1、时间：40分钟满分：100分一、选择题(每小题6分，共60分)1(多选)下列各图中能产生交变电流的是()答案CD解析A图中的转轴与磁场方向平行，B图中的转轴与纸面方向垂直，但线圈中的磁通量始终为零，线圈中无感应电流产生，故A、B错误；根据交变电流产生的条件可知，线圈绕垂直于磁感线且通过线圈平面的轴线转动，就可以产生交变电流，对线圈的形状没有特别要求，故C、D正确。2关于交变电流和直流电流的说法中正确的是()A如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流B直流电流的大小和方向一定不变C交变电流一定是按正弦规律变化的D交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化答案D解析直流电的特征是
2、电流的方向不变，电流的大小可以改变。交变电流的特征是电流的方向随时间改变。交变电流有多种形式，正弦式交流电只是交变电流中最基本、最简单的一种。故选D。3已知交变电流的瞬时表达式为i311sin314t(A)，从t0到第一次电流出现最大值时间是()A0.005 s B0.001 sC0.02 s D0.01 s答案A解析交变电流瞬时表达式i311sin314t(A)故角频率为314 rad/s故周期为：T s0.02 s因为是正弦式交变电流，从线圈经过中性面开始计时，故在时刻第一次出现电流峰值，即：0.005 s，所以A项正确。4欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是(
3、)A增大转速 B增大磁感应强度C增加线圈匝数 D增大线圈的包围面积答案A解析设线圈匝数为N，磁感应强度为B，线圈围成的面积为S，角速度为，转速n单位采用r/s时fn，由EmNBSNBS2n，可知B、C、D项只改变Em的大小，没有改变频率，而A项改变了频率，故选A。5(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图所示，下列说法中正确的是()A在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值D在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值答案BC解析本题考查交流电的图象及法拉第电磁感应定律，关键要清楚i(e)和的对应关
4、系。从图中可知，t1时刻线圈中感应电动势达到峰值，磁通量变化率达到峰值，而磁通量最小，线圈平面与磁感线平行。t2、t4时刻感应电流为零，感应电动势等于零，磁通量变化率为零，线圈处于中性面位置，磁通量达到峰值。t3时刻感应电动势达到峰值，线圈中的磁通量变化率达到峰值。正确答案为B、C。6下图是某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系图象。如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的二倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为()A400 V,0.02 s B200 V,0.02 sC400 V,0.08 s D200 V,0.08 s答案B解析根据感应电动势最大值的表达式EmNBS得知，Em与成正比，
5、又知道2n，T，所以可得Em2Em200 V，TT0.02 s，故选B。7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t0时刻起，线圈以恒定角速度绕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t0到tT时间内，线圈中的电流i随时间t变化关系图象为()答案B解析在t0时刻，磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的感应电动势为零，即感应电流为零，所以C、D错误；根据楞次定律可得，t0之后的四分之一周期内，线圈的磁通量减小，故产生的感应电流方向为adcba为负方向，故B正确，A错误。8. (多选)如
6、图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，沿着OO轴观察，线圈沿逆时针方向转动。已知磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动角速度为，则当线圈转至图示位置时()A线圈中感应电流的方向为abcdaB穿过线圈的磁通量为0，但磁通量的变化率为Bl2C线圈中的感应电流为D线圈从图示位置起转动时，电动势的瞬时值为nBl2答案BCD解析选项内容分析结论A根据右手定则判断知，ad边切割磁感线产生的感应电流方向由ad；bc边切割磁感线产生的感应电流方向由cbB因为线圈平面与磁感线平行，所以穿过线圈的磁通量为0；eEmnBl2，由En得Bl2C因为enBl2，所以
7、iDt，由enBl2costnBl2cosnBl29(多选)如图甲所示，U形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合电路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以如图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的作用时间是()A0t1 Bt1t2 Ct2t3 Dt3t4答案AC解析0t1时间内，电流I由cd且逐渐增大，由安培定则知，穿过abEF回路的磁感应强度垂直纸面向里，且逐渐增强，因此磁通量增大，由楞次定律判定金属棒ab中的电流方向由ab；再由左手定则可判定，此过程中ab棒所受安培力向左，选项A正确。同理，可判定出t1t2、t3
8、t4时间内ab棒所受安培力向右，t2t3时间内ab棒所受安培力向左，C项正确，B、D错误。10(多选)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电动势的最大值约是157 VD在t0.4 s时，磁通量变化率最大，其值约为3.14 Wb/s答案CD解析从题图中可知，在0.1 s和0.3 s时刻，穿过线圈的磁通量最大，此时刻磁通量的变化率等于零，感应电动势为零，A错误；0.2 s和0.4 s时刻，穿过线圈的磁通量为零，但此时
9、刻磁通量的变化率最大，线圈平面与中性面垂直，感应电动势达到峰值，但方向不变，B错误。根据电动势的最大值公式：EmNBS，mBS，可得：Em157 V；由EN知磁通量变化率的最大值应为3.14 Wb/s，故选项C、D正确。二、非选择题(共3小题，40分)11(12分)发电机的转子是匝数为100匝、边长为20 cm 的正方形线圈，将它置于磁感应强度B0.05 T的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以100 rad/s的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时，线圈和外电路的总电阻 R10 。(1)写出交变电流的瞬时值表达式；(2)从计时开始，线圈转过的过程中通过线圈某一横截面的电荷量为多少？
10、答案(1)i2sin100t(A)(2)1102 C解析(1)感应电动势最大值为EmnBSEm1000.050.20.2100(V)20(V)Im2(A)，所以iImsint2sin100t(A)(2)从中性面开始计时，线圈转过，则BSBSBS此过程中通过线圈某一横截面的电荷量qtt代入数据解得q1102 C。12(12分)一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻r1 ，外接电阻R4 ，线圈在磁感应强度B T的匀强磁场中以n300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)开始计时经 s时线圈中感应电
11、流的瞬时值；(3)外电路R两端电压的瞬时值表达式。答案(1)e50sin10t(V)(2)8.66 A(3)u40sin10t(V)解析(1)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，从中性面开始计时产生的感应电动势的瞬时值eEmsint，其中2n，EmNBS，代入数据可得2n25 rad/s10 rad/s，EmNBS1000.0510 V50 V，所以e50sin10t(V)。(2)由闭合电路欧姆定律有i10sin10t(A)，当t s时，i10sin10sin605 A8.66 A。(3)由uiR得，u40sin10t(V)。13(16分)在图甲所示区域(图中直角坐标系xOy的一、三象
12、限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B。半径为l，圆心角为60的扇形导线框OPQ以角速度绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R。(1)求导线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f；(2)在图乙中画出导线框在转动一周的时间内的感应电流i随时间t变化的图象(规定与图甲中线框的位置相应的时刻为t0)。答案(1)Bl2(2)见解析解析(1)从题图中所示位置开始(t0)转过60的过程中，经t时间的转角t，回路的磁通量的变化量l2B。由法拉第电磁感应定律得感应电动势E。因匀速转动，所以这就是最大的感应电动势。由欧姆定律可求得电流最大值I0Bl2。前半圈和后半圈的i(t)相同，故交变感应电流的频率等于旋转频率的2倍。f2。(2)it图象如图所示。
