物理选择性必修 第二册1 交变电流同步达标检测题

这是一份物理选择性必修 第二册1 交变电流同步达标检测题，共7页。试卷主要包含了如图所示，属于交流电的是，解析等内容，欢迎下载使用。

2.
一矩形线圈在匀强磁场中绕一个固定轴匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，此线圈( )
A．磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最小
B．磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大
C．磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大
D．磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最小
3．如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生交变电动势e＝BSωsinωt的图是( )
4．(多选)关于正弦式交变电流的产生过程，下列说法正确的是( )
A．当线圈平面与中性面垂直时，电流方向发生变化
B．从线圈平面经过中性面时开始计时，eq \f(1,4)周期内，电流一直增大
C．从线圈平面与中性面垂直时开始计时，两个周期内电流方向改变4次
D．线圈转动过程中通过线圈的磁通量最大的位置，也是感应电流最大的位置
5．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示，则下列说法中正确的是( )
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01s时刻，Φ的变化率达到最大
C．t＝0.02s时刻，电动势的瞬时值达到最大
D．该线圈相应的交流电动势图像如图乙所示
6．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且与线圈共面的转轴匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50V，那么该线圈由图所示位置(线圈平面与磁场方向平行)转过30°时，线圈中的感应电动势大小为( )
A．50V B．25V C．25eq \r(3)V D．10V
7．如图所示，一个N匝矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴OO′以恒定的角速度ω转动，线圈产生的电动势的最大值为Em，从线圈平面与磁感线平行时开始计时，则( )
A．线圈电动势的表达式为e＝Emsinωt
B．在0～eq \f(π,2ω)这段时间内，线圈中的感应电流先减小后增大
C．穿过线圈的磁通量的最大值为eq \f(Em,Nω)
D．在0～eq \f(π,2ω)这段时间内，穿过线圈的磁通量一直减小
8．大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，其原理简图如图所示．竖直平面内闭合线圈abcd固定不动，磁体绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流．若条形磁体以10πrad/s的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转．现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是( )
A．该发电机产生的交流电频率是10Hz
B．t＝0时线圈中的电流方向为abcda
C．t＝0.5s时线圈中的电流方向发生变化
D．t＝5s时线圈中的电流最小
9．一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势如图所示．下列判断正确的是( )
A．t＝0.01s时刻，线圈平面处于中性面位置
B．t＝0.02s时刻，线圈平面与磁感线平行
C．t＝0.01s时刻，通过线圈平面的磁通量为零
D．1s内电流的方向变化50次
10.
如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．轴OO′与磁场方向垂直，若以线圈平面与磁场夹角为零时(图示位置)为计时起点，并规定当电流自a流向b时方向为正．则下列能正确表示线圈中感应电流随时间的变化图像是( )
11.(多选)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．线圈内磁通量随时间t的变化如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A．t1时刻线圈中的感应电动势最大
B．t2时刻ab的运动方向与磁场方向垂直
C．t3时刻线圈平面与中性面重合
D．t4、t5时刻线圈中感应电流的大小相同
12.
如图所示为一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁体的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小均匀的磁场．若从图示位置开始计时，当线框绕固定转轴匀速转动时，下图所示的图像中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是( )
13.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝eq \f(\r(2),π)T，边长l＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路电阻R＝4Ω.求：
(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值；
(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，感应电动势的瞬时值表达式；
(3)由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值．
14．如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，AB轴与磁场方向垂直，已知匀强磁场的磁感应强度B＝eq \f(5\r(2),π)T，线框的CD边长为20cm，CE、DF长均为10cm，转速为50r/s.从图示位置开始计时．
(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)在e­t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的图像．
课时素养评价9 交变电流
1．解析：电流大小、方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征．A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化，但其方向不变，不是交变电流，它们是直流电，A、B、D错误；C选项中电流符合交变电流的特征，C正确．
答案：C
2．解析：题图所示位置，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，线圈两边垂直切割磁感线，由E＝Blvsinθ可知感应电动势最大，由E＝eq \f(ΔΦ,Δt)可知，此时磁通量的变化率最大，C正确．
答案：C
3．解析：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时，产生的电动势e＝BSωsinωt.由此判断出，只有A选项符合．
答案：A
4．解析：线圈转动过程中，在中性面位置，磁通量最大，电流等于零，方向改变，两个周期内电流方向改变4次，线圈由中性面经eq \f(1,4)周期到与中性面垂直，电流逐渐增大到最大．综上所述，B、C正确．
答案：BC
5．解析：由题图甲知，当t＝0时，Φ最大，说明线圈平面与中性面重合，A错误；当t＝0.01s时，Φ最小，为零，Φ­t图像的切线斜率最大，即Φ的变化率eq \f(ΔΦ,Δt)最大，B正确；当t＝0.02s时，Φ最大，此时电动势的瞬时值为零，C错误；由以上分析可知，D错误．
答案：B
6．解析：线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动，从垂直中性面的位置开始计时，感应电动势的瞬时值为e＝Emcsθ，当θ＝30°时，感应电动势的瞬时值为e＝Emcs30°＝25eq \r(3)V，故选C.
答案：C
7．解析：从线圈平面与磁感线平行时开始计时，线圈电动势的表达式为e＝Emcsωt，A错误；在0～eq \f(π,2ω)时间内，即0～eq \f(T,4)时间内，线圈从线圈平面与磁感线平行转动到线圈平面与磁感线垂直，这段时间内线圈中的感应电流逐渐减小，穿过线圈的磁通量一直增大，B、D错误；线圈产生的电动势的最大值Em＝NBSω，则穿过线圈的磁通量的最大值为Φm＝BS＝eq \f(Em,Nω)，C正确．
答案：C
8．解析：该发电机产生的交流电频率是f＝eq \f(ω,2π)＝5Hz，选项A错误；由右手定则可知，t＝0时线圈中的电流方向为abcda，选项B正确；t＝0.5s时磁体转过的角度为5π，此位置电流仍然是最大的位置，线圈中的电流方向没有发生变化，选项C错误；t＝5s时磁体转过的角度为50π，线圈回到初始位置，则此位置线圈中的电流最大，选项D错误．
答案：B
9．解析：由题图可知t＝0.01s和t＝0.02s时，感应电流为零，则感应电动势为零，磁通量最大，线圈平面处于中性面位置，A正确，B、C错误；由于正弦式交变电流在一个周期内电流方向变化两次，而该交变电流的周期为0.02s，则1s内电流的方向变化100次，D错误．
答案：A
10．解析：从题图可看出线圈从垂直于中性面的位置开始旋转，由右手定则可判断，初始时刻(t＝0)电流方向为b→a，故瞬时电流的表达式为i＝－Imcsωt，可知D正确．
答案：D
11．解析：t1时刻通过线圈的磁通量Φ最大，磁通量变化率eq \f(ΔΦ,Δt)最小，此时感应电动势为零，A错误；在t2、t4时刻感应电动势为Em，此时ab、cd的运动方向垂直于磁场方向，B正确；t1、t3、t5时刻，Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，此时线圈平面垂直于磁场方向，与中性面重合，C正确；t5时刻感应电流为零，D错误．
答案：BC
12．解析：
因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框转过空隙段后，由于线框切割磁感线的方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，故选D.
答案：D
13．解析：(1)设转动过程中感应电动势的最大值为Em，则Em＝NBl2ω＝100×eq \f(\r(2),π)×0.12×2πV＝2eq \r(2)V.
(2)从图示位置开始计时的感应电动势的瞬时值表达式为
e＝Emcsωt＝2eq \r(2)cs2πtV.
(3)从图示位置开始转过30°角时感应电动势的瞬时值e′＝2eq \r(2)cs30°V＝eq \r(6)V，i＝eq \f(e′,R＋r)＝eq \f(\r(6),5)A.
答案：(1)2eq \r(2)V (2)e＝2eq \r(2)cs2πtV (3)eq \f(\r(6),5)A
14．解析：(1)开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转过的角度为ωt，此时刻，e＝Bl1l2ωcsωt，即e＝BSωcsωt.
其中B＝eq \f(5\r(2),π)T，S＝0.1×0.2m2＝0.02m2，ω＝2πn＝2π×50rad/s＝100πrad/s，故e＝eq \f(5\r(2),π)×0.02×100πcs100πt (V)＝10eq \r(2)cs100πt (V).
(2)T＝eq \f(2π,ω)＝0.02s，线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示．
答案：(1)e＝10eq \r(2)cs100πt (V) (2)图见解析
A组 合格性考试练
B组 选择性考试练