2015-2016年度高二人教版物理选修3-2练习册：5.1　交变电流附解析.docVIP

1　交变电流 知识点一　交变电流的产生 1．(多选)当交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是(　　) A．电流将改变方向 B．磁场方向和线圈平面平行 C．线圈的磁通量最大 D．线圈产生的感应电动势最大 2．(多选)如图L5-1-1所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内(　　) 图L5-1-1 A．线圈中的感应电流一直在减小 B．线圈中的感应电流先增大后减小 C．穿过线圈的磁通量一直在减小 D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小 知识点二　交变电流的变化规律 3．交流发电机在工作时电动势为e＝Emsin ωt，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′＝Emsin 2ωt D．e′＝sin 2ωt 4．如图L5-1-2所示，匀强磁场B＝0.1 T，所用矩形线圈的匝数N＝100匝，边长ab＝0.2 m，bc＝0.5 m，以角速度ω＝100π rad/s绕垂直于磁场方向的OO′轴匀速转动．试求： (1)交变电动势的峰值； (2)从线圈平面垂直于磁感线时开始计时，线圈中瞬时感应电动势的表达式； (3)若线圈平面平行于磁感线时开始计时，求线圈在t＝时刻的电动势大小． 图L5-1-2 知识点三　交变电流的图像 5．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图像如图L5-1-3所示，由图可知(　　) 图L5-1-3 A．在A和C时刻线圈处于中性面位置 B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零 C．在A到D时刻线圈转过的角度为π弧度 D．在A和C时刻磁通量变化率的绝对值最大 6．如图L5-1-4甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的垂直于磁场方向的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙所示)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则图L5-1-5中描述电流变化规律的图像正确的是(　　) 图L5-1-4 图L5-1-5 7．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图L5-1-6甲所示，则下列说法中正确的是(　　) 图L5-1-6 A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，电动势达到最大 D．该线圈产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙所示 8．如图L5-1-7所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的是(　　) 图L5-1-7 9．(多选)矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图L5-1-8所示，下列结论正确的是(　　) 图L5-1-8 A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大 B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向 C．电动势的最大值是157 V D．在t＝0.4 s时，磁通量变化率达最大，其值为3.14 Wb/s 10．一矩形线圈有100匝，面积为50 cm2，线圈内阻r＝2 Ω，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B＝0.5 T，线圈的转速n＝1200 r/min，外接一电阻，阻值为R＝18 Ω，试写出电阻两端电压瞬时值的表达式． 11．如图L5-1-9所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框可绕AB轴转动，AB轴与磁场方向垂直，已知匀强磁场的磁感应强度B＝ T，线框的CD边长为20 cm，CE、DF长均为10 cm，转速为50 r/s.从图示位置开始计时． (1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式． (2)在e-t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的图像． 图L5-1-9 1　交变电流 1．AC　[解析] 当线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，电流将改变方向．故选A、C. 2．AD　[解析] 线圈在图示位置时，线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为＝，在0～时间内线圈转过四分之一个周期，感应电流从最大减小为零，磁通量逐渐增大． 3．C　[解析] 本题考查交变电压的瞬时值表达式e＝Emsin ωt，而Em＝NBωS，当ω加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C. 4．(1)314 V　(2)e＝314sin 100πt (V)　(3)157 V [解析] (1)由题可知：S＝a