新教材2024-2025學(xué)年高中物理第3章交流電1.交變電流分層作業(yè)教科版選擇性必修第二冊(cè)

第三章分層作業(yè)16交變電流A級(jí)必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.(多選)下列所示圖像屬于交變電流的有()2.如圖所示,由溝通發(fā)電機(jī)、定值電阻R、電流表A組成的閉合回路,線圈ABCD逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),圖示位置磁感線與線圈平面平行,下列說法正確的是()A.t3、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小B.t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向變更C.線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí),線圈中磁通量變更率為零D.線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B→C→D→A3.如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以周期T繞OO'軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從圖示位置起先計(jì)時(shí),下列說法正確的是()A.圖示位置與中性面垂直B.回路中產(chǎn)生穩(wěn)恒直流電C.t=T4D.t=T44.圖甲、乙是溝通發(fā)電機(jī)示意圖,線圈ABCD在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說法正確的是()A.圖甲中穿過線圈的磁通量最大,電路中的感應(yīng)電流最大B.圖乙中穿過線圈的磁通量為零,電路中的感應(yīng)電流為零C.圖甲中穿過線圈的磁通量變更率為零,電路中的感應(yīng)電流為零D.圖乙中穿過線圈的磁通量變更率最大,電路中的感應(yīng)電流為零5.(多選)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)生交變電流的圖像如圖所示,由圖中信息可以推斷()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→D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為32D.若從O→D時(shí)刻歷時(shí)0.02s,則在1s內(nèi)交變電流的方向變更100次6.(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)到圖示位置與磁場(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7.如圖所示,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,不行行的方法是 ()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)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減半D.只將線圈的邊長(zhǎng)減半8.一只矩形線圈在勻強(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)間變更的圖像如圖所示,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的變更率為零C.t=0.02s時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D.從t=0.01s時(shí)刻至t=0.04s時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度是32B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練9.如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一個(gè)匝數(shù)為N的矩形線圈abcd,線圈面積為S,ab邊與磁場(chǎng)方向垂直且始終與金屬滑環(huán)K相連,cd邊與金屬滑環(huán)L相連。現(xiàn)使矩形線圈以恒定角速度ω從圖示位置繞過ad、bc中點(diǎn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說法正確的是()A.線圈中產(chǎn)生的交變電流按正弦規(guī)律變更B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大,通過電阻R的電流越小C.線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí),瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,為Em=NBSωD.線圈每轉(zhuǎn)過半圈,穿過線圈平面的磁通量變更量為零10.如圖所示,虛線OO'的左邊存在著方向垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),右邊沒有磁場(chǎng)。單匝矩形線圈abcd的對(duì)稱軸恰與磁場(chǎng)右邊界重合,線圈平面與磁場(chǎng)垂直。線圈沿圖示方向繞OO'軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(即ab邊先向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),cd邊先向紙里轉(zhuǎn)動(dòng)),規(guī)定沿a→b→c→d→a方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向。從圖示位置起先計(jì)時(shí),下列四個(gè)圖像能正確表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變更規(guī)律的是()11.一臺(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態(tài)。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方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)。若從圖示位置起先計(jì)時(shí),此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值,下圖能正確反映線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變更規(guī)律的是()12.一手搖發(fā)電機(jī)如圖甲所示,其原理可簡(jiǎn)化為矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生隨時(shí)間變更的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。已知矩形線圈abcd的匝數(shù)為N,邊長(zhǎng)ab=cd=L1,bc=ad=L2。線圈所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。線圈的角速度為ω。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到如圖乙所示位置時(shí),其平面與磁場(chǎng)方向平行。甲乙(1)求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖乙位置時(shí)ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小并推斷ab兩端電勢(shì)的凹凸。(2)從線圈處于圖乙位置起先計(jì)時(shí),t時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)至截面圖中虛線所示位置,推導(dǎo)t時(shí)刻線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為e=NBL1L2ωcosωt。

參考答案分層作業(yè)16交變電流1.AD解析交變電流是指電流大小和方向隨時(shí)間周期變更,由題圖可知,A、D正確。2.B解析依據(jù)圖乙,由溝通發(fā)電機(jī)工作原理可知,在t4時(shí)刻,穿過線圈的磁通量為零,但磁通量變更率卻最大,則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,故A錯(cuò)誤;由圖乙知線圈在t1、t3時(shí)刻,穿過線圈的磁通量最大,線圈位于中性面,線圈中感應(yīng)電流方向變更,故B正確;線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí),穿過線圈的磁通量為零,但磁通量變更率卻最大,故C錯(cuò)誤;線圈ABCD逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),依據(jù)右手定則可推斷當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖示位置時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)镈→C→B→A→D,故D錯(cuò)誤。3.D解析題中圖示的位置穿過線框的磁通量最大,為中性面,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;回路中將產(chǎn)生正弦式交變電流,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;t=T44.C解析圖甲中線圈位于中性面位置,穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變更率最小,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,電路中的感應(yīng)電流為零,故A錯(cuò)誤,C正確;圖乙中線圈位于與中性面垂直的位置,穿過線圈的磁通量為零,磁通量的變更率最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,電路中的感應(yīng)電流最大,故B、D錯(cuò)誤。5.CD解析由題圖可知,在O、B、D時(shí)刻感應(yīng)電流為零,所以此時(shí)線圈恰好在中性面位置,穿過線圈的磁通量最大;在A、C時(shí)刻感應(yīng)電流最大,線圈處于和中性面垂直的位置,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)刻,線圈旋轉(zhuǎn)34周,轉(zhuǎn)過的角度為32π;假如從O到D時(shí)刻歷時(shí)06.AC解析產(chǎn)生交變電流的條件是軸和磁感線垂直,與軸的位置和線圈形態(tài)無關(guān),線圈abcd分別繞軸P1、P2轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=NBSω,由I=ER總可知,此時(shí)I相等,A正確,B錯(cuò)誤;由右手定則可知,電流方向?yàn)閍→d→c→b,C正確;dc邊受到的安培力F=Bldc7.B解析由Im=EmR,Em=NBSω,ω=2πn得Im=NBS·2πnR,故A、C可行;電阻R與匝數(shù)有關(guān),當(dāng)匝數(shù)減半時(shí)電阻R也隨之減半,則Im8.D解析由題圖可知,t=0、t=0.02s、t=0.04s時(shí)刻線圈平面位于中性面位置,Φ最大,ΔΦΔt=0,故E=0;t=0.01s、t=0.03s、t=0.05s時(shí)刻線圈平面與磁感線平行,Φ最小,ΔΦΔt最大,故E最大;從t=0.01s時(shí)刻至t=09.C解析起先時(shí),線圈平面與磁感線平行,線圈中產(chǎn)生的交變電流按余弦規(guī)律變更,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大,產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值越大,由歐姆定律可知通過電阻R的電流越大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí),穿過線圈的磁通量為零,磁通量變更率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,為Em=NBSω,選項(xiàng)C正確;線圈每轉(zhuǎn)過半圈,穿過線圈平面的磁通量變更量為2BS,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10.B解析圖示時(shí)刻起先,由楞次定律推斷出線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a為負(fù)方向,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為e=-Emsinωt=-BSωsinωt,S是線圈面積的一半,則感應(yīng)電流的表達(dá)式為i=ER=-Imsinωt,其中Im=BSω11.D解析由于磁場(chǎng)為沿半徑的輻向磁場(chǎng),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(chǎng)方向要變更兩次,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向也要變更兩次。故選D。12.答案(1)E=12NBL1L2ωb(2)見解析解析(1)ab邊切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=NBL1v,v=ω·L可得E=12NBL1L2ω,b(2)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,a