2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊(cè)：5.1　交變電流含答案.doc

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2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊(cè)：5.1交變電流含答案知識(shí)點(diǎn)一交變電流的產(chǎn)生1(多選)當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面重合時(shí)，下列說法中正確的是()A電流將改變方向B磁場(chǎng)方向和線圈平面平行C線圈的磁通量最大D線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大2(多選)如圖L511所示，一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，則在0這段時(shí)間內(nèi)()圖L511A線圈中的感應(yīng)電流一直在減小B線圈中的感應(yīng)電流先增大后減小C穿過線圈的磁通量一直在減小D穿過線圈的磁通量的變化率一直在減小知識(shí)點(diǎn)二交變電流的變化規(guī)律3交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為eEmsin t，若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時(shí)將電樞所圍面積減小一半，其他條件不變，則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?)AeEmsinBe2EmsinCeEmsin 2tDesin 2t4如圖L512所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0.1 T，所用矩形線圈的匝數(shù)N100匝，邊長(zhǎng)ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s繞垂直于磁場(chǎng)方向的OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)試求：(1)交變電動(dòng)勢(shì)的峰值；(2)從線圈平面垂直于磁感線時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈中瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；(3)若線圈平面平行于磁感線時(shí)開始計(jì)時(shí)，求線圈在t時(shí)刻的電動(dòng)勢(shì)大小圖L512知識(shí)點(diǎn)三交變電流的圖像5線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交流電的圖像如圖L513所示，由圖可知()圖L513A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在A到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度D在A和C時(shí)刻磁通量變化率的絕對(duì)值最大6如圖L514甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角45時(shí)(如圖乙所示)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎齽t圖L515中描述電流變化規(guī)律的圖像正確的是()圖L514圖L5157一矩形線圈在勻強(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)間變化的圖像如圖L516甲所示，則下列說法中正確的是()圖L516At0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直Bt0.01 s時(shí)刻，的變化率最大Ct0.02 s時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D該線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示8如圖L517所示，面積均為S的線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)eBSsin t的是()圖L5179(多選)矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖L518所示，下列結(jié)論正確的是()圖L518A在t0.1 s和t0.3 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大B在t0.2 s和t0.4 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)改變方向C電動(dòng)勢(shì)的最大值是157 VD在t0.4 s時(shí)，磁通量變化率達(dá)最大，其值為3.14 Wb/s10一矩形線圈有100匝，面積為50 cm2，線圈內(nèi)阻r2 ，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，線圈的轉(zhuǎn)速n1200 r/min，外接一電阻，阻值為R18 ，試寫出電阻兩端電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式11如圖L519所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，AB軸與磁場(chǎng)方向垂直，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B T，線框的CD邊長(zhǎng)為20 cm，CE、DF長(zhǎng)均為10 cm，轉(zhuǎn)速為50 r/s.從圖示位置開始計(jì)時(shí)(1)寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式(2)在et坐標(biāo)系中作出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像圖L5191交變電流1AC解析 當(dāng)線圈平面與中性面重合時(shí)，磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，電流將改變方向故選A、C.2AD解析 線圈在圖示位置時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)平行，感應(yīng)電流最大，因?yàn)?，?時(shí)間內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過四分之一個(gè)周期，感應(yīng)電流從最大減小為零，磁通量逐漸增大3C解析 本題考查交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式eEmsin t，而EmNBS，當(dāng)加倍而S減半時(shí)，Em不變，故正確答案為C.4(1)314 V(2)e314sin 100t (V)(3)157 V解析 (1)由題可知：Sabbc0.20.5 m20.1 m2，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值EmNBS1000.10.1100 V100 V314 V.(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值eEmsin t314sin 100t (V)(3)線圈從線圈平面平行于磁感線時(shí)開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為eEmcos t，代入數(shù)值得e314cos 100t (V)當(dāng)t時(shí)，e314cos V157 V.5D解析 當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)到位于中性面時(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，A，B錯(cuò)誤當(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正確在A到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度，C錯(cuò)誤6D解析 在初始位置ad和bc切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知電流的方向?yàn)閍dcba，是負(fù)值，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤當(dāng)再轉(zhuǎn)過時(shí)，線圈處在中性面位置，感應(yīng)電流為零，則選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確7B解析 由題圖甲可知t0時(shí)刻，線圈的磁通量最大，線圈處于中性面，t0.01 s時(shí)刻，磁通量為零，但磁通量的變化率最大，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確t0.02 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為零，C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤8A解析 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)，且從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)eBSsin t，由此判斷，只有A選項(xiàng)符合9CD解析 由t圖像可知maxBS0.2 Wb，T0.4 s，又因?yàn)镹50匝，所以EmaxNBSNmax157 V，C正確；t0.1 s 和0.3 s時(shí)，最大，e0，電動(dòng)勢(shì)改變方向；t0.2 s和0.4 s時(shí)，0，eEmax最大，故A、B錯(cuò)誤，根據(jù)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)知，當(dāng)t0.4 s時(shí)，最大，3.14 Wb/s，D正確10u9cos 40t (V)解析 角速度2n2 r/s40 rad/s，最大值EmNBS1000.55010440 V10 V，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eEmcos t10cos 40t (V)，由閉合電路歐姆定律，有i A，故電阻兩端電壓uRi1810cos 40t (V)9cos 40t (V)11(1)e10 cos 100t (V)(2)如圖所示解析 (1)開始計(jì)時(shí)的位置為線圈平面與磁感線平行的位置，在t時(shí)刻線框轉(zhuǎn)過的角度為t，此時(shí)刻，eBl1l2cos t，即eBScos t.其中B T，S0.10.2 m20.02 m2，2n250 rad/s100 rad/s，故e0.02100cos 100t (V)10 cos 100t (V)(2)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像如圖所示