1、交变电流基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第14题只有一项符合题目要求，第56题有多项符合题目要求)1关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是()A线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次【答案】C【解析】根据交流电的变化规律可得，如果从中性面开始计时有eEmsin t和iImsin t；如果从垂直于中性面的位置开始计时有eEmcos t和iImcos t.不难看出线圈平面每经过中
2、性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流和感应电动势方向都改变两次，C正确2如图所示为演示交变电流的装置图，关于这个实验，正确的说法是()A线圈每转动一周，指针左右摆动两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置，ab边的感应电流方向为由abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零【答案】C【解析】线圈在磁场中匀速转动，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流方向改变，线圈每转动一周，有两次经过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故选项A错误；线圈平面跟磁感线垂直的位置称为中性面，显然图中并不是中性面，选项B错误；线圈
3、处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则可知，ab边中感应电流方向为由ab，选项C正确；线圈平面跟磁场平行时，线圈产生的感应电动势最大，而此时的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，故选项D错误3一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e10sin(20t) V，则下列说法正确的是()At0时，线圈位于中性面Bt0时，穿过线圈的磁通量为零Ct0时，线圈切割磁感线的有效速度最大Dt0.4 s时，电动势第一次出现最大值【答案】A【解析】由电动势e10sin(20t) V知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线平行，切割磁感线
4、的有效速度为零，A正确，B、C错误；当t0.4 s时，e10sin(200.4) V0，D错误4矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图所示的交流电，设沿abcda方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为下列哪一个图()ABCD【答案】B【解析】由题图知在t1时刻线圈获得最大正向电流，电流方向为abcda，又线圈为逆时针转动，故只有B图符合电流方向为abcda且最大5如图甲所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动线圈内磁通量随时间t的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是()At1时刻线圈中的感应电动势最大Bt2时刻ab的运动方向与磁场方向垂直Ct
5、3时刻线圈平面与中性面重合Dt4、t5时刻线圈中感应电流的方向相同【答案】BC【解析】t1时刻通过线圈的最大，磁通量变化率最小，此时感应电动势为零，A错误；在t2、t4时刻感应电动势为Em，此时ab、cd的运动方向垂直于磁场方向，B正确；t1、t3、t5时刻，最大，0，此时线圈平面垂直于磁场方向，与中性面重合，C正确；t5时刻感应电流为零，D错误6(2019江西校级期中)如图所示的四种随时间变化的电流图象，其中不属于交变电流的是(),A),B),C),D)【答案】AD【解析】只要电流的大小和方向均随时间做周期性变化，即为交变电流，故B、C均为交变电流；A、D中电流大小虽然在周期性变化，但方向不
6、变，故A、D不是交变电流二、非选择题7有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 ，线框绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？【答案】(1)6.28 V6.28 A(2)5.44 V【解析】(1)交变电流电动势最大值为EmNBS100.50.2210 V6.28 V，电流的最大值为Im A6.28 A.(2)线框转过60时，感应电动势eEmsin 605.44 V.8如图所示，匀强磁场的磁感应
7、强度为B0.50 T，矩形线圈的匝数N100匝，边长Lab0.20 m，Lbc0.10 m，以3 000 r/min的转速匀速转动，若从线圈平面通过中性面时开始计时，求：(1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)若线圈总电阻为2 ，线圈外接电阻为8 ，写出交变电流的瞬时值表达式；(3)线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值【答案】(1)e314sin(314t) V(2)i31.4sin(314t) A (3)200 V【解析】(1)线圈的角速度2n314 rad/s线圈电动势的最大值EmNBS314 V故交变电动势的瞬时值表达式为eEmsin t314sin(314t) V.(2)Im3
8、1.4 A所以交变电流的瞬时值表达式为i31.4sin(314t) A.(3)NN4NBSn200 V.能力提升9(2019重庆名校期末)如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框沿与磁感线垂直的转轴匀速转动，则下列说法中正确的是()A矩形金属线框中能产生正弦式交变电流B线圈平面每经过中性面一次，感应电动势的方向就改变一次，感应电流的方向不变C当线框平面与中性面重合，磁通量最大，感应电动势最大D当线框平面与中性面垂直时，线框的磁通量及磁通量变化率均为零【答案】A【解析】由图可知，矩形金属线框沿与磁感线垂直的转轴匀速转动，金属线框中能产生正弦交变电流，故A正确；线框平面每经过中性面一次，感应电动势的
9、方向就改变一次，感应电流的方向也改变一次，故B错误；当线框平面与中性面重合，磁通量最大，感应电动势为0，故C错误；当线框平面与中性面垂直时，线框的磁通量为零，磁通量变化率最大，故D错误10(2018西安名校期末)矩形线圈的匝数为50匝，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()A在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最大B在t0.2 s和t0.4 s时，电动势改变方向C电动势的最大值是50 VD在t0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为100 Wb/s【答案】C【解析】在t0.1 s和t0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感
10、应电动势为零，故A错误；在t0.2 s和t0.4 s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，故B错误；根据t图象，BS0.2 Wb，T0.4 s，故电动势的最大值EmNBSNBS500.250 V，故C正确；在t0.4 s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，故磁通量变化率最大，其值为 Wb/s，故D错误11如图甲所示，矩形线圈匝数N100匝，ab30 cm，ad20 cm，匀强磁场磁感应强度B0.8 T，绕轴OO从图示位置开始匀速转动，角速度100 rad/s，试求：(1)穿过线圈的磁通量最大值m为多大？线圈转到什么位置时取得此值？(2)线圈产生的感应电动势最大值Em为
11、多大？线圈转到什么位置时取得此值？(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图象甲乙【答案】见解析【解析】(1)当线圈平面与磁感线垂直时，磁通量有最大值mBS0.80.30.2 Wb0.048 Wb.(2)当线圈平面与磁感线平行时，感应电动势有最大值EmNBS480 V.(3)表达式eEmcos t480cos (100t) V图象如图所示12如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度B T，线框CD边长为20 cm，CE、DF边长均为10 cm，转速为50 r/s.若从图示位置开始计时：(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)作出线框中感应电动势e随时间t变化关系的图象【答案】(1)e10cos (100t) V.(2)如图所示【解析】(1)线框转动开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，所以瞬时感应电动势eEmcos t其中B T，S0.10.2 m20.02 m2，2n100 rad/sEmBS所以e10cos (100t) V.(2)由感应电动势的瞬时值表达式可知峰值Em10 V，周期T0.02 s，画出图线如图所示.
