高二物理《交變電流》單元測(cè)試題精選
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，下列說法中正確的是( )
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)一圈，感應(yīng)電流方向就改變一次
C.線圈每平面經(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.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流方向都要改變一次
2.線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交流電的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e=102sin 20πt V，則 下列說法正確的是( )
A.t=0時(shí)，線圈平面位于中性面
B.t=0時(shí)，穿過線圈的磁通量最大
C.t=0時(shí)，導(dǎo)線切割磁感線的有效速度最大
D.t=0.4 s時(shí)，e達(dá)到峰值102 V
3.交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為e=Emsin ωt，若將其電樞的轉(zhuǎn)速提高1倍，其他條件不變，則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)? )
A.Emsinωt2???????????????????? B.2Emsinωt2
C.Emsin 2ωt?????????????????? D.2Emsin 2ωt
4.一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖7甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.通過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是( )
圖7
A.t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率最大
B.t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變
C.t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量最大
D.t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小
5.如圖8所示，一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng).沿著OO′觀察，線圈沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)( )
圖8
A.線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda
B.線圈中的感應(yīng)電流為nBl2ωR[
C.穿過線圈的磁通量為0
D.穿過線圈的磁通量的變化率為0
6.如圖9所示，矩形線圈abcd，已知ab為L1，ad為L2，在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω(從圖中位置開始)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為( )
[來源:學(xué)科網(wǎng)ZXXK]
圖9
A.12BL1L2ωsin ωt???????????? B.12BL1L2cos ωt
C.BL1L2ωsin ω t????????????? D.BL1L2ωcos ωt
7.如圖10所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ=0°時(shí)(如圖)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?則下列四幅圖中正確的是( )
圖10
8.如圖11甲所示，一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照?qǐng)D乙所示的余弦規(guī)律變化，則在t=π2ω時(shí)刻( )
圖11
A.線圈中的電流最大
B.穿過線圈的磁通量為零
C.線圈所受的安培力為零
D.線圈中的電流為零
9.如圖12所示，矩 形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)( )
圖12
A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流
B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)
C.線圈繞P1和 P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的'方向相同,都是a→b→c→d
D.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)cd邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)cd邊受到的安培力
題 號(hào)?1?2?3?4?5?6?7?8?9
答 案[
10.一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度4π rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖13所示.則交變電流的頻率為______Hz，當(dāng)t=0時(shí)，線圈平面與磁感線________，當(dāng)t=0.5 s時(shí)，e為______V.
圖13[來源:Z+xx+k.Com]
11.如圖14所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“n”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=52π T，線框的CD邊長為l1=20 cm，CE、DF邊長均為l2=10 cm，轉(zhuǎn)速為50 r/s.若從圖示位置開始計(jì)時(shí)：
圖14
(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)間變化關(guān)系的圖象.
12.如圖15所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.1 T，所用矩形線圈的匝數(shù)N=100，邊長ab=0.2 m，b c=0.5 m，以角速度ω=100π rad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).從線圈平面通過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，試求：
圖15
(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小.
(2)由t=0至t=T4過程中的平均電動(dòng)勢(shì)值.
參考答案
課后鞏固練
1.C
2.AB [根據(jù)交流電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式可判斷為正弦式交變電流，當(dāng)t=0時(shí)，e=0，所以此時(shí)磁通量的變化率為零，導(dǎo)線切割? 磁感線的有效速度為零，但此時(shí)穿過線圈的磁通量最大，線圈平面位于中性面，所以A、B正確，C錯(cuò)誤;當(dāng)t=0.4 s時(shí)，e=102sin 20πt V=102sin 8π V=0，所以D錯(cuò)誤.]
3.D [電樞轉(zhuǎn)速提高1倍，由ω=2πn知，角速度變?yōu)樵瓉淼?倍;由電動(dòng)勢(shì)最大值表達(dá)式 Em=nBSω知，最大值也變?yōu)樵瓉淼?倍.]
4.B [t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量Φ的絕對(duì)值最大，磁通量變化率ΔΦΔt=0，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流為零，線圈中感應(yīng)電流方向改變，A錯(cuò)誤，B正確;t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量為 零，磁通量的變化率最大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，C、D錯(cuò)誤.]
5.BC [圖示位置為垂直于中性面的位置，此時(shí)通過線圈的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，感應(yīng)電流也最大，I=nBSωR=nBl2ωR，由右手定則可判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba.]
6.C [線圈經(jīng)過時(shí)間t時(shí)，轉(zhuǎn)過角度θ，這時(shí)ab，cd邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eab=BL1vsin θ，Ecd=BL1vsin θ，bc，ad邊不切割磁感線不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Eab+Ecd=2BL1vsin θ=2BL1?12L2ωsin ωt=BL1L2ωsin ωt，故正確選項(xiàng)應(yīng) 為C.]
7.D [矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流按余弦規(guī)律變化，由于t=0時(shí)，線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如題圖，由右手定則判斷可得，此時(shí)ad中電流方向?yàn)橛蒩到d，線圈中電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，與規(guī)定的電流正方向相反，電流為負(fù)值.又因?yàn)榇藭r(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故只有D正確.]
8.CD [t=π2ω=T4，此時(shí)線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，B錯(cuò)誤;由于此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，所以線圈中電流為零，線圈所受的安培力為零，A錯(cuò)誤，C、D正確.]
9.A [無論是繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)還是繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)都為最大值Em=nBSω，由歐姆定律可知此時(shí)I相等，A對(duì)，B錯(cuò);由右手定則可知線圈中電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，故C錯(cuò);cd邊所受的安培力F=BLcdI，故F一樣大，D錯(cuò).]
10.2 垂直 0
解析 T=2πω=12 s，則交流電的頻率f=1T=2 Hz.由圖象知t=0時(shí)，e=0，線圈位于中性面位置，線圈平面和磁感線垂直;當(dāng)t=0.5 s時(shí)，ωt=2πft=2π，e=0.
11.(1)e=102cos 100πt V (2)見解析
解析 (1) 線框轉(zhuǎn)動(dòng)，開始計(jì)時(shí)的位置為線圈平面與磁感線平行的位置，產(chǎn)生的交變電流按余弦規(guī)律變化，在t時(shí)刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt，此時(shí)刻e=Bl1l2ωcos ωt，即e=BSωcos ωt，其中B=52π T，S=0.1×0.2 m2=0.02 m2，ω=2πn=2π×50 rad/s=100π rad/s，故e=52π×0.02×100πcos 100πt V，
即e=102cos 100πt V.
(2)T=2πω=0.02 s，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨 時(shí)間變化關(guān)系的圖象如下圖所示
12.(1)e=314sin 100πt V (2)200 V
解析 (1)解法一 線圈經(jīng)過時(shí)間t轉(zhuǎn)過角度θ=ωt，這時(shí)bc和da邊不切割磁感線，ab和cd邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eab=ecd=NBabvsin ωt，其中v=ωad2=ωbc2，所以e=eab+ecd=2eab=2NBωabad2sin ωt=NBSωsin ωt，
則Em=NBSω=100×0.1×0.1×100π V=314 V，
e=31 4sin 100πt V
解法二 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=NBSωsin ωt，由題可知S=ab?bc=0.2×0.5 m2=0.1 m2，
Em=NBSω=100×0.1×0.1×100π V=314 V，
所以e=314sin 100πt V.
(2)用E=NΔΦΔt計(jì)算t=0至t=T4過程中的平均電動(dòng)勢(shì)E=N|Φπ2-Φ0|T4-0=N|0-BS|T4=4NBS2πω[
即E=2πNBSω.代入數(shù)值得E=200 V.
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