物理选择性必修 第二册1 交变电流第1课时复习练习题

一、单选题

1．(2020·湖南娄底检测)如图所示,KLMN是一个竖直的矩形导线框,全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,MN边水平,线框绕某竖直固定轴以角速度ω匀速转动.在MN边与磁场方向的夹角达到30°的时刻(图示位置),导线框中产生的瞬时电动势e的大小和线框此时电流的方向分别为(已知线框按俯视的逆时针方向转动)              (　　)

A.BSω,电流方向为KNMLK

B.BSω,电流方向为KNMLK

C.BSω,电流方向为KLMNK

D.BSω,电流方向为KLMNK

【答案】B

【解析】MN边与磁场方向成30°时,感应电动势为e=Emcos ωt=BSωcos 30°=BSω.由右手定则可知电流方向为KNMLK,选项B正确.

故选B。

2．如图甲所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO'匀速转动,从图示位置开始计时,产生的感应电动势如图乙所示.若线圈的转速变为原来的2倍,而其他条件保持不变,从图示位置转过90°开始计时,则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是              (　　)

【答案】A

【解析】由题图乙知,周期T=4 s,感应电动势的最大值Em=1 V,而感应电动势的最大值为Em=NBSω=NBS·2πn.若仅把线圈的转速变为原来的2倍,感应电动势的最大值Em'变为原来的2倍,即Em'=2 V,而周期T===,则周期变为原来的一半,即T'==2 s,所以选项B、C错误;从图示位置转过90°开始计时的时刻,线圈中产生的感应电动势应为0,所以选项A正确,D错误.

故选A。

3．(2019·南京、盐城模拟)图甲是小型交流发电机的示意图,在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示.发电机线圈的内阻为10 Ω,外接一只电阻为90 Ω的灯泡,不计电路的其他电阻,则              (　　)

甲　　　　　　　　　　乙

A.t=0时刻线圈平面与中性面垂直

B.每秒钟电流方向改变100次

C.灯泡两端的电压为22 V

D.0~0.01 s时间内通过灯泡的电荷量为0

【答案】B

【解析】由题图乙中电动势随时间变化的正弦规律图象可知:计时起点e=0,即从中性面开始计时,选项A错误;由图象可知:交流电的周期为0.02 s,所以频率为50 Hz,即每秒钟电流方向改变100次,选项B正确;由图象可知:电动势的有效值为22 V,所以灯泡两端的电压为U=U有=×22 V=19.8 V,选项C错误;0~0.01 s时间内磁通量变化量不为0,所以通过灯泡的电荷量不为0,选项D错误.

故选B。

4．(2019·贵州安顺市上学期质量监测)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场垂直，ab边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连．现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动．下列说法中正确的是(　　 )

A．将交流电流表串联到电路中，其示数随时间按余弦规律变化

B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小

C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且Em＝NBSω

D．线圈平面每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为零

【答案】C

【解析】交流电流表测量的是交变电流的有效值，不随时间变化，故A错误；根据e＝NBSωcos ωt可知，线圈转动的角速度越大，产生的感应电动势越大，通过电阻R的电流越大，故B错误；题图所示位置，线圈平面与磁场平行，产生的感应电动势最大，最大值为Em＝NBSω，故C正确；线圈从中性面位置每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为2BS，故D错误．

故选C。

二、多选题

5．(多选)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化.设线圈总电阻为2 Ω,则              (　　)

A.t=0时,线圈平面平行于磁感线

B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向

C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大

D.一个周期内,线圈产生的热量为8π2 J

【答案】AD

【解析】由Φ-t图象可知,t=0时,Φ=0,则此时线圈平面平行于磁感线,选项A正确;t=1 s时,Φ=0,此时电动势最大,电流方向不变,t=0.5 s和t=1.5 s时,Φ最大,此时电动势为0,电流改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBSω=nΦm=4π V,有效值E=Em=2π V,一个周期内线圈产生的热量Q=·T=8π2 J,选项D正确.

故选AD。

6．(多选)如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时              (　　)

A.线圈绕P1转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流

B.线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势

C.线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同,都是a→d→c→b

D.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力

【答案】   AC

【解析】　线圈转动产生的感应电动势和感应电流的大小与转轴的位置无关,选项A正确,B错误;绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等,从上向下看,线框逆时针旋转,电流的方向应为a→d→c→b,选项C正确;电流相等,cd边受到的安培力也相等,选项D错误.

故选AC。