物理选择性必修 第二册第三章 交变电流第一节 认识交变电流练习题

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1．BD [当线圈绕垂直于磁场的轴转动，磁通量发生变化，才能产生交流，B、D项中的线圈能产生交流，A、C项中线圈的磁通量不发生变化，故不能产生交变电流。]
2．A [题图甲中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故A正确；题图乙中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故B错误；根据发电机原理可知题图甲中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦式交变电流，故C错误；题图乙中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦式交变电流，故D错误。]
3．C [线框平面和磁感线垂直时即为中性面，磁通量最大，但磁通量的变化率为零(切割速度方向平行磁感线，不切割磁感线)，感应电动势为零，故A、B错误；线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，C正确；线框匀速转动，各时刻线速度一样大，但速度的方向与磁场的夹角时刻变化，各时刻产生的感应电动势不一样，D错误。]
4．CD [磁通量最大时，其变化率为零(切割速度方向平行磁感线，不切割磁感线)，感应电动势为零，A错误，C正确；磁通量为零时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，B错误，D正确。]
5．C [当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，线圈中的感应电流为零，选项A、B错误；当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零、最小，此时磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，线圈中的感应电流最大，选项C正确，D错误。]
6．C [线圈转动时产生的是交变电流，大小不断变化，但由于通过换向器和电刷，流过R的方向一直是A→R→B，故C正确。]
7．AB [由电动势的瞬时值表达式可知计时是从线圈位于中性面时开始，即t＝0时，e＝0，此时线圈平面位于中性面，磁通量最大，线圈速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为0，A、B正确，C错误；当t＝0.4 s时，代入式中得e＝10sin 20πt(V)＝10×sin (20π×0.4)(V)＝0，D错误。]
8．B [由Im＝EmR，Em＝NBSω，ω＝2πn，得Im＝NBS·2πnR，故A、C可行；又电阻R与匝数有关，当匝数减半时电阻R也随之减半，则Im不变，故B不可行；当边长减半时，面积S减为原来的14，而电阻减为原来的12，故D可行。]
9．解析：角速度ω＝2πn＝2π×1 20060 rad/s＝40π rad/s，
最大值Em＝NBSω＝100×0.5×50×10-4×40π V＝10π V，
线圈中感应电动势e＝Emcs ωt＝10πcs 40πt(V)，
由闭合电路欧姆定律i＝eR+r＝e20 A，
故R两端电压u＝Ri＝18×120×10πcs 40πt(V)，
即u＝9πcs 40πt(V)。
答案：u＝9πcs 40πt(V)
B组 能力提升练
10．B [线框转至题图所示位置瞬间，ab边和cd边在做垂直切割磁感线的运动，根据右手定则可知，感应电流的方向为adcba，故A错误；线圈中的感应电动势为E＝nBSω＝nBl2ω，则线圈中的感应电流为I＝ER＝nBl2ωR，故B正确；题图所示时刻ab、cd两边垂直切割磁感线，线圈产生的感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，故C错误；根据F＝nBIl，I＝nBl2ωR，可得线圈ab边所受的安培力的大小为F＝n2B2l3ωR，故D错误。]
11．A [线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转轴所在位置无关，故选项A正确，选项B、D错误；图示时刻产生电流的方向为a→d→c→b→a，故选项C错误。]
12．A [线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势e＝BSωsin ωt，由此判断，只有A选项符合。]
13．解析：(1)线圈转速n＝300 r/min＝5 r/s，
角速度ω＝2πn＝10π rad/s，
线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝50 V，
由此得到的感应电动势瞬时值表达式为
e＝Emsin ωt＝50sin 10πt(V)。
(2)将t＝130 s代入感应电动势瞬时值表达式中，得
e′＝50sin 10π×130 V＝253 V，
对应的感应电流i′＝e'R+r＝53 A。
(3)由欧姆定律得u＝eR+rR＝40sin 10πt(V)。
答案：(1)e＝50sin 10πt(V) (2)53 A (3)u＝40sin 10πt(V)
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BD
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C
CD
C
C
AB
B
B
A
A