2021-2022人教版物理选择性必修二检测：3.1交变电+流含解析

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九　交变电流

(15 分钟　30 分)

一、选择题(本题共 3小题，每小题 6分，共 18 分)

1．风力发电机为一种新能源产品，功率为 200 W 到15 kW，广泛应

用于分散住户。若风力发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，

当线圈通过中性面时，下列说法正确的是(　　)

A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大

B．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大

C．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零

D．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零

【解析】选C。在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大；在中

性面时，没有边切割磁感线，通过线圈的磁通量变化率为 0，所以

感应电动势为零，故 C正确。

2．矩形线圈匝数为 50 匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转

动，穿过线圈的磁通量 Φ随时间 t的变化规律如图所示，则(　　)

A.感应电动势的最大值是 157 V

B．在 t＝0.1 s 和t＝0.3 s 时，感应电动势最大

C．在 t＝0.1 s 和t＝0.3 s 时，线圈与中性面垂直

D．t＝0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为 157 Wb/s

【解析】选A。由题图得 Φm＝0.2 Wb、T＝0.4 s，据 Em＝nBSω＝

nΦm·，可得 Em＝50×0.2× V≈157 V，A项正确；在 t＝0.1 s 和t＝0.3 s

时，线圈中磁通量最大，线圈处于中性面位置，磁通量的变化率为

零，感应电动势为零，B、C项错误；t＝0.4 s 时，线圈中磁通量为

零，此时刻磁通量的变化率最大，感应电动势也最大且为 157 V，

所以＝＝3.14 Wb/s，D项错误。

3．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动

时产生了交变电流，下列说法正确的是(　　)

A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大

B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零

C．当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一

次

D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零

【解析】选C、D。线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿

过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平

行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，也即此时穿过线框

的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方向在此时刻

改变。线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感

线的两边都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，

即此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故 C、D选项正确。

二、非选择题(12 分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算

的要注明单位)

4．如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度 B＝

0.5 T，线圈匝数 n＝50，每匝线圈面积为 0.48 m2，转速为 150

r/min，在匀速转动过程中，从图示位置开始计时。

(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式；

(2)画出 et 图线。

【解析】(1)当线圈平面经过中性面时开始计时，则线圈在时间 t内

转过角度 ωt，于是感应电动势瞬时值

e＝Emsinωt，其中 Em＝nBSω。

由题意知 n＝50，B＝0.5 T，

ω＝ rad/s＝5π rad/s，S＝0.48 m2，

Em＝nBSω＝50×0.5×0.48×5π V＝60π V，

所以 e＝60πsin5πt(V)。

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