第3章 第1节 交变电流(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

训练十二 交变电流 [对应素能提升训练第32页] 1.（多选）下图中哪些情况,线圈中产生了正弦式交变电流（均匀速转动） （　　） 解析　根据正弦式交变电流产生的条件可知,在匀强磁场中,线圈转轴垂直于磁场方向,运动时产生正弦式交变电流,B、C、D正确。 答案　BCD 2.如图所示为教学演示用交流发电机。以不太快的速度摇动发电机,与发电机相连的小灯泡将一闪一闪地发光。现将摇动速度加倍,下列分析正确的是 （　　） A.小灯泡闪光周期将加倍,亮度增大 B.小灯泡闪光频率将加倍,亮度增大 C.小灯泡闪光频率将不变,亮度增大 D.小灯泡闪光频率将加倍,亮度不变 解析　摇动速度加倍,则转速变大,则产生交流电的频率增加,可知小灯泡闪光频率将加倍；感应电流的大小与发电机的转速有关,转速越大,输出的电流也越大,则小灯泡的亮度增加,故选B。 答案　B 3.（多选）一矩形线圈的匝数为50,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,穿过线圈的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＝0.1 s和t＝0.3 s时,电动势最大 B.在t＝0.2 s和t＝0.4 s时,电动势方向发生改变 C.电动势的最大值是157 V D.在t＝0.4 s时,磁通量的变化率最大,为3.14 Wb/s 解析　在t＝0.1 s和t＝0.3 s时,穿过线圈的磁通量最大,但其变化率为零,电动势为零,A错误；在t＝0.2 s和t＝0.4 s时,穿过线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,电动势最大,电动势方向不变,B错误；根据电动势的最大值Em＝NBSω,Φm＝BS,ω＝,可得Em＝50×0.2× V＝157 V,C正确；在t＝0.4 s时,磁通量的变化率最大,为＝3.14 Wb/s,D正确。 答案　CD 4．图甲是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是（　　） A．线圈中无电流 B．电流方向将发生改变 C．线圈中的电流最大 D．穿过线圈的磁通量的变化率为零 解析　当线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生正弦式交流电。当线圈转到题图乙所示位置时，线圈中的电流最大，A错误，C正确；线圈转到中性面位置时，电流方向发生改变，B错误；当线圈转到题图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量为零，但穿过线圈的磁通量的变化率最大，D错误。 答案　C 5.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中,线框中的最大磁通量为Φm,最大感应电动势为Em,下列说法中正确的是 （　　） A.当磁通量为零时,感应电动势也为零 B.当磁通量减小时,感应电动势也减小 C.当磁通量等于0.5Φm时,感应电动势等于0.5Em D.角速度ω等于 解析　根据正弦式交变电流的产生及其变化规律,当磁通量最大时,感应电动势为零；当磁通量减小时,感应电动势在增大,当磁通量减为零时,感应电动势最大,由此可知A、B错误；设从线框位于中性面位置开始计时,则有e＝Emsin ωt,式中Em＝BSω,因Φm＝BS,故角速度ω＝,D正确；设e＝0.5Em,则解出ωt＝,此时Φ＝BScos ＝BS＝Φm,C错误。 答案　D 6.如图所示,一半径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。（结果保留一位小数） 解析　（1）线圈转动的角速度： ω＝2πn＝ rad/s＝20π rad/s, 则电动势的最大值 Em＝NBSω＝100××π×0.12×20π V＝100 V。 从中性面开始计时,交变电动势的表达式： e＝Emsin ωt＝100sin 20πt（V）。 （2）当t＝ s时,e＝100sin V≈86.6 V。 答案　（1）e＝100sin 20πt（V）　（2）86.6 V 7.（多选）交流发电机的示意图如图所示,线圈的AB边连在金属滑环K上,CD边连在金属滑环L上,两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理,下列分析正确的是 （　　） A.当线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最大 B.当线圈平面转到中性面的瞬间,线圈中的感应电流最大 C.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量最小 D.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,线圈中的感应电流最小 解析　当线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,感应电动势为零,线圈中的感应电流为零,故A正确,B错误；当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量最小,磁通量变化率最大,感应电动势最大,线圈中的感应电流最大,C正确,D错误。 答案　AC 8.一台发电机的结构示意图如图所示,其中N、S是永久磁体的两个磁极,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。若从如图所示位置开始计时,此时电动势为正值,则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 （　　） 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,D正确。 答案　D 9.在垂直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,线圈以恒定角速度ω＝绕cd边沿如图所示方向转动,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变化关系图像为（　　） 解析　在0～内,线圈在匀强磁场中匀速转动,故产生正弦式交流电,由楞次定律知,电流为负；在～T内,线圈中无感应电流；在T时,ab边垂直切割磁感线,感应电流最大,且电流为正,故B正确。 答案　B 10.（多选）如图所示,一面积为S的单匝矩形线圈处于有界匀强磁场中,能使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边为轴匀速转动 D.使磁感应强度以B＝B0sin ωt的规律变化 解析　将线圈水平向右匀速拉出磁场的过程中,穿过线圈的磁通量均匀减小,产生的感应电流大小和方向均不变,A错误。线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,穿过线圈的磁通量发生周期性变化,产生交变电流,B、C正确。如果磁感应强度按正弦规律发生周期性变化,而线圈面积不变,则穿过线圈的磁通量也按正弦规律发生周期性变化,产生交变电流,D正确。 答案　BCD 11．图甲为新能源电动汽车的无线充电原理图，M为匝数n＝50的受电线圈，N为送电线圈。当送电线圈N接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．穿过受电线圈的最大磁通量为0.01 Wb B．受电线圈产生的感应电动势的最大值为20 V C．受电线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝20 sin 2 000t V D．在t1时刻，受电线圈产生的感应电动势为10V 解析　由题图乙可知，穿过受电线圈的最大磁通量为Φm＝2.0×10－4 Wb，穿过受电线圈的磁通量的变化周期T＝π×10－3 s，则ω＝＝2 000 rad/s，故受电线圈产生的感应电动势的最大值为Em＝nBSω＝nΦm·ω＝50×2.0×10－4×2 000 V＝20 V，A错误，B正确；t＝0时，穿过受电线圈的磁通量最小，感应电动势最大，故受电线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝ Em cos ωt＝20 cos 2 000t V，C错误；在t1时刻，穿过受电线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为0，此时受电线圈产生的感应电动势为0，D错误。 答案　B 12.一台小型发电机与计算机相连接,计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图像记录下来,如图甲所示。让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动,计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图像如图乙所示。关于发电机先后两次的转速之比na∶nb和交流电b的最大值分别是多少？ 解析　由图可知,a的周期为0.4 s；b的周期为0.6 s, 则由n＝可知,转速与周期成反比, 故曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2； 曲线a表示的交变电动势最大值是10 V, 根据Em＝nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是 V。 答案　3∶2　 V 学科网（北京）股份有限公司 $$