【物理】2020届一轮复习人教版 交变电流 课时作业 7页

‎2020届一轮复习人教版 交变电流 课时作业 一、选择题 考点一　交变电流的产生 ‎1.(2017·温州中学高二上学期期中)在下列几种电流的波形图中，不能表示交变电流的是(　　)‎ 答案　A 解析　A图中电流均为正值，说明电流的方向不随时间变化，则此电流不是交变电流，故A正确；B、C、D这三种电流的大小和方向都随时间做周期性变化，都是交变电流，故B、C、D错误.‎ ‎2.(多选)(2017·宁波市高二检测)如图1所示，形状或转轴位置不同，但面积均为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B的匀强磁场中，以相同的角速度ω匀速转动，从图示的位置开始计时，则下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A.感应电动势最大值相同 B.感应电动势瞬时值不同 C.感应电动势最大值、瞬时值都不同 D.感应电动势最大值、瞬时值都相同 答案　AD 解析　感应电动势的最大值为Em＝BSω，A正确；感应电动势的瞬时值e＝Emsinωt与转轴位置无关，图中都从中性面位置计时，故瞬时值相同，D正确，B、C错误.‎ ‎3.(2017·丽水市高二检测)一闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，在如图2所示位置(线圈平面与磁感线平行)时(　　)‎ 图2‎ A.穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小 B.穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大 C.穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大 D.穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小 答案　C 解析　当线圈平面平行于磁感线时，穿过线圈的磁通量最小，但Em最大，即最大，故正确答案为C.‎ ‎4.如图3所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连.M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连.在线圈转动过程中，通过电阻R的电流 (　　)‎ 图3‎ A.大小和方向都随时间做周期性变化 B.大小和方向都不随时间做周期性变化 C.大小不断变化，方向总是P→R→Q D.大小不断变化，方向总是Q→R→P 答案　C 解析　半圆形铜环交替接触电刷，从而使输出电流方向不变，这是一个直流发电机模型，由右手定则知，外电路中电流方向是P→R→Q，故C正确.‎ 考点二　交变电流的变化规律 ‎5.交流发电机工作时电动势为e＝Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为(　　)‎ A.e′＝Emsin B.e′＝2Emsin C.e′＝Emsin2ωt D.e′＝sin2ωt 答案　C 解析　感应电动势的瞬时值表达式e＝Emsinωt，而Em＝NBωS，当ω加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C.‎ ‎6.有一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线圈中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是(　　)‎ A.当磁通量为零时，感应电动势也为零 B.当磁通量减小时，感应电动势也减小 C.当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势为0.5Em D.角速度ω＝ 答案　D ‎7.(多选)(2017·杭州市高二检测)如图4所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝0.5sin20t (V)，由该表达式可推知以下哪些物理量(　　)‎ 图4‎ A.匀强磁场的磁感应强度 B.线框的面积 C.穿过线框的磁通量的最大值 D.线框转动的角速度 答案　CD 解析　根据正弦式交变电流的感应电动势的瞬时值表达式：e＝NBSωsinωt，可得ω＝20rad/s，而穿过线框的磁通量的最大值为Φm＝BS，所以可以根据NBSω＝0.5V求出磁通量的最大值Φm＝0.025Wb，无法求出匀强磁场的磁感应强度和线框的面积，故C、D正确.‎ 考点三　交变电流的图象 ‎8.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图5所示.下列说法中正确的是(　　)‎ 图5‎ A.t1时刻通过线圈的磁通量最大 B.t2时刻通过线圈的磁通量为0‎ C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D.每当电流方向变化时，线圈平面就会与中性面垂直 答案　C 解析　题图t1时刻，感应电动势为最大值，通过线圈的磁通量为零，故A错误；t2时刻感应电动势为零，线圈处于中性面位置，通过线圈的磁通量最大，故B错误；t3时刻感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律知感应电动势E＝n，可知此时通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大，故C正确；每当电流方向变化时，线圈与磁场垂直，处于中性面位置，故D错误.‎ ‎9.如图6所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状.M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转.磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场.若从图示位置开始计时，当线框绕固定转轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是(　　)‎ 图6‎ 答案　D 解析　因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙段后，由于线框切割磁感线的方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，选项D正确.‎ ‎10.在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合.线圈平面与磁场方向垂直.从t＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝绕cd边沿如图7所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流i随时间t变化关系图象为(　　)‎ 图7‎ 答案　B 解析　在0～内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正弦式交流电，由楞次定律知，电流为负；在～T，线圈中无感应电流；在T时，ab边垂直切割磁感线，感应电流最大，且电流为正，故只有B项正确.‎ 二、非选择题 ‎11.如图8甲、乙、丙、丁所示是交流发电机的示意图.为了清楚，老师只画出了一匝线圈(实际共有N匝).线圈AB边(长为l1)连在金属环K上，CD边(长也为l1‎ ‎)连在滑环L上；导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接.假定线圈沿逆时针方向以角速度ω0匀速转动(左边为N极，右边为S极；外面是K环，里面是L环).那么：‎ 图8‎ ‎(1)线圈转到上述图示的位置时，线圈中电流最大.‎ ‎(2)线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流的方向为.‎ ‎(3)当AD边和BC边长均为l2，磁场可视为磁感应强度为B的匀强磁场，整个电路总电阻设为R，以图丙位置计时t＝0，则线圈中电流随时间变化的规律为i＝.‎ 答案　(1)乙和丁　(2)A→B　(3)sinω0t 解析　(1)当穿过线圈平面的磁通量为零时电流最大.‎ ‎(2)由楞次定律可判断电流方向为A→B.‎ ‎(3)电流峰值为Im＝，‎ 瞬时值i＝Imsin ω0t＝sin ω0t.‎ ‎12.如图9所示，匀强磁场的磁感应强度为B＝0.50T，矩形线圈的匝数N＝100匝，边长Lab＝0.20m，Lbc＝0.10m，以3000r/min的转速匀速转动，若从线圈平面通过中性面时开始计时，试求：‎ 图9‎ ‎(1)交变电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(2)若线圈总电阻为2Ω，线圈外接阻值为8Ω的电阻R，写出交变电流的瞬时值表达式；‎ ‎(3)线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值.‎ 答案　(1)e＝314sin314t (V)‎ ‎(2)i＝31.4sin314t (A)　(3)200V 解析　(1)线圈的角速度ω＝2πn＝314rad/s 线圈中感应电动势的最大值Em＝NBSω＝314V 故交变电动势的瞬时值表达式为：‎ e＝Emsinωt＝314sin314t (V)‎ ‎(2)Im＝＝31.4A 所以交变电流的瞬时值表达式为：i＝31.4sin314t (A)‎ ‎(3)＝N＝N＝4NBSn＝200V