高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册交变电流精练

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册交变电流精练，共7页。试卷主要包含了下列各图像中不属于交流电的是，解析等内容，欢迎下载使用。
A级——基础达标
1．下列各图像中不属于交流电的是( )
2．(2024·江苏苏州期中)如图甲所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈内的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示。则下列说法中正确的是( )
A．t1时刻线圈中的感应电动势最大
B．t2时刻ab边的运动方向与磁场方向平行
C．t3时刻线圈平面与中性面垂直
D．t2和t4时刻线圈中感应电流的方向相反
3．(2024·江苏南京期末)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法中正确的是( )
A．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量变化率刚好为零
B．t1时刻通过线圈的磁通量绝对值最小
C．t2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大
D．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
4．(多选)如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，下列说法正确的是( )
A．线圈每转动一周，指针左右摆动一次
B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流
C．线圈逆时针转动到图示位置时，ab边的感应电流方向为a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为0
5．(2024·贵州铜仁期末)(多选)如图为交流发电机示意图，线圈沿逆时针方向匀速转动，下列说法正确的是( )
A．甲→乙过程中，AB边中的电流由A→B
B．丙→丁过程中，AB边中的电流由A→B
C．图甲位置线圈中感应电动势最大
D．图乙位置线圈中感应电流最大
6.(2024·河南郑州期中)如图所示，一个竖直放置、匝数为n的矩形线圈abcd在水平向右的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，转轴OO′与磁场方向垂直，线圈面积为S，磁感应强度大小为B，下列说法正确的是( )
A．线圈平面与磁场垂直时，磁通量为零
B．线圈平面与磁场垂直时，磁通量变化最快
C．线圈平面与磁场平行时，磁通量变化率最大
D．感应电动势最大值为BSω
7.(2024·河南南阳期末)如图所示，空间有一匀强磁场水平向右，一正方形导线框abcd平行于磁场方向放置，已知导线粗细均匀，若该线框分别绕不同轴线以相同大小的角速度转动，以下说法正确的是( )
A．线框绕ac轴转动，线框中不会产生交流电
B．线框分别绕AB轴和CD轴从图示位置开始转动时产生的交流电相同
C．若以ab为轴转动，不会产生周期性电流，但a、d两点间会有电势差
D．沿AB方向观察，从图示位置开始线框分别绕ad轴和bc轴顺时针转动，线框中瞬间产生的感应电流方向相反
8.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和t＝0.2 s时，线圈平面和磁场垂直，感应电动势最大
B．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，线圈平面和磁场垂直，感应电动势为0
C．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电流改变方向
D．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，线圈切割磁感线的有效速率最大
9.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＝eq \f(5,π2) 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流电动势的瞬时值表达式。
(2)求线圈从图示位置开始在eq \f(1,60) s时的电动势的瞬时值。
B级——综合应用
10．(2024·广西桂林期中)如图甲所示是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，其示意图如图乙所示。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，下列说法正确的是( )
A．线圈转动的快慢程度不会影响回路中的电流大小
B．当线圈转到图乙所示位置时，电流方向将发生改变
C．若从图乙位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为i＝Imsin ωt
D．当线圈转到图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量的变化率最大
11.(2024·湖北武汉期中)某漂浮式波浪能发电装置发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。如图，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是( )
A．图中线圈所处位置是中性面
B．在图所示位置时，穿过线圈的磁通量最大
C．在图所示位置时，线圈a端电势高于b端电势
D．在图所示位置时，线圈靠近S极的导线受到的安培力方向向上
12.(选自粤教版教材课后练习)如图所示，面积为0.05 m2、总电阻为1 Ω、共100匝的矩形线圈abcd处于磁感应强度B＝eq \f(1,π) T的匀强磁场中，其外接阻值R＝9 Ω的电阻，线圈以300 r/min的转速绕OO′匀速旋转。
(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
(2)画出线圈中感应电动势随时间变化的图像。
(3)求出线圈转过eq \f(1,30) s时，线圈中感应电动势的瞬时值。
课时跟踪检测(十六)
1．选A 题图A中电流的方向不变，是直流电，题图B、C、D中电流的大小、方向都做周期性变化，是交流电，B、C、D错误，A正确。
2．选D t1时刻通过线圈的磁通量最大，此时磁通量的变化率等于零，故感应电动势为零，故A错误；t2时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，故ab边的运动方向跟磁场方向垂直，故B错误；t3时刻通过线圈的磁通量最大，故此时线圈平面与中性面重合，故C错误；由题图乙可知，t2和t4时刻Φ­t图线切线的斜率相反，由法拉第电磁感应定律可知，t2和t4时刻产生的感应电动势方向相反，t2和t4时刻线圈中感应电流方向相反，故D正确。
3．选A 每当e转换方向时，e＝0，根据e＝neq \f(ΔΦ,Δt)，则通过线圈的磁通量变化率刚好为零，A正确；t1时刻，e＝0，线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量绝对值最大，B错误；t2时刻，感应电动势的绝对值最大，则线圈平面与磁场方向平行，通过线圈的磁通量为零，通过线圈的磁通量绝对值最小，C错误；t3时刻，e＝0，根据e＝neq \f(ΔΦ,Δt)，则通过线圈的磁通量变化率的绝对值为零，D错误。
4．选AC 线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，A正确；题图示位置为与中性面垂直的位置，线圈处于题图示位置时，ab边向右运动，由右手定则可知，ab边的感应电流方向为a→b，B错误，C正确；线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，D错误。
5．选BD 甲→乙过程中，根据右手定则可知，AB边中的电流由B→A，故A错误；丙→丁过程中，根据右手定则可知，AB边中的电流由A→B，故B正确；题图甲位置，线圈中磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中感应电动势最小，故C错误；题图乙位置，线圈中磁通量为零，磁通量变化率最大，线圈中感应电动势最大，感应电流最大，故D正确。
6．选C 线圈平面与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势为零，磁通量的变化率为零，磁通量变化最慢，故A、B错误；线圈平面与磁场平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大值为Em＝nBSω，故C正确，D错误。
7．选C 绕ac轴转动时，线框磁通量变化，线框中有交流电产生，A错误；绕AB轴转动时，在线框中产生正弦式交流电，绕CD轴转动时，线框磁通量不变，无交流电产生，B错误；若以ab为轴转动，线框无磁通量变化，不会产生交流电，但会在cb、da两端产生电动势，C正确；以ad或bc为轴顺时针转动，根据楞次定律可知，电流方向均为abcd，D错误。
8．选B 在t＝0、t＝0.2 s、t＝0.4 s时，磁通量最小，线圈位于和磁场平行的位置，感应电动势最大，电流方向没有发生改变，A、C错误；在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，磁通量最大，线圈位于和磁场垂直的位置，感应电动势为0，磁通量变化率为0，线圈切割磁感线的有效速率最小，D错误，B正确。
9．解析：(1)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦交流电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为e＝Emsin ωt，其中Em＝NBSω(与线圈形状无关)，ω＝2πn＝20π rad/s，故e＝100sin 20πt(V)。
(2)当t＝eq \f(1,60) s时，
e＝100sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(20π×\f(1,60)))V＝50eq \r(3) V。
答案：(1)e＝100sin 20πt(V) (2)50eq \r(3) V
10．选D 线圈转动得越快，通过线圈的磁通量变化越快，电路中电流越大，A错误；线圈转到中性面时，电流方向才会发生改变，题图乙所示位置与中性面垂直，故电流方向不会改变，B错误；当线圈转到题图乙所示位置时，线圈中电流最大，表达式应为i＝Imcs ωt，C错误；线圈转到题图乙所示位置时电流最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，D正确。
11．选C 题图中线圈所处位置与中性面垂直，穿过线圈的磁通量最小，故A、B错误；根据右手定则可知，线圈转动到如题图所示位置时，线圈内部电流从b到a，则此时a端电势高于b端电势，故C正确；线圈内部电流从b到a，根据左手定则可知，线圈靠近S极的导线受到的安培力方向向下，故D错误。
12．解析：(1)感应电动势的最大值Em＝NBSω，ω＝2πn＝2π×eq \f(300,60) rad/s＝10π rad/s
感应电动势的瞬时值e＝Emsin ωt＝100×eq \f(1,π)×0.05×10π×sin 10πt(V)＝50sin 10πt(V)。
(2)线圈转动的周期T＝eq \f(2π,ω)＝0.2 s，感应电动势随时间变化的图像如图所示。
(3)当t＝eq \f(1,30) s时，
e＝50sineq \f(π,3) V＝25eq \r(3) V。
答案：(1)e＝50sin 10πt(V) (2)见解析图 (3)25eq \r(3) V