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    人教版物理选修3-2基础夯实训练-5.1《交变电流》

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    人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流1 交变电流当堂检测题

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    这是一份人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流1 交变电流当堂检测题,共5页。试卷主要包含了判断图1中哪个是正弦式交变电流,关于中性面,下列说法正确的是等内容,欢迎下载使用。
      1.判断图1中哪个是正弦式交变电流(  )1解析:正弦式交变电流,首先应该是交变电流,C虽然形状符合,但不是交变电流,B虽然是交变电流,但不是正弦式交变电流。答案:D2.关于中性面,下列说法正确的是(  )A.线圈在转动中经过中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零B.线圈在转动中经过中性面位置时,穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大C.线圈每经过一次中性面,感应电流的方向就改变一次D.线圈每转动一周经过中性面一次,所以线圈每转动一周,感应电流的方向就改变一次解析:中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置,线圈经过该位置时,穿过线圈的磁通量最大,各边都不切割磁感线,不产生感应电动势,故磁通量的变化率为零,故A正确,B错。线圈每经一次中性面,感应电流的方向改变一次,线圈每转一周要经过中性面两次,所以每转一周,感应电流方向就改变两次,C正确,D错。答案:AC3.如图2甲所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度ω转动。当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈中产生的交变电流按照图2乙所示的余弦规律变化,则在t时刻(  )2A.线圈中的电流最大      B.穿过线圈的磁通量为零C.线圈所受的安培力为零     D.线圈中的电流为零解析:T,故t,此时线圈位于中性面位置,所以穿过线圈的磁通量最大,B错误,由于此时感应电动势为零,所以线圈中电流为零,线圈所受的安培力为零,A错误,CD正确。答案:CD4.如图3所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1P2以相同的角速度匀速转动,如图所示,当线圈平面转到与磁场方向平行时(  )A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势               3C.线圈绕P1P2转动时电流的方向相同,都是abcdD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析:线圈平面与磁场方向平行时,穿过线圈的磁通量为零,磁通量变化率最大,两种情况下产生的感应电动势和感应电流最大且相等,所以A正确B错误。由楞次定律和右手定则可知电流方向相同且沿adcb方向,C错误。由于电流相同,所以两种情况下dc边受到的安培力相等,D错误。答案:A5.长为a、宽为b的矩形线圈,在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场的OO轴以恒定的角速度ω旋转。设t0时,线圈平面与磁场方向平行,则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是(  )A0, 0       B0BabωC.0       DBabBabω解析:实际上,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时,产生交变电动势:eEmcos ωtBabωcos ωtt0时,cos ωt1虽然磁通量Φ0,但是电动势有最大值EmBabω根据法拉第电磁感应定律En可知当电动势为最大值时,对应的磁通量的变化率也最大,即Em()maxBabω综上所述,正确选项为B答案:B6.如图4所示,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t0时刻起,线圈以恒定角速度ωcd边沿       4图所示方向转动,规定线圈中电流沿abcda方向为正方向,则从t0tT时间内,线圈中的电流I随时间t变化关系图像为图5中的(  )5解析:0内,线圈在匀强磁场中匀速转动,故产生正弦交流电,由楞次定律知,电流方向为负值;在T,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,且电流方向为正值。故B项正确。答案:B7.一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的交变电动势的图像如图6所示,则(  )A.交流电的频率是4π HzB.当t0时,线圈平面与磁感线垂直,磁通量最大               6C.当tπ s e有最大值Dtπ s时,e=-10 V最小,磁通量变化率最小解析:从图像可知交流电的周期为2π s,频率为 Hztπ s时,e0最小,AC错;t0时,e最小,Φ最大,B对;tπ s时,e=-10 Ve最大,最大,号表示方向,D错。答案:B8.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交变电流的图像如图7所示,由图中信息可以判断(  )A.在AC时刻线圈处于中性面位置B.在BD时刻穿过线圈的磁通量为零                           7C.从AD时刻线圈转过的角度为πD.若从OD时刻历时0.02 s,则在1 s内交变电流的方向改变100解析:根据图像,首先判断出感应电流的数学表达式为iImsin ωt,其中Im是感应电流的最大值,ω是线圈旋转的角速度。而且线圈是从中性面开始旋转,由OD完成一次周期性变化,相应的线圈旋转一周。线圈每旋转一周有两次经过中性面,经过中性面的位置时电流改变方向。从图可知,在OBD时刻感应电流为零,所以此时线圈恰好在中性面的位置,且穿过线圈的磁通量最大;在AC时刻感应电流最大,线圈处于和中性面垂直的位置,此时穿过线圈的磁通量为零;从AD时刻,线圈旋转3/4周,转过的角度为π;如果从OD时刻历时0.02 s,恰好为一个周期,所以1 s内线圈运动50个周期,100次经过中性面,交变电流的方向改变100次。答案:CD9.如图8所示,矩形线圈abcd的匝数为 n50匝,线圈ab的边长为l10.2 mbc的边长为l20.25 m,在磁感应强度为B0.4 T的匀强磁场中,绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴匀速转动,转动的角速度ω100 rad/s,若线圈自身电阻为r1 Ω,负载电阻R9 Ω。试求:(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φm(2)线圈在题图所示位置(线圈平面与磁感线平行)时,感应电动势         8e的大小。解析:(1)穿过线圈平面的最大磁通量ΦmBSBl1l20.4×0.2×0.25 Wb0.02 Wb(2)线圈在题图所示位置时电动势达到最大值,此时感应电动势的值为eEmnBSωnBl1l2ω50×0.4×0.2×0.25×100 V100 V答案:(1)0.02 Wb (2)100 V10.有一匝数为10匝的正方形线圈,边长为20 cm,线圈总电阻为1 Ω,线圈绕OO轴以10π rad/s的角速度匀速转动,如图9所示,垂直于线圈平面(纸面)向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。问:(从如图9所示位置开始计时)(1)该线圈产生的交变电流的电动势和电流的峰值分别为多少?(2)线圈从图示位置转过60°时,感应电动势的瞬时值是多大?(3)写出感应电动势随时间变化的瞬时值表达式。           9解析:(1)该交变电流感应电动势的峰值为EmnBSω10×0.5×0.22×10π V6.28 V电流的峰值为Im A6.28 A(2)线圈转过60°时,感应电动势的瞬时值为eEmsin 60°6.28× V5.44 V(3)由于线圈转动是从中性面开始计时的,所以感应电动势的瞬时值表达式为eEmsin ωt6.28sin 10πt(V)答案:(1)6.28 V 6.28 A (2)5.44 V(3)e6.28 sin 10πt(V)     

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