廣西專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章交變電流1交變電流課后訓(xùn)練新人教版選擇性必修第二冊

1交變電流課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題(第1~5題為單選題,第6~7題為多選題)1.如圖所示的各圖像中表示交變電流的是()答案D解析選項A、B、C的圖像中,圖線都分布在t軸的一側(cè),即電流方向沒有發(fā)生變更,都表示直流;選項D的圖像中,圖線分布在t軸兩側(cè),電流的大小、方向均做周期性變更,是交變電流。故選項D正確。2.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)線圈通過中性面時()A.線圈平面與磁感線方向平行B.通過線圈的磁通量達(dá)到最大值C.通過線圈的磁通量的變更率達(dá)到最大值D.線圈中的感應(yīng)電動勢達(dá)到最大值答案B解析當(dāng)線圈通過中性面時,線圈平面與磁感線方向垂直,通過線圈的磁通量達(dá)到最大值,磁通量的變更率為零,線圈中的感應(yīng)電動勢為零,選項A、C、D錯誤,B正確。3.磁脈沖傳感器是汽車防抱死剎車(ABS)系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置,它能測定車輪是否還在轉(zhuǎn)動。假如測出車輪不再轉(zhuǎn)動,就會自動放松制動機構(gòu),讓輪子仍保持緩慢轉(zhuǎn)動狀態(tài)。圖甲中,B是一根永久磁鐵,外面繞有線圈,左端靠近一個鐵質(zhì)齒輪,齒輪與轉(zhuǎn)動的車輪是同步的。圖乙是車輪轉(zhuǎn)速為n時輸出電流隨時間變更的圖像。若車輪轉(zhuǎn)速變?yōu)閚2,則其圖像應(yīng)為下圖中的(答案C解析車輪轉(zhuǎn)速減慢,角速度減小,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電流變小,電流變更的周期變大,選項C正確。4.如圖所示,KLMN是一個豎直的匝數(shù)為n的矩形導(dǎo)線框,全部處于磁感應(yīng)強度為B的水平方向的勻強磁場中,線框面積為S,電阻為R,MN邊水平,線框繞豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(俯視逆時針)。當(dāng)MN邊與磁場方向的夾角為30°時(圖示位置),下列說法正確的是()A.導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢的大小是32nBSB.導(dǎo)線框中電流的方向是K→L→M→N→KC.導(dǎo)線框再轉(zhuǎn)過60°時導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流達(dá)到最大值D.導(dǎo)線框旋轉(zhuǎn)過程中穿過導(dǎo)線框的磁通量的變更率恒定答案A解析導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢的大小是e=Emcos30°=nBωScos30°=32nBSω,選項A正確。由楞次定律可知,導(dǎo)線框中電流的方向是K→N→M→L→K,選項B錯誤。線框與磁感線平行時感應(yīng)電流最大,則導(dǎo)線框再轉(zhuǎn)過150°時導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流達(dá)到最大值,選項C錯誤。導(dǎo)線框旋轉(zhuǎn)過程中由于感應(yīng)電動勢不斷變更,依據(jù)E=nΔΦΔ5.一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,線圈平面位于如圖甲所示的勻強磁場中。通過線圈的磁通量Φ隨時間t的變更規(guī)律如圖乙所示,下列說法正確的是()A.t1、t3時刻通過線圈的磁通量變更率最大B.t1、t3時刻線圈中感應(yīng)電流方向變更C.t2、t4時刻通過線圈的磁通量最大D.t2、t4時刻線圈中感應(yīng)電動勢最小答案B解析t1、t3時刻通過線圈的磁通量Φ最大,磁通量變更率為零,此時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零,線圈中感應(yīng)電流方向變更,選項A錯誤,B正確。t2、t4時刻通過線圈的磁通量為零,磁通量的變更率最大,即感應(yīng)電動勢最大,選項C、D錯誤。6.某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,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時刻線圈處于中性面位置B.在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C.A→D線圈轉(zhuǎn)過的角度為32D.若O→D歷時0.02s,則在1s內(nèi)交變電流的方向變更100次答案CD解析由題圖可知,在O、B、D時刻感應(yīng)電流為零,所以此時線圈恰好在中性面位置,且穿過線圈的磁通量最大,故選項B錯誤。在A、C時刻感應(yīng)電流最大,線圈處于和中性面垂直的位置,此時穿過線圈的磁通量為零,故選項A錯誤。從A到D,線圈旋轉(zhuǎn)34周,轉(zhuǎn)過的角度為32π,故選項C正確。假如從O到D歷時07.線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電動勢e=10sin20πt(V),則下列說法正確的是()A.t=0時,線圈平面位于中性面B.t=0時,穿過線圈的磁通量最大C.t=0時,導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大D.t=0.4s時,e有最大值102V答案AB解析由電動勢的瞬時值表達(dá)式可知,計時從線圈位于中性面時起先,所以t=0時,線圈平面位于中性面,穿過線圈的磁通量最大,但此時導(dǎo)線切割磁感線的有效速率為零,選項A、B正確,C錯誤。當(dāng)t=0.4s時,解得e=0,選項D錯誤。二、非選擇題8.如圖所示,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,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=1πT,線圈以角速度ω=100π(1)若線圈經(jīng)過圖示位置(線圈平面與磁感線垂直)時起先計時,寫出線圈中感應(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式。(2)寫出交變電流的瞬時值表達(dá)式。(3)求線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過π2答案(1)e=500sin100πt(V)(2)i=50sin100πt(A)(3)1000π解析(1)線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為Em=nBSω=100×1π×0.05×100πV=線圈中感應(yīng)電動勢瞬時值e=Emsinωt所以e=500sin100πt(V)。(2)交變電流的最大值Im=EmR+所以電流的瞬時值表達(dá)式為i=50sin100πt(A)。(3)E=nΔΦ實力提升一、選擇題(第1~4題為單選題,第5題為多選題)1.對于如圖所示的電流i隨時間t做周期性變更的圖像,下列說法正確的是()A.電流大小變更,方向不變,是直流B.電流大小、方向都變更,是溝通C.電流的周期是0.02s,最大值是0.2AD.電流做周期性變更,是溝通答案A解析大小變更,但方向不變的電流為直流,大小變更,方向也變更的為溝通,大小、方向均不變的為恒定電流,選項A正確,B、D錯誤。電流的周期是0.01s,選項C錯誤。2.如圖甲所示,矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,從某時刻起先計時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變更曲線如圖乙所示,若線圈匝數(shù)為100,外接電阻R=70Ω,線圈電阻r=10Ω,則下列說法正確的是()A.通過線圈的最大電流為1.25AB.線圈的角速度為50rad/sC.電壓表的示數(shù)為502VD.穿過線圈的最大磁通量為2π答案A解析依據(jù)閉合電路的歐姆定律可知I=EmR+r=10070+10A=1.25A,即通過線圈的最大電流為1.25A,選項A正確。電壓表測量的是有效值,故電壓表的示數(shù)為U=I2R=17524V,選項C錯誤。由題圖乙可知周期T=0.04s,轉(zhuǎn)動的角速度為ω=2πT=503.一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量隨時間變更的圖像如圖所示。則下列說法正確的是()A.t=0時刻,線圈平面與中性面垂直B.t=0.01s時刻,Φ的變更率為0C.t=0.02s時刻,感應(yīng)電動勢達(dá)到最大D.從t=0.01s時刻至t=0.04s時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度是32答案D解析由題圖像可知t=0、t=0.02s、t=0.04s時刻線圈平面位于中性面位置,Φ最大,ΔΦΔt=0,故E=0,選項A、C錯誤。t=0.01s、t=0.03s、t=0.05s時刻線圈平面與磁感線平行,Φ最小,ΔΦΔt最大,故E最大,選項B錯誤。由題圖像可知,從t=0.01s時刻至t=0.4.為了探討交變電流的產(chǎn)生過程,小張同學(xué)設(shè)計了如下試驗方案:第一次將單匝矩形線圈放在勻強磁場中,線圈繞轉(zhuǎn)軸OO1按圖甲所示方向勻速轉(zhuǎn)動(ab向紙外,cd向紙內(nèi)),并從圖甲所示位置起先計時,此時產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示。其次次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上,第三次他僅將轉(zhuǎn)軸OO1右側(cè)的磁場去掉,關(guān)于后兩次的電流圖像,下列說法正確的是()A.其次次是a圖 B.其次次是c圖C.第三次是b圖 D.第三次是d圖答案D解析其次次他僅將轉(zhuǎn)軸移到ab邊上,產(chǎn)生的交變電流的電動勢E=BSωsinωt,產(chǎn)生的交變電流的圖像與圖乙一樣,故選項A、B錯誤。第三次僅將轉(zhuǎn)軸OO1右側(cè)的磁場去掉,在完整的周期內(nèi),始終只有一條邊切割磁感線,所以交變電流的數(shù)值減半,故選項C錯誤,D正確。5.如圖甲所示,在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的電動勢隨時間變更的規(guī)律如圖乙所示。則下列說法正確的是()A.t=0.01s時穿過線框的磁通量最小B.該線圈轉(zhuǎn)動的角速度大小為πrad/sC.該電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=222sin100πt(V)D.線框平面與中性面的夾角為45°時,電動勢瞬時值為22V答案CD解析由題圖像知,t=0.01s時,感應(yīng)電動勢為零,則穿過線框的磁通量最大,故選項A錯誤。該線圈轉(zhuǎn)動的角速度大小為ω=2πT=100πrad/s,故選項B錯誤。當(dāng)t=0時,電動勢為零,線圈平面與磁場方向垂直,故該電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=Emsinωt=222sin100πt(V),故選項C正確。線框平面與中性面的夾角為45°時,電動勢瞬時值為e=Emsin45°二、非選擇題6.如圖所示,在勻強磁場中有一個“π”形導(dǎo)線框,可繞AB軸轉(zhuǎn)動,已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=52πT,線框相鄰兩邊相互垂直,其中CD邊長為20cm,CE、DF長均為10cm,轉(zhuǎn)速為50r/s。若從圖示(1)寫出線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式。(2)求出由圖示位置轉(zhuǎn)過30°過程中線框產(chǎn)生的平均電動勢。(3)作出線框中感應(yīng)電動勢隨時間變更的e-t圖像。答案(1)e=102cos100πt(V)(2)302πV解析(1)線框轉(zhuǎn)動,起先計時的位置為線框平面與磁感線平行的位置,CD邊長為l1=20cm,CE、DF邊長為l2=10cm,在t時刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt,此時刻e=Bl1l2ωcosωt其中B=52l1·l2=0.2×0.1m2=0.02m2ω=2πn=2π×50rad/s=100πrad/s故e=52π×0.02×100πcos100π即e=102cos100πt(V)。(2)線框由題圖所示位置轉(zhuǎn)過30°的過程中,有ΔΦ=12Bl1lΔt=π則平均電動勢E=ΔΦ(3)線框中感應(yīng)電動勢隨時間變更的圖像如圖所示。7.如圖所示,有一個正方形線框的線圈匝數(shù)為10,邊長為20cm,線框總電阻為1Ω,線框繞OO'軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,垂直于線框平面對里的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.5T。求:(1)該線框產(chǎn)生的交變電流的電動勢最大值、電流最大值;(2)線框從