新教材2023年秋高中物理課時(shí)分層作業(yè)9交變電流新人教版選擇性必修第二冊(cè)

課時(shí)分層作業(yè)(九)交變電流題組一正弦交變電流的產(chǎn)生1．關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的交變電流，以下說法正確的是()A．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變B．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次D．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次2．(2022·汪清第六中學(xué)高二期末)如圖所示，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)或勻速直線運(yùn)動(dòng)，能產(chǎn)生交變電流的是()ABCD題組二對(duì)交變電流的變化規(guī)律的理解3．如圖所示，一單匝矩形線圈abcd，已知ab邊長為l1，bc邊長為l2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A．0.5Bl1l2ωsinωt B．0.5Bl1l2ωcosωtC．Bl1l2ωsinωt D．Bl1l2ωcosωt4．(2022·杭州高二檢測(cè))在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，穿過該線圈的磁通量隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。則()A．t＝0時(shí)，線圈位于中性面位置B．t＝0.5s時(shí)，線圈中的磁通量變化率為零C．t＝0.8s時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)處于減小的過程中D．t＝1.0s時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零5．某交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt，若將電樞的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時(shí)將電樞所圍的面積減小一半，其他條件不變，則其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?)A．e＝Emsinωt2 B．e＝2EmsinC．e＝Emsin2ωt D．e＝2Emsin2ωt題組三交變電流的圖像6．一閉合矩形線圈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)磁場中。通過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(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的變化率最大B．t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C．t2、t4時(shí)刻穿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7．線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示，由圖可知()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．從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為π弧度D．在A和C時(shí)刻磁通量變化率的絕對(duì)值最大8．已知矩形線圈在勻強(qiáng)磁場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)間變化的圖像如圖甲所示，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的變化率達(dá)最大C．t＝0.02s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙所示9．一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，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狀。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沿半徑方向的輻向磁場。從如圖所示位置開始計(jì)時(shí)，規(guī)定此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值，選項(xiàng)圖中能正確反映線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化規(guī)律的是()ABCD10．(多選)如圖所示，abcd為一邊長為l、匝數(shù)為N的正方形閉合線圈，繞對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω?？臻g中只有OO′左側(cè)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。若閉合線圈的總電阻為R，則()A．線圈中電動(dòng)勢(shì)的最大值為22NBl2B．線圈中電動(dòng)勢(shì)的最大值為12NBl2C．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的過程中，線圈中有一半時(shí)間沒有電流D．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖中所處的位置時(shí)，穿過線圈的磁通量為12Bl11．某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角均為α＝49π，磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場。在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R(1)線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em；(2)線圈切割磁感線時(shí)，bc邊所受安培力的大小F。12．如圖所示，一半徑為r＝10cm的圓形線圈共100匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5π2T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的中心軸線OO′以n＝600r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面位置(圖中位置(1)寫出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)求線圈從圖示位置開始在160s(3)求線圈從圖示位置開始在160s時(shí)間課時(shí)分層作業(yè)(九)12345678910CDDBCBDBDBD1．C[線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)，線圈平面垂直于磁感線，磁通量最大，但磁通量的變化率、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均為零，電流方向恰好發(fā)生變化，因此，線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流時(shí)，每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過中性面，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都改變兩次，只有C正確。]2．D[選項(xiàng)A圖中，轉(zhuǎn)軸與磁場平行，線圈中磁通量不會(huì)發(fā)生變化，故沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B圖中，根據(jù)E=Blv，可知產(chǎn)生的是恒定電流，不會(huì)產(chǎn)生交變電流，故B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C圖中，穿過閉合回路的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D圖中，線圈沿垂直磁場的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可以產(chǎn)生交變電流，故D正確。]3．D[線圈從題圖所示位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=Emcosωt，由題意知Em=BSω=Bl1l2ω，所以e=Bl1l2ωcosωt。故選D。]4．B[t=0時(shí)，線圈位于和中性面垂直的位置，A錯(cuò)誤；t=0.5s時(shí)，線圈中的磁通量變化率為零，B正確；t=0.8s時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)處于增大的過程中，C錯(cuò)誤；t=1.0s時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，D錯(cuò)誤。]5．C[感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e=Emsinωt，而Em=NBSω，轉(zhuǎn)速提高一倍，則ω提高一倍，當(dāng)ω加倍而S減半時(shí)，Em不變，故正確答案為C。]6．B[由題圖乙可知，t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量Φ最大，磁通量變化率ΔΦΔt=0，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)電流方向改變，A錯(cuò)誤，B正確；t2、t4時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，C、7．D[當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中處于中性面位置時(shí)，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零，B、D兩時(shí)刻線圈位于中性面位置。當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大，A、C時(shí)刻線圈平面與磁感線平行，D正確，A、B錯(cuò)誤；從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為3π2弧度，C錯(cuò)誤。8．B[t=0時(shí)刻磁通量最大，線圈位于中性面位置，故A錯(cuò)誤；t=0.01s時(shí)刻磁通量為零，線圈位于垂直中性面的位置，電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量的變化率最大，故B正確；t=0.02s時(shí)刻磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故C錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比，電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像為正弦曲線，D錯(cuò)誤。]9．D[由于磁場為沿半徑的輻向磁場，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)周期磁場方向要改變兩次，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向也要改變兩次，選項(xiàng)D正確。]10．BD[最大值Em=12NBl2ω，A錯(cuò)誤，B正確；在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，線圈始終有一半在磁場中運(yùn)動(dòng)，不會(huì)有一半時(shí)間沒有電流，C錯(cuò)誤；題圖中所示位置中，穿過線圈的磁通量為12Bl2，D11．解析：(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度v=ωl感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em=4NBlv解得Em=2NBl2ω。(2)電流Im=Emr+R，安培力F=解得F=4N答案：(1)2NBl2ω(2)412．解析：線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦式交變電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)線圈平面在中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，其表達(dá)式為e=Emsinωt，而在某段時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)可根據(jù)E=NΔΦ(1)e=Emsi