XX省專用學(xué)年高中物理第五章交變電流課時(shí)跟蹤檢測(cè)二十四交變電流含解析新人教選修

XX省專用學(xué)年高中物理第五章交變電流課時(shí)追蹤檢測(cè)二十四交變電流含分析新人教版選修XX省專用學(xué)年高中物理第五章交變電流課時(shí)追蹤檢測(cè)二十四交變電流含分析新人教版選修PAGEXX省專用學(xué)年高中物理第五章交變電流課時(shí)追蹤檢測(cè)二十四交變電流含分析新人教版選修課時(shí)追蹤檢測(cè)（二十四）交變電流1．為了研究溝通電的產(chǎn)生過程，小張同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)構(gòu)想方案：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按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(ab向紙外，cd向紙內(nèi))。并從圖甲所示地點(diǎn)開始計(jì)時(shí)。此時(shí)產(chǎn)生的溝通電如圖乙所示。第二次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上，第三次他僅將轉(zhuǎn)軸右邊的磁場(chǎng)去掉，對(duì)于后兩次的電流圖像，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．第二次是A圖B．第二次是C圖C．第三次是B圖D．第三次是D圖分析：選D第二次將轉(zhuǎn)軸移到ab邊上，產(chǎn)生的感覺電流與第一次同樣，第三次將OO1右邊磁場(chǎng)去掉，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中只有一邊切割磁感線，產(chǎn)生的感覺電流的最大值為本來的eq\f(1,2)，所以選D。2．一閉合矩形線圈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。經(jīng)過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．t1、t3時(shí)辰經(jīng)過線圈的磁通量變化率最大B．t1、t3時(shí)辰線圈中感覺電流方向改變C．t2、t4時(shí)辰經(jīng)過線圈的磁通量最大D．t2、t4時(shí)辰線圈中感覺電動(dòng)勢(shì)最小分析：選Bt1、t3時(shí)辰經(jīng)過線圈的磁通量Φ最大，磁通量變化率為零，此時(shí)感覺電動(dòng)勢(shì)、感覺電流均為零，線圈中感覺電流方向改變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；t2、t4時(shí)辰經(jīng)過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，即感覺電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。3.[多項(xiàng)選擇]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)生交變電流的圖像以以下圖，由圖中信息能夠判斷()A．在A和C時(shí)辰線圈處于中性面地點(diǎn)B．在B和D時(shí)辰穿過線圈的磁通量為零C．從A→D時(shí)辰線圈轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(3,2)πD．若從O→D時(shí)辰歷時(shí)0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次分析：選CD由題圖可知，在O、B、D時(shí)辰感覺電流為零，所以此時(shí)線圈恰幸虧中性面地點(diǎn)，且穿過線圈的磁通量最大；在A、C時(shí)辰感覺電流最大，線圈處于和中性面垂直的地點(diǎn)，此時(shí)穿過線圈的磁通量為零，故A、B錯(cuò)誤。從A到D時(shí)辰，線圈旋轉(zhuǎn)eq\f(3,4)周，轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(3,2)π；假如從O到D時(shí)辰歷時(shí)0.02s，恰巧為一個(gè)周期，所以1s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)50個(gè)周期，100次經(jīng)過中性面，交變電流的方向改變100次，故C、D正確。4.以以下圖，一矩形線圈abcd，已知ab邊長(zhǎng)為l1，bc邊長(zhǎng)為l2，在磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω從圖示地點(diǎn)開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則t時(shí)辰線圈中的感覺電動(dòng)勢(shì)為()A．0.5Bl1l2ωsinωtB．0.5Bl1l2ωcosωtC．Bl1l2ωsinωtD．Bl1l2ωcosωt分析：選D由于開始時(shí)辰線圈平面與磁感線平行，即從垂直于中性面開始運(yùn)動(dòng)，所以開始時(shí)辰線圈中感覺電動(dòng)勢(shì)最大為Em＝Bl1l2ω，感覺電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)形式應(yīng)為余弦形式，所以在t時(shí)辰線圈中的感覺電動(dòng)勢(shì)為Bl1l2ωcosωt，故正確選項(xiàng)為D。5.[多項(xiàng)選擇]以以下圖，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中能夠分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以同樣的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到圖示與磁場(chǎng)方向平行時(shí)()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．線圈分別繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流的方向同樣，都是a→d→c→bD．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊遇到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊遇到的安培力分析：選AC產(chǎn)生正弦交變電流的條件是軸和磁感線垂直，與軸的地點(diǎn)和線圈形狀沒關(guān)，線圈abcd分別繞軸P1、P2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到圖示地點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝nBSω，由I＝eq\f(E,R總)可知此時(shí)I相等，應(yīng)選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由右手定章可知電流方向?yàn)閍→d→c→b，應(yīng)選項(xiàng)C正確；dc邊遇到的安培力F＝BLdcI，故F同樣大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.以以下圖，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)的磁感覺強(qiáng)度B＝eq\f(1,π)T，線圈以角速度ω＝100πrad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(1)若線圈經(jīng)過圖示地點(diǎn)(線圈平面與磁感線垂直)時(shí)開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感覺電動(dòng)勢(shì)瞬市價(jià)的表達(dá)式。(2)寫出交變電流的瞬市價(jià)表達(dá)式。(3)求線圈由圖示地點(diǎn)轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中，交變電動(dòng)勢(shì)的均勻值。分析：(1)線圈中感覺電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝100×eq\f(1,π)×0.05×100πV＝500V線圈中感覺電動(dòng)勢(shì)瞬市價(jià)e＝Emsinωt所以e＝500sin100πt(V)。(2)交變電流的最大值Im＝eq\f(Em,R＋r)＝eq\f(500,9＋1)A＝50A，所以電流的瞬市價(jià)表達(dá)式為i＝50sin100πt(A)。(3)eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2NBSω,π)＝eq\f(1000,π)V。答案：(1)e＝500sin100πt(V)(2)i＝50sin100πt(A)(3)eq\f(1000,π)V7.以以下圖，在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一矩形閉合線圈繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若要使線圈中的電流峰值減半，不能夠行的方法是()A．只將線圈的轉(zhuǎn)速減半B．只將線圈的匝數(shù)減半C．只將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺強(qiáng)度減半D．只將線圈的邊長(zhǎng)減半分析：選B由Im＝eq\f(Em,R)，Em＝NBSω，ω＝2πn，得Im＝eq\f(NBS·2πn,R)，故A、C可行；又電阻R與匝數(shù)相關(guān)，當(dāng)匝數(shù)減半時(shí)電阻R也隨之減半，則Im不變，故B不能夠行；當(dāng)邊長(zhǎng)減半時(shí)，面積S減為本來的eq\f(1,4)，而電阻減為本來的eq\f(1,2)，故D可行。8.[多項(xiàng)選擇]一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化規(guī)律以以下圖，則以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．t1和t3時(shí)辰穿過線圈的磁通量為零B．t1和t3時(shí)辰穿過線圈的磁通量的變化率為零C．線圈平面從與磁場(chǎng)方向平行的時(shí)辰開始計(jì)時(shí)D．每當(dāng)感覺電動(dòng)勢(shì)e變換方向時(shí)，穿過線圈的磁通量的絕對(duì)值都最大分析：選BCD由圖像可知，為余弦式交變電流，說明t＝0時(shí)，線圈平面與磁感線方向平行，選項(xiàng)C正確。t1、t3時(shí)辰感覺電動(dòng)勢(shì)為零，說明這兩個(gè)時(shí)辰穿過線圈的磁通量變化率為零，穿過線圈的磁通量最大，所以選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。當(dāng)線圈經(jīng)過中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大，感覺電動(dòng)勢(shì)為零，感覺電動(dòng)勢(shì)的方向要發(fā)生改變，所以選項(xiàng)D正確。9．一只矩形線圈在勻強(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)間變化的圖像以以下圖。則以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．t＝0時(shí)辰，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)辰，Φ的變化率為0C．t＝0.02s時(shí)辰，感覺電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．從t＝0.01s時(shí)辰至t＝0.04s時(shí)辰線圈轉(zhuǎn)過的角度是eq\f(3,2)π分析：選D由圖像可知t＝0、t＝0.02s、t＝0.04s時(shí)辰線圈平面位于中性面地點(diǎn)，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，故E＝0；t＝0.01s、t＝0.03s、t＝0.05s時(shí)辰線圈平面與磁感線平行，Φ最小，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，故E最大，從圖像可知，從t＝0.01s時(shí)辰至t＝0.04s時(shí)辰線圈旋轉(zhuǎn)eq\f(3,4)周，轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(3,2)π。10.[多項(xiàng)選擇]一單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖中圖線a所示，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線b所示，以下對(duì)于這兩個(gè)正弦式交變電流的說法正確的選項(xiàng)是()A．從圖線可算出穿過線圈磁通量的最大值B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．在圖線a和b中，t＝0時(shí)辰穿過線圈的磁通量均為零D．圖線b電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)表達(dá)式為e＝100sineq\f(100π,3)t(V)分析：選AD依據(jù)圖線a：感覺電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝BSω＝Φmω，所以磁通量最大值Φm＝eq\f(Em,ωa)＝eq\f(EmTa,2π)＝eq\f(3,π)Wb，A正確。線圈先后兩次周期之比eq\f(Ta,Tb)＝eq\f(0.04s,0.06s)＝eq\f(2,3)，eq\f(na,nb)＝eq\f(Tb,Ta)＝eq\f(3,2)，B錯(cuò)誤。t＝0時(shí)辰感覺電動(dòng)勢(shì)為零，線圈處于中性面地點(diǎn)，磁通量最大，C錯(cuò)誤。感覺電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝BSω，所以eq\f(Ema,Emb)＝eq\f(ωa,ωb)＝eq\f(3,2)，即Emb＝eq\f(2,3)Ema＝100V，圖線b電動(dòng)勢(shì)瞬市價(jià)表達(dá)式為e＝Embsinωbt＝100sineq\f(100π,3)t(V)，D正確。11.以以下圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B＝0.1T，所用矩形線圈的匝數(shù)N＝100，邊長(zhǎng)ab＝0.2m，bc＝0.5m，以角速度ω＝100πrad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈平面經(jīng)過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，試求：(1)線圈中感覺電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)表達(dá)式。(2)由t＝0至t＝eq\f(T,4)過程中的均勻電動(dòng)勢(shì)值。分析：(1)感覺電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)e＝NBSωsinωt，由題可知S＝aeq\x\to(b)·beq\x\to(c)＝0.2×0.5m2＝0.1m2Em＝NBSω＝100×0.1×0.1×100πV＝314V所以e＝314sin100πt(V)。(2)用E＝Neq\f(ΔΦ,Δt)計(jì)算t＝0至t＝eq\f(T,4)過程中的均勻電動(dòng)勢(shì)E＝Neq\f(|Φ\f(π,2)－Φ0|,\f(T,4)－0)＝Neq\f(|0－BS|,\f(T,4))＝eq\f(4NBS,\f(2π,ω))即E＝eq\f(2,π)NBSω。代入數(shù)值得E＝200V。答案：(1)e＝314sin100πt(V)(2)200V12.以以下圖，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)的磁感覺強(qiáng)度B＝eq\f(5\r(2),π)T，線框相鄰兩邊互相垂直，此中CD邊長(zhǎng)為20cm，CE、DF長(zhǎng)均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s，若從圖示CEFD平面平行磁場(chǎng)所點(diǎn)開始計(jì)時(shí)：(1)寫出線框中感覺電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)表達(dá)式；(2)求出由圖示地點(diǎn)轉(zhuǎn)過30°過程中線框產(chǎn)生的均勻電動(dòng)勢(shì)；(3)作出線框中感覺電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的e-t圖像。分析：(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)，開始計(jì)時(shí)的地點(diǎn)為線框平面與磁感線平行的地點(diǎn)，CD邊長(zhǎng)為l1＝20cm，CE、DF邊長(zhǎng)為l2＝10cm，在t時(shí)辰線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt，此時(shí)辰e＝Bl1l2ωcosωt此中B＝eq\f(5\r(2),π)Tl1×l2＝0.1×0.2m2＝0.02m2ω＝2πn＝2π×50rad/s＝10