1、第五章交变电流1交变电流一、单项选择题1(2011年潮州模拟)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的感应电动势e随时间的变化关系如图518所示，则下列说法中正确的是( C )图518At1时刻通过线圈的磁通量最大Bt2时刻通过线圈的磁通量的变化率最大Ct3时刻通过线圈的磁通量为零D每当e的方向改变时，通过线圈的磁通量为零解析：电动势达最大值时，通过线圈的磁通量为零2交流发电机在工作时的电动势为eE0sin t，若将其电枢的转速提高一倍，其他条件不变，则其电动势变为( D )AE0sin B2E0sinCE0sin 2t D2E0sin 2t解析：由EmnBS，eEmsin t 可知，当转速提高
2、一倍，角速度必然提高一倍3如图519所示，一矩形线圈abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与ab垂直当线圈以角速度绕ab转动时，感应电动势的最大值为E1；当以角速度绕中心轴OO转动时，感应电动势的最大值为E2，则E1E2( A )图519A11 B13 C12 D21解析：EmnBS与线圈平面内所绕轴的位置无关4如图5110所示，一矩形线圈abcd，已知ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度从图所示的位置开始匀速转动，则t 时刻线圈的感应电动势为( D )图5110A0.5BL1L2sin t B0.5BL1L2cos t CBL1L2s
3、in t DBL1L2cos t解析：题目中所给的初始线圈平面与磁感线平行，即处于峰值面，此时 eEmcos t BL1L2cos t.二、双项选择题5如图5111甲所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是( BC )图5111At1时刻线圈中感应电动势最大Bt2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直Ct3时刻线圈平面与中性面重合Dt4 、t5时刻线圈中感应电流方向相同解析：t1 、t3、t5磁通量最大，对应线圈与磁感线垂直，处于中性面t2、t4磁通量最小，表示线圈与磁感线平行t5时刻无感应电流6如图5112
4、甲所示，“”形金属导轨水平放置，导轨上接一金属棒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，通有如图乙所示的交变电流规定电流cd方向为正，则ab棒受到向左的安培力的时间是( AC ) 甲 乙图5112A0t1 Bt1t2Ct2t3 Dt3t47如图5113所示，线框在匀强磁场中绕轴匀速转动，当转到图示位置时，下列正确的是 ( AB )图5113A磁通量在变小B感应电动势在变大C磁通量和感应电动势都在变大D磁通量和感应电动势都在变小 解析：此时，线框和磁感线的夹角在变小，与中性面的夹角在变大，线框面在中性面上的投影面积在变小，磁通量也在变小；当磁通量在变
5、小时，感应电动势一定在变大选AB. 8物理兴趣小组的同学将10 m的导线与灵敏电流表相连，组成闭合电路甲、乙两个同学，东西方向站立，迅速摇动这条导线，如图5114所示在其他条件不变的情况下，下列说法正确的是( CD )图5114A没有电流通过电流表B通过电流表的电流是直流电C通过电流表的电流是交流电D摇动的角速度越大，电路中的电流最大值越大解析：切割地磁感线产生交变电流. 9矩形线圈的面积为S，匝数为n，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO以角速度匀速转动当转到线圈平面与磁场垂直的如图5115所示位置时( AD )图5115A线圈中的电动势为零B线圈中的电动势最大C穿过线圈的磁通
6、量为零 D线圈不受安培力作用解析：此时位于中性面，感应电动势和电流都为0，故不受安培力作用三、非选择题10某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图5116所示，如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交流电动势的最大值是多少？图5116解：由图可知，此时交流电动势的最大值为Em100 V由EmnBS，当转速变为原来一半时，即，此时Em50 V.11一个面积为S的单匝矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动，磁场方向与轴垂直，线圈中感应电动势e与时间t的关系如图5117所示，则磁感应强度B是多少？在t时刻，线圈平面与磁感线的夹角为多少？图5117解：从图象中可知，最大值为Em，根
7、据公式EmBS，可得B，将t代入t.12一个矩形线圈的面积为S，共有N匝，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动线圈从如图5118所示位置开始计时，线圈的总电阻为R，求线圈内产生的感应电动势及感应电流的表达式和t时的感应电动势大小图5118解：图为中性面位置，故表达式为正弦函数，即eEmsint.由EmNBS得到eNBSsin t.又电阻为R，所以感应电流为isin t.当t时，感应电动势为eNBSsin.13两个相同的环形金属线圈A、B靠近且同轴放置，如图5119甲所示线圈A中通以如图乙所示的交变电流，则下列说法中不正确的是( D )图5119A在t1t2时间内两线圈互相吸引 B在t2
8、t3时间内两线圈互相排斥C在t3t4时间内两线圈互相吸引D在t2时刻两线圈间的作用力最大 解析：根据楞次定律及电流的相互作用关系判断14(双选)如图5120所示，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，转动过程中线框产生的感应电动势的瞬时值为e0.5sin 20t V，由该表达式可推知以下哪些物理量( CD ) 图5120A匀强磁场的磁感应强度 B线框的面积 C穿过线框的磁通量的最大值 D线框转动的角速度 解析：由enBSsin t及e0.5sin 20t可知20 rad/s，mBS Wb0.025 Wb.15一小型发电机内的矩形线圈在匀速磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n100，穿过每匝的磁通量随时间按正弦规律变化，如图5121所示，发电机内阻r5.0 ，外电路电阻R95 .已知感应电动势的最大值Emnm，其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值求外电路中的电流的最大值图5121解：已知感应电动势的最大值Emnm设线圈在磁场中转动的周期为T，则有根据欧姆定律，电路中电流的最大值为Im由题给的图象可读得m1.0102 WbT3.14102 s解以上各式，并代入数据，得I2 A.