§3.1 交变电流 (备作业)-【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列(人教版选择性必修第二册)-(解析版)
一、单选题:
1.(2021·锦州高二检测)如图为电动机模型图,左侧为 N 极,右侧为 S 极。电动机线框通过换向器连入电
路中,线框 abcd 的面积为 S,匝数为 n,匀强磁场的磁感应强度为 B,线框平面与磁场平行。若此时闭合
开关,则下列说法中正确的是( )
A.从正前方看去,该线框将会逆时针转动
B.若同时调转电极和磁极方向,则线框的转动方向改变
C.转动过程中线框中电流方向变化,流过 R 的电流方向不变
D.线框转过 90°时,穿过线框平面的磁通量最大,且为 nBS
【答案】C
【解析】根据电源正负极可知,从上往下看,电流为逆时针方向,根据左手定则可知,ab 边受力向上,cd
边受力向下,所以从正面看线框会顺时针转动,故 A 错误;同时调转电极和磁极方向,相当于同时改变磁
场和电流方向,根据左手定则可知,线框受力方向不变,所以转动方向不会发生改变,故 B 错误;下面的
电路为直流电流,流过 R 的电流的方向不发生改变,故 C 正确;根据磁通量的公式 Φ=BS 可知,在计算磁
通量的时候,不应该出现匝数,故 D 错误。
故选 C。
2.(2021·烟台高二检测)矩形线圈的匝数为 50,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈
的磁通量随时间的变化规律如图所示,下列结论正确的是( )
第1课时 交变电流
第三章 交变电流
A.在 t=0.1 s 和 t=0.3 s 时,电动势最大
B.在 t=0.2 s 和 t=0.4 s 时,电动势改变方向
C.电动势的最大值是 157 V
D.在 t=0.4 s 时,磁通量的变化率为零
【答案】C
【解析】t=0.1 s 和 t=0.3 s 时,Φ 最大,e=0,选项 A 错误;t=0.2 s 和 t=0.4 s 时,Φ=0,e=Em
最大,方向不变,选项 B 错误;根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知,t=0.4 s 时,最大,
选项 D 错误;由 Φ t 图像可知 Φm=BS=0.2 Wb,T=0.4 s,又因为 n=50,所以 Em=nBSω=nΦm·=
157 V,选项 C 正确。
故选C。
3.(2021·淄博高二检测)一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程
中,线框中的最大磁通量为 Φm,最大感应电动势为 Em,下列说法中正确的是( )
A.当磁通量为零时,感应电动势也为零
B.当磁通量减小时,感应电动势也减小
C.当磁通量等于 0.5Φm时,感应电动势等于 0.5Em
D.角速度 ω 等于
【答案】D
【解析】根据正弦式交变电流的产生及其变化规律,当磁通量最大时,感应电动势为零;当磁通量减小时,
感应电动势在增大,当磁通量减为零时,感应电动势最大,由此可知 A、B 错误;设从线框位于中性面位置
开始计时,则有 e=Emsinωt,式中 Em=BSω,因 Φm=BS,故角速度 ω=,D 正确;设 e=0.5Em,则解出
ωt=,此时 Φ=BS cos =BS=Φm,C 错误。
故选 D。
4.如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁
场方向的固定轴 OO′匀速转动。磁场的磁感应强度 B=×10-2 T,线圈的面积 S=0.02 m2,匝数 N=400 匝,
线圈总电阻 r=2 Ω,线圈的两端经集流环和电刷与 R=8 Ω 的电阻连接,与电阻 R 并联的交流电压表为
理想电表,线圈的转速 n= r/s。在 t=0 时刻,线圈平面与磁场方向平行,则下列说法正确的是( )
A.交流发电机产生的电动势随时间的变化关系是 e=8sin 100t(V)
B.电路中的电流方向每秒钟改变 50 次
C.从 t=0 时刻开始线圈平面转过 30°的过程中,通过电阻的电量约为 5.6×10-3 C
D.此时线圈磁通量的变化率为 0.08 Wb/s
【答案】C
【解析】磁场的磁感应强度 B=×10-2 T,线圈的面积 S=0.02 m2,匝数 N=400,线圈总电阻 r=2.0
Ω,线圈的转速 n= r/s。所以 ω=2πn=100 rad/s,最大值为:Em=NBSω=8 V,则瞬时值为 e=8cos
100t (V),根据 Em=N,可得== Wb/s=0.028 Wb/s,故 A 错误,D 错误;根据题意,T=s,f= Hz,电
流方向一个周期改变两次,所以电路中的电流方向每秒钟改变次,故 B 错误;从 t=0 时刻开始转过 30°
的过程中,通过电阻的电量为:q==C=5.6×10-3 C,故 C 正确。
故选 C。
5.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 t=0 时刻起,线圈以恒定角速度 ω= 绕 cd 边沿如图所示方向转动,
规定线圈中电流沿abcda 方向为正方向,则从 t=0 到t=T 时间内,线圈中的电流 i 随时间 t 变化关系图
像为( )
【答案】B
【解析】在 0~内,线圈在匀强磁场中匀速转动,故产生正弦式交流电,由楞次定律知,电流为负;在~T
内,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,且电流为正,故 B 项正确。
故选B。
6.如图所示的图像中不属于交变电流的有( )
【答案】D
【解析】题图 A、B、C 中 e 的方向均发生了变化,故它们属于交变电流,但不是按正弦规律变化的交变电
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