2022版高中物理 課時(shí)作業(yè)（九）交變電流 新人教版選修3-2

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1、2022版高中物理 課時(shí)作業(yè)（九）交變電流 新人教版選修3-2 一、單項(xiàng)選擇題 1．關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，以下說法中正確的是(　　) A．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變 B．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次 C．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次 D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流方向都要改變一次 解析：根據(jù)交流電的變化規(guī)律可得，如果從中性面開始計(jì)時(shí)有e＝Emsinωt和i＝Imsinωt；如果從垂直于中性面的位置開始計(jì)時(shí)有e＝Emcosωt和i＝Imcosωt，不難看出：線圈平面每經(jīng)

2、過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也改變一次；線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向都改變兩次，C正確． 答案：C 2．線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖可知(　　) A．在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置 B．在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零 C．從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為π弧度 D．在A和C時(shí)刻磁通量變化率的絕對(duì)值最大 解析：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中處于中性面位置時(shí)，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零，B、D兩時(shí)刻線圈位于中性面．當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大，A、C時(shí)刻

3、線圈平面與磁感線平行，D正確．從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度．故選D. 答案：D 3．如圖所示，一線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過圖示位置時(shí)(　　) A．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大 B．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大 C．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小 D．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小 解析：本題主要考查對(duì)交變電流的產(chǎn)生過程的理解．由圖可知線圈平面與磁感線平行，應(yīng)處于垂直于中性面的平面，此時(shí)穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大，所以A選項(xiàng)正確． 答案：A 4．有一單匝閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在

4、轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，線圈中的最大磁通量為Φm，最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em，下列說法中正確的是(　　) A．當(dāng)磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零 B．當(dāng)磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也減小 C．當(dāng)磁通量等于0.5Φm時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.5Em D．角速度ω＝ 解析：由交變電流的產(chǎn)生原理可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率有關(guān)，與磁通量的大小無關(guān)．磁通量最大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；而磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大且Em＝BSω＝Φmω，故選項(xiàng)D正確． 答案：D 5．交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)e＝Emsinωt.若將線圈匝數(shù)、線圈面積都提高到原來的兩倍，其他條件不變，則電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?　　) A．e＝2Emsinωt　B

5、．e＝4Emsinωt C．e＝Emsinωt D．e＝Emsinωt 解析：由電動(dòng)勢(shì)最大值表達(dá)式Em＝NBSω，N、S變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t最大值變?yōu)?Em，故B正確． 答案：B 6．如圖所示，一單匝矩形線圈abcd，已知ab邊長(zhǎng)為l1，bc邊長(zhǎng)為l2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為(　　) A．0.5Bl1l2ωsinωt B．0.5Bl1l2ωcosωt C．Bl1l2ωsinωt D．Bl1l2ωcosωt 解析：線圈從題圖位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emcosωt，由題意，Em＝B

6、Sω＝Bl1l2ω，所以e＝Bl1l2ωcosωt. 答案：D 二、多項(xiàng)選擇題 7．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈平面的磁通量與時(shí)間t的關(guān)系圖象是圖中的(　　) 解析：矩形線圈在中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，則Φ－t圖象是按余弦規(guī)律變化，C、D項(xiàng)正確． 答案：CD 8．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所產(chǎn)生的交變電流的波形圖如圖所示，下列說法中正確的是(　　) A．在t1時(shí)刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 B．在t2時(shí)刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 C．在t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值 D．在 t4時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值 解析：

7、從題圖可知，t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流達(dá)到峰值，磁通量變化率達(dá)到峰值，而磁通量最小，線圈平面與磁感線平行；t2、t4時(shí)刻感應(yīng)電流等于零，磁通量變化率為零，線圈處于中性面位置，磁通量達(dá)到峰值，正確答案為B、C. 答案：BC 9. 如圖所示，一單匝閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝0.5sin(20t) V，由該表達(dá)式可推知以下哪些物理量(　　) A．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B．線框的面積 C．穿過線框的磁通量的最大值 D．線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 解析：根據(jù)正弦式交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝BSωsinω

8、t，可得ω＝20 rad/s，而磁通量的最大值為Φm＝BS，所以可以根據(jù)BSω＝0.5 V求出磁通量的最大值． 答案：CD 10. 如圖所示，單匝矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)分別是ab＝L，ad＝D，線圈與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行，線圈以ab邊為軸做角速度為ω的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法中正確的是(從圖示位置開始計(jì)時(shí))(　　) A．t＝0時(shí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0 B．轉(zhuǎn)過90°時(shí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0 C．轉(zhuǎn)過90°的過程中線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為ωBLD D．轉(zhuǎn)過90°的過程中線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 解析：由題意t＝0時(shí)，B∥S，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過90°時(shí)，線圈位于中性面

9、位置，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；線圈轉(zhuǎn)過90°的過程中ΔΦ＝BS＝BLD，所用時(shí)間Δt＝＝.由法拉第電磁感應(yīng)定律知，＝＝，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． 答案：BD 三、非選擇題 11．一矩形線圈有100匝，面積為50 cm2，線圈內(nèi)阻r＝2 Ω，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，線圈的轉(zhuǎn)速n＝1 200 r/min，外接一用電器，電阻為R＝18 Ω，試寫出R兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式． 解析：角速度ω＝2πn＝40π rad/s， 最大值Em＝nBSω＝100×0.5×50×10－4×40π V＝10π

10、V， 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Emcosωt＝10πcos(40πt) V， 由閉合電路歐姆定律i＝， 故R兩端電壓u＝Ri＝9πcos(40πt) V. 答案：u＝9πcos(40πt) V 12．如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“π”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T，線框的CD邊長(zhǎng)為20 cm，CE、DF長(zhǎng)均為10 cm，轉(zhuǎn)速為50 r/s.若從圖示位置開始計(jì)時(shí)： (1)寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)在e－t坐標(biāo)系中作出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象． 解析：(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)，開始計(jì)時(shí)的位置為線框平面與磁感線平行的位置，在t時(shí)刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt，此時(shí)刻e＝Bl1l2ωcosωt， 即e＝BSωcosωt.其中B＝ T， S＝0.1×0.2 m2＝0.02 m2， ω＝2πn＝2π×50 rad/s＝100π rad/s， 故e＝×0.02×100πcos(100πt) V， 即：e＝10cos(100πt) V. (2)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖所示： 答案：(1)e＝10cos(100πt) V　(2)見解析圖