2017高中物理第5章交变电流第1节交变电流课时作业新人教版选修3_2

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人教版选修3-2 高二(上 ) 第五章 1交变电流强化练习

一、单选题人教版选修3-2 高二（上）第五章 1交变电流强化练习1.如图所示，矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，经过中性面时，以下说法错误的是A．线圈平面与磁感线方向垂直B．线圈中感应电流的方向将要发生改变C．通过线圈平面的磁通量最大D．通过线圈的感应电流最大2. 一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是() 大B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小3. 一矩形线圈在匀强磁场中绕一固定转轴作匀速转动，当线圈刚好处于如图所示的位置时，则它的（）A．磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大B．磁通量最小，磁通量的变化率最小，感应电动势最小C．磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电动势最小D．磁通量最大，磁通量的变化率最大，感应电动势最大4. 如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是A．线圈每转动一周，电流方向改变1次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零5. 一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示的位置时( )A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小二、多选题B ．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大C ．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大D ．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小6. 矩形线圈abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图甲所示的交流电，设沿a →b →c→d→a 方向为电流正方向，则对应t 1时刻线圈位置为下列哪一个图A ．B ．C ．D ．7. 如图甲中所示，一矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围的磁通量随时间t 变化的规律如图乙所示．下列论述正确的是( ) A ．t 1时刻线圈平面与中性面重合B ．t 2时刻导线ad 的速度方向跟磁感线平行C ．t 3时刻线圈感生电动势为0D ．t 4时刻线圈中感应电流方向发生改变8. 一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴旋转，切割磁感线的两边通过导体圆环外接电阻R ，自图示位置开始以角速度ω匀速转动，则通过R 的电流（）A．大小和方向都不断变化B．方向不变，大小不断变化C．变化的规律D．变化的规律9. 如图所示，一正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，沿着观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为，线圈匝数为，边长为，电阻为，转动的角速度为．则当线圈转至图示位置时（）A．线圈所在位置为中性面，感应电流为零B．线圈中的感应电流为C．穿过线圈的磁通量为D．线圈中感应电流的方向为10. 下列各图象中属于交流电的有:A．B．C．D．三、解答题（1）t=0时感应电流的方向；（2）感应电动势的瞬时值表达式；（3）从图示位置转过900的过程中流过电阻R 的电荷量．12. 如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a ，宽度为b ，共有n 匝，总电阻为r ，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R 的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO '匀速转动，沿转轴OO '方向看去，线圈沿逆时针方向转动，t =0时刻线圈平面如图所示。

2017高中物理选修3-2检测第五章交变电流第1节含答案精品

第五章第一节基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．(辽宁锦州市2018～2018学年高二下学期期末)如图所示，属于交流电的是导学号09152210(C)解析：交流电是指电流的方向随时间做周期性变化的电流；由图可知，符合条件的只有C。

2．(四川省资阳中学2018～2018学年高二下学期期中)如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt 的图是导学号09152211(A)解析：由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误，故选A。

3．(烟台二中2018～2018学年高二检测)如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是导学号09152212(C)A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次。

线圈处于图示位置时，ab边向右运动，ab边的感应电流方向为a→b；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大。

4．(南京金陵中学2018～2018学年高二检测)处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直，在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动，若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流方向为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图象是下图中的导学号09152213(C)解析：分析交变电流的图象问题应注意图线上某一时刻对应线圈在磁场中的位置，将图线描述的变化过程对应到线圈所处的具体位置是分析本题的关键，线圈在图示位置时磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转过90°的过程中，感应电流方向为正，故选项C正确。

新人教版高中物理第5章交变电流2描述交变电流的物理量课时作业选修3_2

2 描述交变电流的物理量◎必做部分1．一个照明电灯标有“220 V、60 W”字样，现在把它接入最大值为311 V 的正弦式交流电路中，则( )A ．灯的实际功率大小为60 WB ．灯丝将烧断C ．只能暗淡发光D ．能正常发光答案： AD2．在如图所示电路中，A 是熔断电流I0＝2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝220 2sin 314t V ．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )A ．110 2 ΩB ．110 ΩC ．220 ΩD ．220 2 Ω解析： U ＝220 V ，R min ＝U I 0＝2202Ω＝110 Ω.答案： B3．标有“250 V,0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用( ) A ．220sin 100πt V B ．220 V 照明电路中 C ．380sin 100πt VD ．380 V 动力电路中解析：从该电容器的铭牌知，它的耐压值为250 V ，也就是它允许加的最大电压为250 V ，对于220 V 的照明电路，最大值为220 2 V ＝311 V ，超出了它的耐压值．故正确答案为A.答案： A4.一台电风扇的额定电压为交流220 V ．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I 随时间t 的变化如图所示．这段时间内电风扇的用电量为( )A ．3.9×10－2度 B ．5.5×10－2度 C ．7.8×10－2度D ．11.0×10－2度解析：分段计算用电量，根据W ＝UIt 得W ＝W 1＋W 2＋W 3＝220×0.3×10×60 J＋220×0.4×10×60 J＋220×0.2×40×60 J＝1.98×105J ，而1度＝1 kW·h＝3.6×106J ，所以W ＝1.98×105J ＝0.055度＝5.5×10－2度，故B 选项正确，A 、C 、D 选项错误．答案： B5.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin 25t VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W 解析：由题图知：T ＝4×10－2s ，根据ω＝2π/T 有ω＝50π rad/s ，故A 错；从图象读出：T ＝4×10－2s ，根据f ＝1T可得f ＝25 Hz ，故B 对；从图象读出：U m ＝100 V ，根据U ＝U m2可得U ＝1002V ，故C 错；由C 得：U ＝1002 V ，，根据P ＝U2R 有P ＝50 W ，故D 对．答案： BD6．如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B ．线圈先后两次转速之比为3∶2C ．交流电a 的瞬时值为u ＝10sin 5πt (V)D ．交流电b 的最大值为203V解析：由图可知t ＝0时刻时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项A 错误；由图可知T a ＝0.4 s ，T b ＝0.6 s ，线圈先后两次转速之比n a ∶n b ＝T b ∶T a ＝3∶2，选项B 正确；交流电a 的瞬时值为u ＝U m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT a t ，得u ＝10sin 5πt (V)，选项C 正确，感应电动势最大值U m ＝NBS ω＝NBS ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT ，所以U m a ∶U m b ＝T b ∶T a，交流电b 的最大值为203 V ，选项D正确．答案： BCD7．电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲的方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示，则( )甲乙A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V解析：从图象可以看出，交变电流中电流最大值为0.6 2 A ，电流有效值为：I ＝I m2＝0.6 A ，R 1两端电压有效值为U 1＝IR 1＝6 V ，R 2两端电压最大值为U m ＝I m R 2＝0.62×20 V ＝12 2 V ，综上所述，正确选项为B.答案： B8．如图甲是阻值为5 Ω的线圈与阻值为15 Ω的电阻R 构成的回路．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示．则( )A ．电压表的示数为14.14 VB ．通过电阻的电流为0.707 AC ．电阻R 上消耗的功率为7.5 WD ．通过电阻的电流方向每秒变化100次解析：根据题中图乙可知交流电的有效值为E ＝202V ＝10 2 V ，电压表的示数为1025＋15×15 V＝7.5 2 V ，A 错误；通过电阻的电流为I ＝1025＋15A ＝0.5 2 A≈0.707 A，B正确；电阻R 上消耗的功率为P ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1025＋152×15 W＝7.5 W ，C 正确；根据产生交流电的特点，线圈每转一圈，电流方向改变两次，则每秒变化10.04×2＝50次，D 错误．答案： BC9．有一交流发电机模型，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图所示，求：(1)电动势的最大值和有效值，(2)当t ＝1200 s 时，电动势的瞬时值，并指出此时线圈相对于磁场的位置．(3)已知线圈面积为16 cm 2，共25匝，计算匀强磁场的磁感应强度．解析： (1)由图象可知电动势的最大值E m ＝5 V ，根据正弦交流电的最大值和有效值的关系，故有效值为：E ＝22E m ＝3.5 V. (2)因为e ＝E m sin ωt ＝5sin 100πt ，当t ＝1200s 时，e ＝5sin 100π×1200V ＝5 V. 这时线圈平面跟磁感线平行． (3)由于E m ＝nBS ω，所以B ＝E m nS ω＝525×2π×50×16×10－4T ＝0.4 T. 答案： (1)5 V 3.5 V (2)5 V 线圈平面跟磁感线平行 (3)0.4 T10．甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的匝数n ＝100，电阻r ＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R ＝90 Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表．在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t 按图乙所示正弦规律变化．求：(1)交流发电机产生的电动势最大值； (2)电路中电压表的示数；(3)R 上的热功率．解析： (1)交流发电机产生电动势的最大值E m ＝nBS ω而Φm ＝BS ，ω＝2πT，所以E m ＝2n πΦmT由Φ－t 图线可知：Φm ＝2.0×10－2WbT ＝6.28×10－2 s ，所以E m ＝200 V.(2)电动势的有效值E ＝E m2＝100 2 VU ＝R R ＋r E ＝90100×100 2 V ＝90 2 V ＝127.3 V. (3)R 上的功率为：P R ＝U 2R＝2290W ＝180 W答案： (1)200 V (2)127.3 V (3)180 W ◎选做部分11．如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →d →aD ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力解析：线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转动轴所在位置无关，故A 对，B 、D 错；图示时刻产生电流的方向为a →d →c →b →a ，故C 错．答案： A12.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πTtD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πTt解析：线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正(或余)弦式交变电流，因为从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以瞬时电动势表达式e ＝E m cos ωt ，当转过60°时e ＝E m cos60°＝E m 2，而i ＝e R ＝E m22 Ω＝E m 4 Ω＝1 A ，所以E m ＝4 V ．故电动势有效值E ＝E m2＝2 2 V ，则线圈消耗功率P ＝E 2R＝222W ＝4 W ，则选项A 正确；线圈中感应电流的有效值I ＝E R ＝222A ＝ 2 A ，则选项B 错误；因为E m ＝4 V ，所以e ＝E m ·cos ωt ＝4 cos 2πTt V ，则选项C 正确；因为E m ＝BS ·2πT ，所以Φm ＝BS ＝E m ·T 2π＝2Tπ，所以任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝Φm ·sin ωt ＝2T πsin 2πTt ，所以选项D 错误．答案： AC。

高中物理-有答案-人教版选修3选修3-2第五章第1节交变电流

高中物理人教版选修3选修3-2第五章第1节交变电流一、选择题（共5题；）1. 关于交变电流和直流电流的说法中正确的是（）A.如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流B.直流电流的大小和方向一定不变C.交变电流一定是按正弦规律变化的D.交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化2. 如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（）A.线圈每转动一周，指针左右摆动两次B.图示位置为中性面，线圈中无感应电流C.图示位置ab边的感应电流方向为a→bD.线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零3. 欲增大交流发电机的感生电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是（）A.增大转速B.增大磁感应强度C.增加线圈匝数D.增大线圈的包围面积4. 如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。

若以线圈平面与磁场夹角θ＝0∘时（如图）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。

则下列四幅图中正确的是()A. B.C. D.5. 如图甲所示，a、b为两个并排放置的共轴线圈，a中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断错误的是（）A.在t1到t2时间内，a、b相吸B.在t2到t3时间内，a、b相斥C.t1时刻两线圈间作用力为零D.t2时刻两线圈间吸引力最大二、多项选择题（共3题；）如图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有（）A. B.C. D.关于中性面，下列说法正确的是（）A.中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面B.中性面就是线圈中磁通量变化率为零的面C.线圈过中性面时，电流方向必改变D.线圈过中性面时，感应电动势为零如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能在线圈中产生交变电流的是（）A.将线圈水平向右匀速拉出磁场B.使线圈以OO′为轴匀速转动C.使线圈以ab为轴匀速转动D.磁场以B=B0sinωt规律变化三、填空题（共2题；）闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势2V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________ V， s，交流电动势的大小为________ V．电动势的峰值为________ V，从中性面起经148一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4πrad/s匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示．则交变电流的频率为________Hz，当t=0时，线圈平面与磁感线________，当t=0.5s时，e为________V．四、计算题（共2题；）如图所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180∘时间内的平均感应电动势．如图所示，一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中转动，转速为n= 120转/分，若已知边长l=20cm，匝数N=20，磁感应强度B=0.2T，求:（1）转动中的最大电动势及位置。

新人教版高中物理第5章交变电流1交变电流课时作业选修3_2

1 交变电流◎必做部分1．如图所示图象中不属于交流电的有( )解析：图A 、B 、C 中e 的方向均发生了变化，故它们属于交流电，但不是按正弦函数规律变化的交流电．答案： D2．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 垂直．在t ＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd 边离开纸面向外运动．若规定由a →b →c →d →a方向的感应电流为正，则能在下列图中反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图线是(如图)( )解析：图示时刻，ab 边和cd 边同时垂直切割磁感线，产生的感应电动势最大，此时感应电流最大，由右手定则，可判定电流方向由a →b →c →d →a ，为正方向，综上所述，正确答案为C.答案： C3．交流发电机在工作时的电动势e ＝E m sin ωt .若将线圈匝数、线圈面积都提高到原来的两倍，其他条件不变，则电动势变为( )A ．e ＝2E m sin ωtB ．e ＝4E m sin ωtC ．e ＝12E m sin ωtD ．e ＝14E m sin ωt解析：由电动势最大值表达式E m ＝NBS ω，N 、S 变为原来的两倍，则最大值变为4E m ，故B 正确．答案： B4．如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知( )A ．此感应电动势的瞬时表达式为e ＝200 sin 0.02tB ．此感应电动势的瞬时表达式为e ＝200 sin 100πtC ．t ＝0.01 s 时，穿过线圈的磁通量为零D ．t ＝0.02 s 时，穿过线圈的磁通量的变化率最大答案： B5．如图甲所示为一个矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．线圈内磁通量随时间t 变化如图乙所示，则下列说法中正确的是( )A ．t 1时刻线圈中的感应电动势最大B ．t 2时刻ab 的运动方向与磁场方向垂直C ．t 3时刻线圈平面与中性面重合D ．t 4、t 5时刻线圈中感应电流的方向相同解析： t 1时刻通过线圈的Φ最大，磁通量变化率ΔΦΔt 最小，此时感应电动势为零，A错．在t 2、t 4时刻感应电动势为E m ，此时ab 、cd 的运动方向均垂直于磁场方向，B 正确．t 1、t 3、t 5时刻Φ最大，ΔΦΔt＝0，此时线圈平面垂直于磁场方向，称为中性面，C 正确．t 5时刻感应电流为零，D 错．故正确答案为B 、C.答案： BC6．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断( )A ．在A 和C 时刻线圈处于中性面位置B ．在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量为零C ．从A →D 时刻线圈转过的角度为32πD ．若从O →D 时刻历时0.02 s ，则在1 s 内交变电流的方向改变100次解析：根据图象，首先判断出感应电流的数学表达式为i ＝I m sin ωt ，其中I m 是感应电流的最大值，ω是线圈旋转的角速度．而且线圈是从中性面开始旋转．由O 到D 完成一次周期性变化，相应的线圈旋转一周．线圈每旋转一周有两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向．从图可知，在O 、B 、D 时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A 、C 时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零；从A 到D 时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为32π；如果从O 到D 时刻历时0.02 s ，恰好为一个周期，所以1 s 内线圈转动50个周期，100次经过中性面，交变电流的方向改变100次．答案： CD7．长为a 、宽为b 的矩形线圈，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的OO ′轴以恒定的角速度ω旋转．设t ＝0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是( )A ．0,0B ．0，Bab ωC.Bab ω2，0D ．Bab ，Bab ω解析：实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势：e ＝E m cos ωt ＝Bab ωcos ωt .当t ＝0时，cos ωt ＝1，虽然磁通量Φ＝0，但是电动势有最大值E m ＝Bab ω根据法拉第电磁感应定律E ＝nΔΦΔt，可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即E m ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt max＝Bab ω.综上所述，正确选项为B. 答案： B8.一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以恒定的角速度ω转动．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照如图所示的余弦规律变化，则在t ＝3π2ω时刻( )A ．线圈平面与磁场方向平行B ．线圈中的电流最大C ．线圈所受的安培力为零D ．穿过线圈的磁通量最大解析：由i －t 图象可以看出，t ＝0的时刻，感应电流达到最大值，线圈平面与中性面垂直．经t ＝3π2ω的时间后，线圈转过的角度为θ＝t ω＝3π2，此时线圈平面与中性面平行，即与磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，线圈所受安培力为零．故正确选项为C 、D.答案： CD9.如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈匝数n ＝50，每匝线圈面积为0.48 m 2，转速为150 r/min ，线圈在匀速转动过程中，从图示位置开始计时.写出交变感应电动势瞬时值的表达式．解析：当线圈平面经过中性面时开始计时，则线圈在时间t 内转过的角度为ωt ，于是瞬时感应电动势e ＝E m sin ωt .其中E m ＝nBS ω.由题意知n ＝50，B ＝0.5 T ，ω＝2π×15060rad/s ＝5π rad/s ，S ＝0.48 m 2，E m ＝nBS ω＝50×0.5×0.48×5π V≈188 V，所以e ＝188 sin(5πt ) V. 答案： e ＝188 sin(5πt ) V10．如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB 轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度B ＝52πT ，线框CD 边长为20 cm ，CE 、DF 边长均为10 cm ，转速为50 r/s.若从图示位置开始计时：(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)作出线框中感应电动势e 随时间t 变化关系的图象．解析： (1)线框转动开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，所以瞬时感应电动势e ＝E m cos ωt ，其中E m ＝BS ω，B ＝52πT ，S ＝0.1×0.2 m 2＝0.02 m 2，ω＝2πn ＝100π rad/s ，所以e ＝102cos 100πt V(2)由感应电动势的瞬时值表达式可知峰值E m ＝10 2 V ，周期T ＝2πω＝0.02 s ，画出图线如图所示．答案： (1)e ＝102cos(100πt ) V(2)◎选做部分11．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，t ＝0时，感应电动势为零，在t ＝0.3 s 时，感应电动势达峰值6 V ．已知线圈转动周期大于0.3 s ，则t ＝0.4 s 时，感应电动势的可能值为 ( )A ．0B ．6 VC ．3 3 VD ．3 V解析：由t ＝0时的感应电动势为零可知，感应电动势的瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ，t ＝0.3 s 时感应电动势达到峰值6 V ，即E m ＝6 V,0.3ω＝2k π＋π2或0.3ω＝2k π＋32π，其中k ＝0,1,2，…又T ＞0.3 s ．所以ω可能为53 π rad/s 或5 π rad/s ，故在t ＝0.4 s时，感应电动势的值可能为e ＝6 sin 5π3×0.4 V＝3 3 V 或e ＝6 sin 5π×0.4 V＝0，应选A 、C.答案： AC12．如图所示，矩形导线框abcd 的一半处在磁感应强度B ＝0.1T 的足够大的匀强磁场中，线框ab 边长10 cm ，bc 边长为20 cm ，当线框以ab 边为轴，以角速度ω＝20 π/rad/s 匀速转动时，从图示时刻(线圈平面与磁场方向垂直)开始计时，它的磁通量Φ和线圈中的感应电动势E 随时间变化的图象可能正确的是( )解析：从图示时刻到线圈转过60°⎝ ⎛ t ＝T6，其中周期T ＝2πω)＝0.1 s 的过程中，磁通量Φ＝B ·ab ·12bc ＝1×10－3Wb 不变化，之后，磁通量按照余弦规律变化，t ＝T 4时刻，磁通量为零，故A 错误、B 正确；在0～T6时间内，感应电动势始终为零，之后，感应电动势按照正弦规律变化，t ＝T4时刻，感应电动势达最大值E m ＝B ·ab ·bc ·ω＝4π×10－2V ，故C 错误、D 正确．答案： BD。

高中物理人教版选修3-2检测：第五章交变电流5.1交变电流 Word版含答案

5.1 交变电流课时作业基础达标1．交变电流是( ).A．矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流B．按正弦规律变化的电流C．强度随时间做周期性变化的电流D．方向随时间做周期性变化的电流【解析】本题考查了交变电流的定义，只要方向随时间做周期性变化的电流就是交变电流，正弦式交变电流仅是其中之一，故D项正确．【答案】 D2．如图所示属交变电流的是( )【解析】大小和方向做周期性变化的电流，称为交变电流，在图象上表现为时间轴上下都存在图线，故选CD.【答案】CD3．关于矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦式电流，正确的说法是( )A．线圈每转动一周，感应电流方向改变一次B．线圈每转动一周，感应电动势方向改变一次C．线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，感应电动势方向改变一次D．线圈每转动一周，感应电流方向和感应电动势方向都改变两次【解析】感应电动势和感应电流的方向，每经过中性面时改变一次，每个周期内方向改变两次，故选D.【答案】 D4．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则( ) A．线圈平面与磁场方向垂直B．线圈中的感应电动势的方向将发生变化C．通过线圈的磁通量达到最大值D．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值【解析】线圈通过中性面这个特殊位置时，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故A、C正确，D错误；线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，故B正确．abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B ，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时( )．线圈中感应电流的方向为abcdanBl 2ωR．穿过线圈磁通量的变化率为0图示位置，线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变错误，此时由右手定则可知电流方向为adcba ，＝nBl 2ωR ，图示位置感应电流等于峰值，时间内，①②相吸时间内，①②相斥时刻两线圈间作用力为零时刻两线圈间吸引力最大如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线从上向下看逆时针方向)匀速转动，为正方向，则下图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的内，ab 一侧的线框在磁场中绕OO ′转动产生正弦交流电，电流方向由且越来越大.t 4～t2内，ab 一侧线框在磁场外，而dc dcba 且越来越小，以此类推，可知i －t 图象正确的为如右图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力【解析】如图所示，设ab＝l1，ad＝l2，O1a＝r1，O1d＝r2.线圈绕P1轴转动时，产生的感应电动势e1＝Bl1v＝Bl1l2ω.线圈绕P2轴转动时，产生的感应电动势e2＝Bl1r1ω＋Bl1r2ω＝Bl1l2ω，即e1＝e2，所以i1＝i2，故选项A对B错．由右手定则可知，线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，均是a→d→c→b方向，故选项C错，再根据安培力公式可知F安＝BIl1，即安培力相同，D错．【答案】 A4．一长直导线通以如图甲所示的交变电流，在导线下方有断开的线圈，如图乙所示，规定电流从左向右为正，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻是在( )A．t1时刻 B．t2时刻C．t3时刻 D．t4时刻【解析】欲使a相对b电势最高，即ab间电动势最大，t1、t3时刻电流i最大但电流的变化率最小，感应电动势为零，故选项A、C错误；t2时刻电流的变化率最大，线圈中磁通量变化率也最大，但此时穿过线圈的磁通量减小到零，由楞次定律可知此时刻b点电势高于a点，故选项B错误；当t4时刻，由楞次定律可知，ab中感应电动势a点高于b点，且电动势的圆形线圈共100匝，在磁感应强度′以n＝600 r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；时的电动势的瞬时值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为与线圈形状无关)，t.86.6 V.(2)86.6 V，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻Δt＝t.【答案】1×10－2 C。

高中物理选修3-2 第五章交变电流第1节交变电流同步练习

第五章交变电流第一节交变电流同步练习一、单选题1.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A. 该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（25πt）VB. 该交流电的频率为50HzC. 该交流电的电压的有效值为100D. 若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W2.某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（）A. t1时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B. t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零C. t3时刻，线圈中的感应电动势达最大值D. t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值3.单匝矩形线圈abcd边长分别为l1和l2，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴OO′匀角速转动，转动轴分别过ad边和bc边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B．图为沿转动轴OO′观察的情况，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（）A. 2Bl1l2ωcosθB. 3Bl1l2ωsinθC. Bl1l2ωcosθD.Bl1l2ωsinθ4.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是（）A. 乙图中ab时间段对应甲图中A至B图的过程B. 乙图中bc时间段对应甲图中C至D图的过程C. 乙图中d时刻对应甲图中的D图D. 若乙图中d处是0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次5.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（）A. 在中性面时，通过线圈的磁通量最小B. 在中性面时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大C. 线圈通过中性面时，电流的方向发生改变D. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零6.矩形线框垂直于匀强磁场且位于线框平面的轴匀速转动时产生交变电流，下列说法正确的是（）A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势为零第1页，共9页C. 每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次D. 线框经过中性面时各边切割线的速度为零7.线圈的匝数为100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是（）A. 在t=0 s和t=0.2s时，线圈平面和磁场垂直，电动势最大B. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈平面和磁场垂直，电动势为零C. 在t=0.2s和t=0.4s时电流改变方向D. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈切割磁感线的有效速率最大二、多选题8.在匀强磁场中，一矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（）A. t=0.01s时穿过线框的磁通量最小B. t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大C. 该线框匀速转动的角速度大小为100πD. 电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角可能为45°9.如图矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻R．在线圈由图示位置转过90°的过程中（）A. 磁通量的变化量△φ=nBSB. 平均感应电动势=C. 通过电阻的电量为D. 电阻R产生的焦耳热Q=10.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω接一只电阻为95.0Ω如图乙所示，则正确的是（）A. 周期为0.02sB. 电路中的电压表的示数为220VC. 该交变电动势的瞬时值表达式为e =220sin（100πt）D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J11.如图所示，发电机的矩形线圈面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．从图示位置开始计时，下列判断正确的是（）A. 此时穿过线圈的磁通量为NBS，产生的电动势为零B. 线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωtC. P向下移动时，电流表示数变小D. P向下移动时，发电机的电功率增大12.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则线圈中（）A. 0时刻感应电动势最大B. 0.05s时感应电动势为零C. 0.05s时感应电动势最大D. 0～0.05s这段时间内平均感应电动势为0.4V13.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，当线框的转速为n1时，产生的交变电动势的图线为甲，当线框的转速为n2时，产生的交变电动势的图线为乙．则（）A. t=0时，穿过线框的磁通量均为零B. 当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零C. n1：n2=3：2D. 乙的交变电动势的最大值是V三、计算题14.如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=10cm，匝数N=100匝，电阻r=1Ω的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动，转速n =r/s，有一电阻R=9Ω，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想电压表，求：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势瞬时植表达式；（2）求从中性面开始转过T时的感应电动势与电压表的示数；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功．第3页，共9页15.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共200匝；线圈总电阻r=1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=T，线圈以角速度ω=100πrad/s匀速转动．（1）若线圈经图示位置时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式；（2）求通过电阻R的电流有效值．16.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s 的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相接．求：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式（2）电键S合上时，电压表和电流表示数；（3）通过电阻R的电流最大值是多少；（4）电阻R上所消耗的电功率是多少．答案和解析【答案】1. D2. D3. D4. B5. C6. C7. B8. CD9. BCD10. AC11. BD12. ABD13. BCD14. 解：（1）角速度ω=2πn=200rad/s电动势的最大值E m=NBSω=100×0.2×0.12×200=40V表达式e=E m sinωt=40sin200t（V）（2）电压有效值E =V电压表示数U ==18V从中性面开始转过T时的感应电动势e =40×sin（3）外力做的功转化为电能W=EIt=E=4800J答：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，电动势瞬时植表达式为e=40sin200t（V）；（2）从中性面开始转过T 时的感应电动势为V，电压表的示数为18V；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功为4800J．15. 解：（1）感应电动势最大值为E m=NBS ω=200××0.05×100πV=1000V由于从中性面开始计时，则瞬时值表达式为：e=E m sin（ωt）=1000sin（100πt）V（2）流过电阻R的最大电流I m ===100A通过电阻R的电流有效值I ===50A．答：（1）若线圈经图示位置开始计时，线圈中感应电动势瞬时值的表达式是e=1000sin（100πt）V；（2）通过电阻R的电流有效值是50A．16. 解：（1）产生的感应电动势的最大值为瞬时表达式为闭合s 时，有闭合电路的欧姆定律可得电压为U=IR=40V（3）通过R 的电流最大值为（4）电阻R上所消耗的电功率P= IU=2×40 W=80 W．答：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式为（2）电键S合上时，电压表和电流表示数分别为40V，2A；（3）通过电阻R 的电流最大值是（4）电阻R上所消耗的电功率是80W【解析】1. 解：A、由图象可知交变电流的周期T=0.04s ，角速度，频率f =Hz，故该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（50πt）V，故AB错误；第5页，共9页C、该交流电的电压的有效值为，故C错误；D、若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为：P=，故D正确故选：D从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解．本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解．2. 解：A、t1时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，t2时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大．故AB 错误．C、t3时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零．故C错误．D、t4时刻磁通量为零，磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大．故D正确．故选：D．感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量φ随时间的变化图线的斜率反映感应电动势的大小．解决本题的关键知道感应电动势与磁通量变化率的关系，知道图线的斜率反映感应电动势的大小．3. 解：矩形线圈在匀强磁场中做匀角速转动，产生交流电，感应电动势的最大值为：E m=nBSω=nBL1L2ω根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ时，θ=ωt；此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为：e=Bl1l2ωsinθ．故选：D发电机产生正弦式交变电流，根据公式E m=nBSω求解最大电动势，根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，即可得出结论．本题关键是记住交流电最大值表达式E m=nBSω，然后结合电动势的瞬时值表达式即可．4. 解：从线圈转过中性面的位置开始计时，所以电流在开始时为0；线圈在匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动时，切割磁感线，产生电流，根据右手定则可以判定；A、乙图中ab，感应电流为正方向，且大小在减小，根据楞次定律，则有：感应电流方向abcda，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中B至C图的过程，故A错误；B、乙图中bc，感应电流为负方向，且大小在增大，根据楞次定律，则有：感应电流方向adcba，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中C至D图的过程，故B正确；C、乙图中d时刻，感应电流为零，则磁通量的变化率最小，即磁通量最大，且电流有负变为零，故对应A 图，故C错误；D、若乙图中D等于0.02s，则周期为0.02s，则交流电的频率为50Hz，而一个周期内电流方向改变两次，所以1s内电流的方向改变了100 次；故D错误；故选：B．该位置的磁通量最大，感应电流为0，是中性面．矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时，在线圈中产生正弦交流电该题考查交流电的产生、中性面与交流电的图象，要明确线圈的转动图象与交流电的瞬时电动势的图象之间的关系．5. 解：A、在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误．B、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零．故B错误．C、线圈每次通过中性面，电流的方向均会发生改变；故C正确；D、穿过线圈的磁通量为零时，线圈与磁场平行，有两边垂直切割磁感线，感应电动势最大．故D错误．故选：C．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流．在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次．本题考查正弦式电流产生原理的理解能力，抓住两个特殊位置的特点：线圈与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势为零；线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大．6. 解：A、在中性面时感应电流为零，感应电动势为零，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误；B、当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势最大；故B错误；C、每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次；故C正确；D、左右两边要切割磁感线的速度不为零，但由于相互抵消而使磁通量为零；故D错误；故选：C．线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，由电流图象读出感应电流的变化．由欧姆定律得知感应电流与感应电动势成正比，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．比较简单．7. 解：A、在t=0 s和t=0.2 s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，感应电动势最大，故A错误；B、在t=0.1 s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故B正确；C、在t=0.2s和t=0.4s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，电流方向没有发生变化，故C错误；D、在在t=0.1s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈处于中性面位置，感应电动势为零，故磁通量变化率为零，线圈切割磁感线的有效速率最小，故D错误；故选：B．交变电流产生过程中，线圈在中性面上时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小，线圈与中性面垂直时，通过的磁通量最小，电动势为大；结合Φ-t图象分析答题．要掌握交流电产生过程特点，特别是两个特殊位置：中性面和垂直中性面时，掌握电流产生过程即可正确解题．8. 解：A、由图象知：t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，变化率最小，故AB错误；C、由图象得出周期T=0.02s，所以ω==100πrad/s，故C正确D、当t=0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=311sin（100πt）V，电动势瞬时值为22V时，代入瞬时表达式，则有线圈平面与中性面的夹角正弦值sinα=，所以线圈平面与中性面的夹角可能为45°，故D正确；故选：CD．从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系．9. 解：A、图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS，△Φ=Φ2-Φ1=BS．故A错误．B 、根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势，△t =解得=，故B正确；C、通过电阻R的电量q=It =t=n，得到q =，故C正确；D、电流的有效值为I =，E =，电阻R所产生的焦耳热Q=I2Rt，解得Q =，故D正确．故选：BCD．图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS=Φ2-Φ1．根据法拉第电磁感应定律求解平均感应电动第7页，共9页势．根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量，I为有效值．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解电量．对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值．注意磁通量与线圈的匝数无关．10. 解：A、由甲图可知交流电的周期T=0.02s，故A正确；B、由甲图可知交流电的最大值为E m=220V，故有效值E=220V，电压表示数U=V=209V．故B错误；C、角速度，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=220sin（100πt），故C正确；D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=t=×1J=24.2J．故D错误．故选：AC．由图读出电动势的最大值，求出有效值，根据欧姆定律求出外电压的有效值，即为电压表的示数．根据电流方向每个周期改变两次，求出每秒钟方向改变的次数．根据电压有效值求出灯泡消耗的功率．由焦耳定律，由有效值求出发电机焦耳热．交流电的电压、电流、电动势等等物理量都随时间作周期性变化，求解交流电的焦耳热、电功、电功率时要用交流电的有效值，求电量时用平均值．11. 解：A、此时线圈位移中性面，穿过线圈的磁通量最大为BS，故A错误；B、产生的感应电动势的最大值为E m=NBSω，从中性面开始计时，故e=NBSωsinωt，故B正确；C、当P位置向下移动、R不变时，副线圈匝数增大，根据理想变压器的变压比公式，输出电压变大，故电流变大，功率变大，故输入功率变大，故C错误，D正确故选：BD正弦式交流发电机从中性面位置开始计时，其电动势表达式为：e=NBSωsinωt；电压表和电流表读数为有效值本题关键明确交流四值、理想变压器的变压比公式、功率关系，注意求解电量用平均值12. 解：A、由图示图象可知，0时刻磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故A正确；B、由图示图象可知，0.05s时刻磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确，C错误；D、由法拉第电磁感应定律可知，0～0.05s内平均感电动势：E===0.4V，故D正确；故选：ABD．根据法拉第电磁感应定律知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比．通过法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势的大小．本题关键是掌握好图象的含义，磁通量比时间其物理含义为感应电动势，即图象的斜率表示感应电动势．13. 解：A、由图象知t=0时，电动势为零，穿过线框的磁通量最大，A错误；B、当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零，B正确；C、由图象知=37.5，=25，所以n1：n2=3：2，C正确；D、由图象知NBS×2πn1=10V，所以，乙的交变电动势的最大值是NBS×2πn2=V，D正确；故选BCD根据图象判断初始时刻电动势为零，所以是从中性面开始计时，磁通量最大，磁通量变化率为零，由图象知道周期，求出转速之比，根据最大值的表达式判断D．本题考查了交流电的产生和原理，能够从图象中获取对我们解决问题有利的物理信息．14. （1）交流发电机产生电动势的最大值E m=nBSω，从线圈通过中性面时开始计时，电动势表达式为e=E m sinωt．（2）交流电压表测量的是路端电压有效值，根据闭合电路欧姆定律和最大值是有效值的倍，进行求解．（3）根据焦耳定律Q=EIt求解整个回路发热量，即可得到外力做功．解决本题的关键掌握正弦式交流电峰值的表达式E m=nBSω，知道从中性面计时，电动势表达式为e=E m sinωt，要注意求电功时必须用有效值求解．15. 从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=E m s inωt，由E m=NBSω求出E m．根据闭合电路欧姆定律求最大电流I m，通过电阻R的电流有效值I =．本题考查对交流发电机原理的理解能力．对于交流电表，显示的是交流电的有效值．瞬时值表达式要注意计时起点，不同的计时起点表达式的初相位不同．16. （1）由E m= nBSω求得最大值，根据e=E m cosωt求得瞬时表达式；（2）电压表和电流表测量的是有效值，根据闭合电路的欧姆定律即可判断；（3）根据求得最大值；（4）有P=UI求得产生的功率本题考查了求电压表与电流表示数、求电阻消耗的功率问题，求出感应电动势的最大值、掌握最大值与有效值间的关系、应用欧姆定律即可正确解题．第9页，共9页。

人教版高二物理选修3-2第五章交变电流第一节交变电流每课一练学生版

第五章交变电流第一节交变电流每课一练班别姓名学号1．对于交变电流和直流电流的说法中正确的选项是（）A．假如电流大小随时间做周期性变化，则必定是交变电流B．直流电流的大小和方向必定不变C．交变电流必定是按正弦规律变化的D．交变电流的最大特点就是电流的方向随时间做周期性的变化．以下各图中，面积均为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正2弦交变电动势e=BSωsin的是（）ωt．如下图，矩形线圈，已知为，ad为L2，在磁感强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度ωab L OO′3abcd(从图中地点开始)匀速转动，则线圈中感觉电动势的大小为（）1A ．BL 1L 2ωsinωt21B ． BL L cosωt122C．BL 1L2ωsinωtD ．BL 1L2ωcosωt4．线框在匀强磁场中绕OO ′轴匀速转动（由上向下看是逆时针方向），当转到如下图地点时，磁通量和感觉电动势大小的变化状况是（）A．磁通量和感觉电动势都在变大B．磁通量和感觉电动势都在变小C．磁通量在变小，感觉电动势在变大D．磁通量在变大，感觉电动势在变小5．（多项选择）实验室里的沟通发电机可简化为如下图的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动。

今在发电机的输出端接一个电阻R 和理想电压表，并让线圈每秒转25 圈，读出电压表的示数为10 V 。

已知 R=10 Ω，线圈电阻忽视不计，以下说法正确的选项是（）A．线圈位于图中地点时，线圈中的刹时电流为零B ．从线圈经过中性面开始计时，线圈中电流刹时价表达式为i= 2 sin 50πt AC．流过电阻R 的电流每秒钟方向改变50 次D ．电阻 R 上的热功率等于20 W6．如下图，一矩形线圈abcd 搁置在匀强磁场中，并绕过ab、cd 中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。

若以线圈平面与磁场夹角θ=0°时（如图）为计时起点，并规定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正。

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交变电流基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．(辽宁锦州市2014～2015学年高二下学期期末)如图所示，属于交流电的是导学号 09152210( C )解析：交流电是指电流的方向随时间做周期性变化的电流；由图可知，符合条件的只有C。

2．(四川省资阳中学2015～2016学年高二下学期期中)如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的图是导学号 09152211( A )解析：由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误，故选A。

3．(烟台二中2014～2015学年高二检测)如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是导学号 09152212( C )A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次。

4．(南京金陵中学2014～2015学年高二检测)处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直，在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动，若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流方向为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图象是下图中的导学号 09152213( C )解析：分析交变电流的图象问题应注意图线上某一时刻对应线圈在磁场中的位置，将图线描述的变化过程对应到线圈所处的具体位置是分析本题的关键，线圈在图示位置时磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转过90°的过程中，感应电流方向为正，故选项C正确。

5．线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e＝10sin(20πt)V，则下列说法正确的是导学号 09152214( AB )A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速率最大D．t＝0.4s时，e有最大值102V解析：由电动势的瞬时值表达式可知计时从线圈位于中性面时开始，所以t＝0时，线圈平面位于中性面，磁通量为最大，但此时导线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为零，A、B正确，C错误。

当t＝0.4s时，e＝10sin(20πt)＝10×sin(20π×0.4)V ＝0，D错误。

6．(呼和浩特二中2014～2015学年高二期末)如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时导学号 09152215( AC )A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时的电流的方向相同，都是a→d→c→bD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析：产生正弦交变电流的条件是轴和磁感线垂直，与轴的位置和线框形状无关，转到图示位置时产生的电动势E具有最大值E m＝nBSω由欧姆定律I＝ER总可知此时I相等，故A 对，B错。

由右手定则可知电流为a→d→c→b，故C对。

cd边受的安培力F＝BL cd I，故F 一样大，D错。

二、非选择题7．(青州市实验中学2014～2015学年高二下学期期中)有一10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T。

问：导学号 09152216(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。

答案：(1)6.28V 6.28A (2)5.44V(3)e＝6.28sin10πt(V)解析：(1)交变电流电动势最大值为E m＝nBSω＝10×0.5×0.22×10πV＝6.28V，电流的最大值为I m＝E m/R＝6.28A(2)线框转过60°时，感应电动势E＝E m sin60°＝5.44V(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e＝E m sinωt＝6.28sin10πt(V)能力提升一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°角过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为导学号 09152217( B )A ．π2B ．2πC ．2πD ．π解析：线圈从中性面转过180°角过程中，磁通量的变化为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS －(－BS )＝2BS ，平均感应电动势E ＝N ΔΦΔt ＝2NBS πω＝2NBS ωπ，最大感应电动势E m ＝NBS ω，则平均感应电动势和最大感应电动势之比为2π。

2．一台发电机的结构示意图如图甲所示，其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。

M 是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M 中心的固定转轴匀速转动。

磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。

若从图甲所示位置开始计时，此时电动势为正值，图乙中能正确反映线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化规律的是导学号09152218( D )解析：由于磁场为沿半径的辐向磁场，可以认为磁感应强度的大小不变，线圈始终垂直切割磁感线，所以产生的感应电动势大小不变，由于每个周期磁场方向要改变两次，所以产生的感应电动势的方向也要改变两次，选项D 正确。

3.在垂直于纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd 。

线圈cd 边沿竖直方向且与磁场的右边界重合，线圈平面与磁场方向垂直。

从t ＝0时刻起，线圈以恒定的角速度ω＝2πT绕cd 边沿如图所示的方向转动，规定线圈中电流沿abcda 方向为正方向，则从t ＝0到t ＝T 时间内，线圈中的电流i 随时间t 变化的图像是图中的导学号 09152219( B )解析：t ＝0时线圈位于中性面处，i ＝0，故选项C 、D 错误；t ＝0后的T4内，线圈的有效面积减小，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知线圈内的电流流向adcba ，与规定的正方向相反，故选项A 错误，选项B 正确。

4．(安徽宁国2015～2016学年高二联考)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t 的关系图象如图所示，则导学号 09152220( AC )A ．在t ＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势最小B ．在t ＝1×10－2s 时刻，感应电动势最小C ．在2×10－2s 时刻，感应电动势为零D ．在0～2×10－2s 时间内，线圈中感应电动势的平均值为零解析：在t ＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势最小，A 正确。

在t ＝1×10－2s 时刻，磁通量最小，感应电动势最大，B 错误。

在t ＝2×10－2s 时刻，磁通量最大，感应电动势为零，C 正确，在0～2×10－2s 时间内，E ＝ΔΦΔt ＝2Φm 2×10－2s≠0，D 错误。

5．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图像如图所示，则下列说法中正确的是导学号 09152221( BC )A ．t ＝0时，线圈平面与中性面平行B ．t ＝0.01s 时，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C ．t ＝0.02s 时，线圈中有最大感应电动势D ．t ＝0.025s 时，线圈中有最大感应电流解析：当Φ＝Φm sin ωt 时，感应电动势e ＝E m cos ωt ，当t ＝0时，Φ＝0，线圈平面与中性面垂直，线圈中有最大的感应电动势和感应电流，此类时刻还有0.01s 、0.02s 、0.03s ，而感应电动势最大时，磁通量的变化率也最大。

t ＝0.025s 时，感应电动势为零，故选项B 、C 正确。

二、非选择题6．(揭阳2015～2016学年高二检测)如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B ＝0.5T ，线圈匝数n ＝50，每匝线圈面积为0.48m 2，转速为150rad/min ，在匀速转动过程中，从图示位置开始计时。

导学号 09152222(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式。

(2)画出e －t 图线。

答案：(1)e ＝188sin5πt (V) (2)见解析图解析：(1)当线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间t 内转过角度ωt ，于是感应电动势瞬时值e ＝E m sin ωt ，其中E m ＝nBS ω，由题意知n ＝50，B ＝0.5T ，ω＝2π·15060rad/s ＝5πrad/s ，S ＝0.48m 2，E m ＝nBS ω＝50×0.5×0.48×5πV≈188V，所以e ＝188sin5πt (V)。

(2)根据交流电的函数表达式画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的周期与正弦图线的周期相对应，ω＝2πT ，而周期由时间轴上的刻度值标出，T ＝2πω＝0.4s ，e －t 图线如图所示。