【名师同步导学】2013-2014学年高中物理第5章第1节交变电流课后强化演练新人教版选修3-2

1第五章第1节交变电流课后强化演练一、选择题1．(2013·吉林一中高二上学期期末)如图所示，当矩形线圈在匀强磁场中以较小的角速度逆时针匀速转动时，与之相连的灵敏电流表指针左右摆动．若当线圈转动到图示位置时，电流计指针在刻度盘的右边．线圈由图示位置继续转动，则当()A．线圈在转过90°～180°的过程中，电流计指针在刻度盘的左边B．线圈在转动270°～360°的过程中，电流计指针在刻度盘的左边C．线圈转至90°瞬间，电流计指针在刻度盘的右边D．线圈通过图示位置时，线圈中电流改变方向解析：每当线圈平面经过中性面时，电流方向将发生改变，选项D错；线圈在转过90°～180°的过程中，电流方向与图示电流方向相反，电流计指针在刻度盘的左边，选项A正确；线圈在转过270°～360°的过程中，电流方向与图示电流方向相同，电流计指针仍在刻度盘的右边，选项B错；线圈转至90°瞬间，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的交变电流为零，电流计指针不偏转，选项C错．故本题正确选项为A.答案：A2.如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，当转到图示位置时，线圈的()A．磁通量变化率为零B．感应电流为零C．磁通量为零D．感应电流最大解析：图示位置线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，而磁通量的变化率最大，所以感应电流最大，故C、D正确，A、B错误．答案：CD3.如图所示，一矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为()A．0.5Bl1l2ωsinωtB．0.5Bl1l2ωcosωtC．Bl1l2ωsinωtD．Bl1l2ωcosωt2解析：因为开始时刻线圈平面与磁感线平行，即从垂直于中性面开始运动，所以开始时刻线圈中感应电动势最大为Em＝Bl1l2ω，感应电动势的表达形式应为余弦形式，因此在t时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2ωcosωt.故正确选项为D.答案：D4．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动．当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在t＝π2ω时刻()A．线圈中的电流最大B．穿过线圈的磁通量为零C．线圈所受的安培力为零D．线圈中的电流为零解析：t＝π2ω＝T4，此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，B错误，由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零．线圈所受的安培力为零，A错误，C、D正确．答案：CD5．交流发电机在工作时电动势为e＝Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为()A．e′＝Emsinωt2B．e′＝2Emsinωt2C．e′＝Emsin2ωtD．e′＝Em2sin2ωt解析：交变电压瞬时值表达式为e＝Emsinωt，而Em＝NBSω.当ω加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C选项．答案：C6．(2013·大连高三模拟)如图所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图所示的电流，则()3A．在t1到t2时间内，甲乙相吸B．在t2到t3时间内，甲乙相斥C．t1时刻两线圈间作用力为零D．t2时刻两线圈间吸引力最大解析：甲回路电流的磁场减弱时，由楞次定律知，乙回路将产生与甲同向环绕的感应电流．甲、乙电流之间通过磁场发生相互作用，甲乙相吸．同理，当甲中电流增强时，甲、乙互相排斥，故A、B选项都正确．t1时刻，甲中电流产生的磁场变化率为零，则乙线圈感生电流瞬时值为零，而t2时刻，甲中的电流变化最快，乙中感生电流最强，但此时甲中电流瞬时值为零，所以t1、t2时刻，甲、乙电流间相互作用都为零．C正确，D错误．答案：ABC二、非选择题7．(2013·福建省大田一中、德化一中高二检测)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈匝数N＝100匝，转速为n＝5π(rad/s)，在转动过程中穿过线圈磁通量的最大值为Φm＝0.02Wb.则：(1)线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？(2)当线圈平面与中性面夹角为π/3时，感应电动势为多少？解析：(1)ω＝2πn＝10rad/s根据Em＝NBSω，Φm＝BS得Em＝NΦmω＝20V.(2)根据e＝Emsinωt，ωt＝π/3得e＝Emsin(π/3)＝103V≈17.3V答案：(1)20V(2)17.3V8．如图甲是一种自行车上照明用的车头灯，图乙是这种车头灯发电机的结构原理图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮．电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电．4已知自行车车轮半径r＝35cm，摩擦小轮半径r0＝1.00cm.线圈有N＝800匝，线圈框横截面积S＝20cm2，总电阻R1＝40Ω.旋转磁极的磁感应强度B＝0.010T，车头灯电阻R2＝10Ω.当车轮转动的角速度ω＝8rad/s时，求：(1)发电机磁极转动的角速度；(2)车头灯中电流的最大值．解析：(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有：ω0r0＝ωr，ω0＝ωrr0＝8×0.350.01rad/s＝280rad/s.(2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势最大值为Em＝NBSω0＝800×0.010×280×20×10－4V＝4.48V.所以通过车头灯电流的最大值为Im＝EmR1＋R2＝4.4840＋10A＝89.6mA.答案：(1)280rad/s(2)89.6mA