28sin10πt(V)解析：(1)交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10πV＝6.28V，電流的最大值為Im＝Em/R＝6.28A(2)線框轉(zhuǎn)過60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Emsin60°＝5.44V(3)由于線框轉(zhuǎn)動(dòng)是從中性面起先計(jì)時(shí)的，所以瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsinωt＝6.28sin10πt(V)實(shí)力提升一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題)1．線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖可知(D)A．在A、C時(shí)刻線圈處于中性面位置B．在B、D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零C．從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為πD．若從0時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向變更100次解析：A、C時(shí)刻感應(yīng)電流最大，線圈位置與中性面垂直，B、D時(shí)刻感應(yīng)電流為零，線圈在中性面，此時(shí)磁通量最大。從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過角度為eq\f(3π,2)。若從0時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過0.02s，則T＝0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向變更eq\f(1,0.02)×2＝100次，故D正確。2．一臺(tái)發(fā)電機(jī)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(gè)磁極，它們的表面呈半圓柱面形態(tài)。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(dòng)。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)。若從圖甲所示位置起先計(jì)時(shí)，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值，圖乙中能正確反映線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變更規(guī)律的是(D)解析：由于磁場(chǎng)為沿半徑的輻向磁場(chǎng)，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(dòng)勢(shì)大小不變，由于每個(gè)周期磁場(chǎng)方向要變更兩次，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向也要變更兩次，選項(xiàng)D正確。3．如圖甲為風(fēng)速儀的結(jié)構(gòu)示意圖。在恒定風(fēng)力作用下風(fēng)杯帶動(dòng)與其固定在一起的永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈產(chǎn)生的電流隨時(shí)間變更的關(guān)系如圖乙。若風(fēng)速減小到原來的一半，則電流隨時(shí)間變更的關(guān)系圖可能是(C)解析：依據(jù)Em＝NBSω，若風(fēng)速減小到原來的一半時(shí)，則最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也變小，所以感應(yīng)電流也變??；依據(jù)轉(zhuǎn)速與周期成反比，可知，若風(fēng)速減小到原來的一半時(shí)，則周期變大為原來兩倍，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。4．如圖甲所示，單匝矩形線圈的一半放在具有志向邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈軸線OO′與磁場(chǎng)邊界重合。線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若從圖示位置起先計(jì)時(shí)，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(shí)間變更的圖像是圖乙中的(A)解析：若從圖示位置起先計(jì)時(shí)，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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?yàn)閍→d→c→b→a，為負(fù)方向，大小相當(dāng)于半個(gè)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)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?yàn)閍→d→c→b→a，為負(fù)方向，大小相當(dāng)于半個(gè)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，但還是正弦的形式，這一部分B項(xiàng)表示的方向是不正確的；再按同樣的方法接著分析可以得到A項(xiàng)是正確的。5．(多選)(2024·山東省煙臺(tái)二中高二下學(xué)期檢測(cè))如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)(AC)A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流的方向相同，都是a→d→c→bD．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力解析：產(chǎn)生正弦交變電流的條件是軸和磁感線垂直，與軸的位置和線框形態(tài)無關(guān)，轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E具有最大值Em＝nBSω由歐姆定律I＝eq\f(E,R總)可知此時(shí)I相等，故A對(duì)，B錯(cuò)。由右手定則可知電流為a→d→c→b，故C對(duì)。cd邊受的安培力F＝BLcdI，故F一樣大，D錯(cuò)。二、非選擇題6．如圖所示為演示用的手搖發(fā)電機(jī)模型，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，線圈匝數(shù)n＝50，每匝線圈面積為0.48m2，轉(zhuǎn)速為150rad/min，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，從圖示位置起先計(jì)時(shí)。(1)寫出交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式。(2)畫出e－t圖線。答案：(1)e＝188sin5πt(V)(2)見解析圖解析：(1)當(dāng)線圈平面經(jīng)過中性面起先計(jì)時(shí)，則線圈在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過角度ωt，于是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e＝Emsinωt，其中Em＝nBSω，由題意知n＝50，B＝0.5T，ω＝eq\f(2π·150