2018版物理新课堂同步选修3-2（实用课件+精致讲义+学业测评）沪教版：第2章 交变电流与发电机 (11份打包)

学业分层测评(七)　怎样产生交变电流 (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电．穿过线圈的磁通量Φ与感应电动势e的大小关系正确的是 (　　) ①Φ最大，e最大；②Φ最小，e最小；③Φ最大，e最小；④Φ最小，e最大． A．①②　　　　　　　 B．③④ C．①④ D．②③ 【解析】　当磁通量Φ最大时，线圈平面垂直于磁感线，线圈不切割磁感线，e最小为零；当磁通量Φ最小时，线圈平面平行于磁感线，线圈垂直切割磁感线，e最大，故B正确． 【答案】　B 2．(多选)下列各图中，哪些情况线圈中能产生交流电(　　) 【解析】　线圈转动过程中磁通量发生改变时，才能产生交流电，A项中磁通量不变，故A项不符合题意． 【答案】　BCD 3．交流发电机在工作时电动势为e＝Emsin ωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为(　　) 【导学号：68312076】 A．e′＝Emsin B．e′＝2Emsin C．e′＝Emsin 2ωt D．e′＝sin 2ωt 【解析】　交变电压的瞬时值表达式e＝Emsin ωt，而Em＝NBωS，当ω加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C. 【答案】　C 4．如图2­1­9甲所示，一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图2­1­9乙所示，下列说法中正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 图2­1­9 A．t1时刻通过线圈的磁通量为零 B．t2时刻线圈位于中性面 C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D．每当e变化方向时，通过线圈的磁通量最大 【解析】　t1、t3时刻感应电动势为零，线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，A、C错误；t2时刻感应电动势最大，线圈位于垂直于中性面的位置，穿过线圈的磁通量为零，B错误；由于线圈每经过一次中性面时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，e变换方向，所以D正确． 【答案】　D 5．(多选)如图2­1­10所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′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，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时(　　) 【导学号：68312077】 图2­1­10 A．线圈中感应电流的方向为abcda B．穿过线圈的磁通量为0 C．线圈中的感应电流为 D．穿过线圈磁通量的变化率为0 【解析】　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，磁通量的变化率最大，B正确，D错误；此时由右手定则可知电流方向为adcba，A错误；由峰值表达式Em＝nBSω可知Im＝，图示位置感应电流等于峰值，C正确． 【答案】　BC 6．(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电动势e＝220sin(100πt)V，则下列判断正确的是(　　) A．t＝0时，线圈位于中性面位置 B．t＝0时，穿过线圈平面的磁通量最大 C．t＝0时，线圈的有效切割速度最大 D．t＝0时，线圈中感应电动势达到峰值 【解析】　因按正弦规律变化，故t＝0时线圈位于中性面，A正确；t＝0时，穿过线圈的磁通量最大，B正确；t＝0时，线圈的速度方向与磁感线平行，不产生感应电动势，故C、D错误． 【答案】　AB 7．如图2­1­11所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直．已知匀强磁场的磁感应强度B＝1T，线圈所围面积S＝0.1 m2，转速12r/min.若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为(　　) 图2­1­11 A．e＝120πsin(120t)V B．e＝24πsin(120t)V C．e＝0.04πsin(0.4πt)V D．e＝0.4πcos(2πt)V 【解析】　角速度ω＝2πn＝2π×rad/s＝0.4π rad/s.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势的最大值 Em＝BSω＝1×0.1×0.4π V＝0.04π V. 则感应电动势瞬时值表达式 e＝Emsin ωt＝0.04πsin(0.4πt)V.故正确答案为C. 【答案】　C 8．(多选)如图2­1­12所示，形状或转轴位置不同、但面积均为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B的匀强磁场中，以相同的角速度ω匀速转动，从图示的位置开始计时，则下列正确的说法是 (　　) 【导学号：68312078】 图2­1­12 A．感应电动势峰值相同 B．感应电动势瞬时值不同 C．感应电动势峰值、瞬时值都不同 D．感应电动势峰值、瞬时值都相同 【解析】