课时作业(12)第三章 第一节 认识交变电流（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

课时作业(12)　认识交变电流 [对应学生用书P159] 1．关于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是(　　) A．电流的大小变化，方向也变化，是交流电 B．电流的大小变化，方向不改变，不是交流电 C．电流的大小不变，方向不变，是直流电 D．电流的大小不变，方向变化，是交流电 B　[由题图可知，电流的大小随时间变化，但是电流的方向不变，故此电流为直流，选项B正确．] 2．如图所示是交流发电机的示意图，甲、乙、丙、丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中，电流表有电流通过的位置是(　　) A．甲、丙　　　　　　　　 B．丙、丁 C．甲、乙 D．乙、丁 D　[由题图可知，乙、丁中线圈平面虽与磁场方向平行，但切割速度与磁场垂直，故有感应电流产生，而甲、丙中的线圈平面与磁场方向垂直，切割速度与磁场平行，因此没有感应电流产生，选项D正确，A、B、C错误．] 3．如图所示，各图中面积均为S的线圈绕其对称轴或中轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，从图示时刻开始计时，能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的是(　　) A　[由题图可知，只有A、C两图线圈转动时穿过线圈的磁通量发生变化，产生交变电流，但C图产生的感应电动势按余弦规律变化，即e＝BSωcos ω t，A图产生的感应电动势按正弦规律变化，即e＝BSωsin ωt；B、D两图线圈转动时均没有导致磁通量变化，不能产生感应电动势．选项A正确，B、C、D错误．] 4．如图所示，匝数为 100 匝的闭合矩形金属线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，周期为0.02 s，线圈平面位于匀强磁场中．线圈总电阻为2 Ω，小灯泡电阻为2 Ω，(不计灯泡电阻随温度的变化)，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中感应电流的最大值Im＝2 A，则(　　) A．线圈中电流瞬时值的表达式为i＝cos 100πt (A) B．电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C．此时线圈中磁通量的变化率为＝0.08 Wb/s D．此时线圈中磁通量的变化率为＝0.16 Wb/s C　[根据题意，T＝0.02 s，ω＝＝ rad/s＝100π rad/s，Im＝2 A，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以线圈中电流瞬时值的表达式为i＝2cos 100πt (A)，故A错误；根据题意，T＝0.02 s，f＝＝50 Hz，电流方向一个周期内改变两次，所以电路中的电流方向每秒钟改变100 次，故B错误；感应电动势的最大值为：Em＝Im(r＋R)＝2×(2＋2)V＝8 V，根据Em＝n，可得：＝＝0.08 Wb/s，故C正确，D错误．] 5．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＝0.2 s时，线圈平面和磁场垂直，电动势最大． B．在t＝0.1 s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＝0.4 s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 B　[在t＝0 s和t＝0.2 s时，磁通量最小，线圈位于与中性面垂直位置，感应电动势最大，故A错误；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；在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，磁通量最小，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；在t＝0.1 s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.] 6．如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共200 匝；线圈总电阻r＝1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝T，线圈以角速度ω＝100π rad/s匀速转动．若线圈经图示位置时开始计时，写出线圈感应电动势峰值和瞬时值的表达式． 解析　感应电动势最大值为Em＝NBSω＝200××0.05×100 π (V)＝1 000V，由于从中性面开始计时，则瞬时值表达式为：e＝Em sin (ωt)＝1 000sin (100πt) V 答案　1 000 V　e＝1 000sin (100πt) V 7．如图所示，一半径为r＝10 cm的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B＝T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n＝600 r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时， (1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式． (2)求线圈从图示位置开始在 s时的电动势的瞬时值．