2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第二冊(cè)（粵教版）第3章 交變電流 分層作業(yè)13 認(rèn)識(shí)交變電流

分層作業(yè)13認(rèn)識(shí)交變電流A組必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.如圖所示,屬于交變電流的是()2.如圖所示,家庭電路的交變電流圖像為()3.(2024廣東廣州高二期中)交流發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示,當(dāng)線圈ABCD繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.圖示位置磁通量最大,磁通量的變化率最大B.圖示位置電流最大,方向?yàn)锳→BC.從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí),電流方向?qū)l(fā)生改變D.從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值4.一閉合矩形線圈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.通過(guò)線圈內(nèi)的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,下列說(shuō)法正確的是()A.t1、t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率最大B.t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C.t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量最大D.t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小5.(多選)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e=10sin20πt(V),則下列說(shuō)法正確的是()A.t=0時(shí),線圈平面位于中性面B.t=0時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量最大C.t=0時(shí),導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大D.t=0.4s時(shí),e有最大值為102V6.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的角速度從圖示位置開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示,垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T.(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)(1)該線框產(chǎn)生的感應(yīng)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(guò)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)間變化的表達(dá)式.B組關(guān)鍵能力提升練7.如圖所示,(a)→(b)→(c)→(d)→(e)過(guò)程是交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖,線圈的ab邊連在金屬滑環(huán)K上,cd邊連在金屬滑環(huán)L上,用導(dǎo)體制成的兩個(gè)電刷分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上,線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路連接.下列說(shuō)法正確的是()A.圖(a)中,線圈平面與磁感線垂直,磁通量變化率最大B.從圖(b)開(kāi)始計(jì)時(shí),線圈中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系是i=ImsinωtC.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖(c)位置時(shí),感應(yīng)電流最小,且感應(yīng)電流方向改變D.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖(d)位置時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小,ab邊感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a8.如圖所示,單匝直角三角形導(dǎo)線框OMN在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以O(shè)N所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度為ω,已知OM邊長(zhǎng)為l,∠MON=θ,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于ON向右,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則下列說(shuō)法正確的是()A.導(dǎo)線框OMN內(nèi)產(chǎn)生大小恒定的電流B.截掉導(dǎo)線MN,則電動(dòng)勢(shì)最大值變小C.導(dǎo)線框OMN產(chǎn)生的電流方向?yàn)镺MNOD.導(dǎo)線框OMN內(nèi)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值為12Bl2ωsinθcos9.(多選)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)()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10.閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流.若在如圖甲所示N、S極間放置一圓柱形鐵芯O,受鐵芯影響,兩極間的磁場(chǎng)如圖乙所示,隙縫中的磁感線沿圓柱的半徑分布,且只在圖乙中所示的左、右各π2的圓心角范圍內(nèi)存在.一邊長(zhǎng)為l的正方形平面線圈abcd,其中ab、cd兩邊與鐵芯軸線OO'平行,bc、da兩邊與鐵芯的軸線垂直.線圈由圖甲所示位置以恒定的角速度ω繞OO'逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),試分析線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律.(圖中ab、cd所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為11.一矩形線圈,面積為0.05m2,共100匝,線圈電阻r=1Ω,外接電阻R=4Ω,線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1πT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以n=300r/min的轉(zhuǎn)速繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示.若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),求(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式;(2)線圈從開(kāi)始計(jì)時(shí)經(jīng)130s時(shí)線圈中由此得到的感應(yīng)電流的瞬時(shí)值(3)外電路R兩端電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式.答案：1.C方向隨時(shí)間做周期性變化是交變電流最重要的特征.A、B、D三項(xiàng)所示的電流大小隨時(shí)間做周期性變化,但其方向不變,不是交變電流,故A、B、D錯(cuò)誤;C選項(xiàng)中電流符合交變電流的特征,故C正確.2.A家庭使用的交變電流是正弦式交變電流.故選A.3.D由圖可知,圖示位置線圈平面與磁感線的方向垂直,穿過(guò)線圈的磁通量最大,磁通量變化率為零,感應(yīng)電流為零,每經(jīng)過(guò)一次圖示位置(中性面),電流方向就改變一次,A、B、C錯(cuò)誤;從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí),線圈平面與磁感線的方向平行,穿過(guò)線圈的磁通量為零,磁通量變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值,D正確.4.Bt1、t3時(shí)刻通過(guò)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)刻線圈中磁通量為零,磁通量的變化率最大,即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,C、5.AB由電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式可知計(jì)時(shí)應(yīng)從線圈位于中性面時(shí)開(kāi)始,即t=0時(shí),e=0,此時(shí)線圈平面位于中性面,磁通量最大,導(dǎo)線速度方向與磁感線平行,切割磁感線的有效速率為0,A、B正確,C錯(cuò)誤.當(dāng)t=0.4s時(shí),代入式中得e=10×sin(20π×0.4)V=0,D錯(cuò)誤.6.答案(1)6.28V6.28A(2)5.44V(3)e=6.28sin10πt(V)解析(1)感應(yīng)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=EmR=6.281A(2)線框轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Emsin60°=5.44V.(3)由于線框轉(zhuǎn)動(dòng)是從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)的,所以瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsinωt=6.28sin10πt(V).7.C題圖(a)中,線圈在中性面位置,故穿過(guò)線圈的磁通量最大,磁通量變化率為0,故A錯(cuò)誤;從線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)的表達(dá)式才是i=Imsinωt,故B錯(cuò)誤;當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到題圖(c)位置時(shí),線圈在中性面位置,故穿過(guò)線圈的磁通量最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最小,為零,電流方向?qū)⒏淖?故C正確;當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到題圖(d)位置時(shí),穿過(guò)線圈磁通量最小,磁通量的變化率最大,故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,ab邊感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,故D錯(cuò)誤.8.D當(dāng)導(dǎo)線框OMN以O(shè)N所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦式交變電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;導(dǎo)線MN不切割磁感線,則截掉導(dǎo)線MN,電動(dòng)勢(shì)最大值不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;導(dǎo)線框OMN產(chǎn)生的電流方向不斷變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;導(dǎo)線框OMN內(nèi)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=BSω=12Bl2ωsinθcosθ,選項(xiàng)D正確9.AC產(chǎn)生正弦式交變電流的條件是軸和磁感線垂直,與軸的位置和線框形狀無(wú)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=ER總可知此時(shí)I相等,故A正確,B錯(cuò)誤.由右手定則可知電流為a→d→c→b,故C正確.cd邊受的安培力F=BLcdI,故F一樣大,D10.答案見(jiàn)解析解析線圈由圖中位置旋轉(zhuǎn)π4角度過(guò)程中,ab、cdv=ω·lEab=Ecd=Blv=Blω·lE總=Eab+Ecd=Bl2ω線圈由π4旋轉(zhuǎn)至34π角度過(guò)程中,ab、cd兩邊不切割磁感線依次分析,電動(dòng)勢(shì)變化規(guī)律如圖所示.(badc為正方向)11.答案(1)e=50sin10πt(V)(2)53A(3)u=40sin10πt(V)解析(1)線圈轉(zhuǎn)速n=300r/min=5r/s角速度ω=2πn=10