第3章 第2节 交变电流的产生-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习课时作业word（鲁科版）

第2节　交变电流的产生 课时作业·巩固提升 基础巩固 一、选择题 1.如图所示,在水平向右的匀强磁场中,一线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻构成闭合回路。t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置,下列说法正确的是(　B　) A.t1时刻穿过线框的磁通量最大 B.t1时刻电阻中的电流最大,方向从右向左 C.t2时刻穿过线框的磁通量变化最快 D.t2时刻电阻中的电流最大,方向从右向左 解析:t1时刻,穿过线框的磁通量为零,线框产生的感应电动势最大,电阻中的电流最大,根据楞次定律判断可知,通过电阻的电流方向从右向左,A错误,B正确;t2时刻,穿过线框的磁通量最大,线框产生的感应电动势为零,电阻中的电流为零,C、D错误。 2.如图所示为一正弦式交变电流的电压随时间变化的图像,由图可知(　B　) A.交变电流的周期为2 s B.0.01 s时线圈位置与磁场方向垂直 C.用电压表测量电压时,读数为311 V D.标有“300 V”的电容器不会被击穿 解析:由图像可知,周期为2×10-2 s,故A错误;0.01 s 时线圈中的交流电压为零,则磁通量最大,线圈处于中性面,所以线圈位置与磁场方向垂直,故B正确;电压表的读数为有效值,应为U= V≈220 V,故C错误;电容器的额定电压应大于交变电流的电压最大值,所以标有“300 V”的电容器会被击穿,故D错误。 3.(2022·山西长治期末)一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动,产生的交流电动势为e=10sin 20πt V,当该线圈与一阻值为8 Ω 的电阻组成闭合回路时,下列说法正确的是(　A　) A.t=0时,线圈平面位于中性面 B.t=0时,穿过线圈的磁通量为0 C.电阻的热功率为16 W D.用电压表测路端电压时读数为11.3 V 解析:因为电动势的表达式是正弦函数,所以是从中性面开始计时的,故A正确;t=0时,线圈处于中性面,线圈平面与磁场方向垂直,磁通量最大,故B错误;由题意可知,电动势的有效值为10 V,所以电路中的电流为I==1 A,所以电阻的热功率为P=I2R=8 W,故C错误;用电压表测路端电压时读数为U=IR=8 V,故D错误。 4.(多选)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示, 下列说法正确的是(　BD　) A.感应电动势的瞬时值表达式为e=100sin 50πt V B.感应电动势的瞬时值表达式为e=100sin 50πt V C.若其他条件不变,仅使线圈的转速变为原来的一半,则交流电动势的表达式为e=50sin 50πt V D.若其他条件不变,仅使线圈的转速变为原来的一半,则交流电动势的最大值变为50 V 解析:由图像可知,感应电动势的最大值Em=100 V,周期T=0.04 s, 所以瞬时值表达式为e=100sin 50πt V,选项A错误,B正确;根据感应电动势最大值的表达式Em=NBSω知,Em与ω成正比,则线圈的转速变为原来的一半,感应电动势最大值变为原来的一半,为Em′=50 V,则交流电动势的表达式为e=50sin 25πt V,选项C错误,D正确。 5.(多选)如图所示,闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动,沿着OO′方向观察,线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n,ab边的边长为l1,ad边的边长为l2,线圈电阻为R,转动的角速度为ω,则当线圈转至图示位置时(　CD　) A.线圈中感应电流的方向为a→b→c→d→a B.线圈中的感应电动势为2nBl2ω C.穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大 D.线圈ad边所受安培力为 解析:根据右手定则可知,线圈中感应电流的方向为a→d→c→b→a,选项A错误;当线圈转至图示位置时,线圈中感应电动势应为最大值Em=nBl1l2ω,此时穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大,选项B错误,C正确;线圈ad边所受安培力F=nBIl2=,选项D正确。 6.(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁场方向垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是(　BC　) A.时刻线框平面与中性面垂直 B.线框的感应电动势有效值为 C.线框转一周外力所做的功为 D.从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为 解析:中性面的特点是与磁场方向垂直,穿过的磁通量最大,磁通量变化率为零,则时刻线框在中性面上,故A错误;感应电动势最大值为Em=Φmω=Φm,对正弦交流电,E有==,故B正确;由功能关系知,线框转一周外力做的功等于产生的电能,W=E电=·T=,故C正确;由法拉第电磁感应定律知,===,故D错误。 7.(多选)图甲、图乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化。