课后提升练 (十二) 第3章 第2节 交变电流的产生（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（鲁科版2019）

课后提升练 (十二)　交变电流的产生 [对应学生用书P141] 1．矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图所示的交流电，设沿a→b→c→d→a方向为电流的正方向，则t1时刻对应的线圈位置为(　　) B　解析：由题图可知，在t1时刻线圈获得最大正向电流，电流方向为a→b→c→d→a，又线圈为逆时针转动，故只有B图符合电流方向为a→b→c→d→a且最大。 2．(2021·四川绵阳江油中学高二期中)一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示。已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定(　　) A．t1时刻穿过线框的磁通量最大 B．t2时刻穿过线框的磁通量为零 C．t3时刻穿过线框的磁通量的变化率为零 D．线框转动的角速度为 D　解析：t1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量为零，A错误；t2时刻，感应电动势为零，穿过线框的磁通量最大，B错误；t3时刻，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，C错误；感应电动势的最大值为Em＝BL2ω，则ω＝，D正确。 3．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，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，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是(　　) A．线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零 B．从中性面开始计时，线圈中电流的瞬时值表达式为i＝sin 50πt A C．流过电阻R的电流每秒钟方向改变100次 D．电阻R的功率等于20 W B　解析：在题图所示位置，磁通量变化最快，感应电动势最大，感应电流最大，A错误；电压有效值为10 V，最大值为10 V，电流的最大值Im＝＝ A，从中性面开始计时，电流的瞬时值i＝sin 50πt A，B正确；线圈转动的频率为25 Hz，因此每秒钟电流方向改变50次，C错误；电压有效值为10 V，电阻R的功率为P＝＝10 W，D错误。 4．(多选)(2021·山东临沂高二期末)如图所示，空间中分布着磁感应强度大小为B的匀强有界磁场，EF是其左边界，一面积为S的n匝圆形金属线框垂直于磁场放置，圆形线圈的圆心O在EF上，若线框以角速度ω绕EF匀速转动，并从图示位置开始计时，则(　　) A．t＝时，线框中的感应电流最小 B．t＝时，穿过线框的磁通量最大 C．线框中产生的交变电动势的最大值为nBSω D．线框中产生的交变电动势的有效值为nBSω AD　解析：当t＝，即ωt＝2π时，线框回到图示位置，此时的感应电流最小，磁通量最大，A正确；当t＝，即ωt＝时，线圈转到与图示垂直的位置，此时磁通量为零，B错误；线框中产生的交变电动势的最大值为Em＝nB··ω＝nBSω，C错误；线框中产生的交变电动势的有效值为E＝＝nBSω，D正确。 5．(2021·重庆朝阳中学高二月考)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像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动产生的正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(　　) A．t＝0时刻，穿过线圈的磁通量均最大 B．线圈先后两次的转速之比为2∶3 C．交流电a的瞬时值为u＝10sin 5πt V D．交流电b电压的最大值为20 V A　解析：由题图可知，t＝0时刻线圈均在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，A正确；由题图可知TA∶TB＝2∶3，故nA∶nB＝3∶2，B错误；由题图可知，交流电a的最大值为10 V，角速度为ω＝＝5π，所以交流电a的瞬时值为u＝10sin 5πt V，C错误；交流电的最大值Um＝NBSω，故Umb＝Uma＝ V，D错误。 6．(2021·四川绵阳江油中学高二月考)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω。求： (1)转动过程中感应电动势的最大值； (2)线圈由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势； (3)交流电压表的示数。 答案：(1)π V　(2) V　(3) V 解析：(1)根据Em＝NBSω可得 感应电动势的最大值为 Em＝100×0.5×0.12×2π V＝π V (2)线圈转过60°角时的瞬时感应电动势为 e＝Emcos 2πt＝πcos 60° V＝ V (3)交流电压表测量电阻R电压的有效值，则 U＝＝ V 7．(多选)(2021·重庆清华中学高二月考)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。设发电机的线圈为单匝