1、课时作业(十一)交变电流一、单项选择题1下列选项所示的几种电流随时间变化的图线中，不属于交变电流的是()2.矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如下图所示的交变电流，设沿abcda方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为()3下列关于交流发电机的叙述正确的是()A交流发电机将电能转化为机械能B交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必须旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生交流电C交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电D在交流发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一个边都切割磁感线4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轴OO以恒定的角速度转动从
2、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时刻()A线圈中的电流最大B穿过线圈的磁通量为0C线圈所受的安培力最大D线圈中的电流为05一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示，则下列说法正确的是()At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，的变化率最大Ct0.02 s时刻，交流电动势达到最大D该线圈产生的交流电动势的图像如图乙所示6如图所示为交流发电机的示意图，从线圈通过如图所示的位置开始计时如果发电机产生的交变电流的频率为50 Hz，电动势的最大值为400 V，则发电机产生的电动势瞬
3、时值表达式为()Ae400sin 50t(V)Be400cos 50t(V)Ce400sin 100t(V)De400cos 100t(V)7.大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，如图所示为其原理简图竖直平面内闭合线圈abcd固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流，若条形磁铁以10 rad/s的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转，现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是()A该发电机产生的交变电流频率是10 HzBt0时线圈中的电流方向为abcdaCt0.5 s时线圈中的电流方向发生变化Dt0.5 s时线圈中的电流最小二、多项选择题8线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势
4、为e10sin 20t V，则下列说法正确的是()At0时，线圈平面位于中性面Bt0时，穿过线圈的磁通量最大Ct0时，导线切割磁感线的有效速度最大Dt0.4 s时，e达到峰值10 V9矩形线圈的匝数为50，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/s10.如图所示，空间有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两个彼此正对的相同的金属圆环，
5、两环间距为L，用外力使一根长度也为L的金属杆沿环匀速率运动，用导线将金属杆和外电阻相连，整个过程中只有金属杆切割磁感线已知磁感应强度的大小为B，圆环半径为R，金属杆转动的角速度为，金属杆和外电阻的阻值均为r，其他电阻不计，则()A当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变大后变小B当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变小后变大C流过外电阻电流的最大值为D流过外电阻电流的最大值为11在匀强磁场中，一矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是()At0.01 s时穿过
6、线框的磁通量最小Bt0.01 s时穿过线框的磁通量变化率最大C该线框匀速转动的角速度大小为100 rad/sD电动势瞬时值为22 V时，线圈平面与中性面的夹角可能为45三、非选择题12如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B0.5 T，线圈匝数n50匝，线圈面积0.48 m2，转速150 r/min，在匀速转动过程中，从图示位置开始计时(1)写出交变电流感应电动势瞬时值的表达式；(2)画出e t图线课时作业(十一)交变电流1解析：判断电流是交流还是直流，要看其方向是否随时间周期性变化选项C中，尽管电流大小随时间变化，但其方向不变，仍是直流答案：C2解析：由题图知在t1时刻线圈获得
7、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且最大答案：B3解析：交流发电机将机械能转化为电能，A错误；交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈既可以作为定子，也可以作为转子，定子和转子相对转动就可以产生交流电，B错误；交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电，C正确；在交流发电机线圈转动的过程中，并不是线圈的每一条边都切割磁感线，D错误答案：C4解析：由T，得t，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0，所以线圈中的电流为0，线圈所受的安培力为0，A、C错误，D正确答案：D5解析：由 t图知，t
8、0时，最大，即线圈处于中性面位置，此时e0，故A、D两项错误；由图知T0.04 s，在t0.01 s时，0，最大，e最大，则B项正确；在t0.02 s时，最大，由图像斜率可知斜率为零，即0，e0，则C项错误答案：B6解析：感应电动势最大值为400 V，角速度为2f100，又发电机从与中性面垂直的位置开始计时，故交变电动势瞬时值的表达式为eEmcos t400cos 100t(V)，D正确，A、B、C错误答案：D7解析：条形磁铁以10 rad/s的角速度匀速转动，则该交流电的频率f5 Hz，故A错误；由题图可知，在t0时刻穿过线圈的磁通量为0，结合交流电产生的特点可知，t0时刻该交流电的瞬时值最
9、大，由题图可知下一时刻穿过线圈的磁通量的方向向里，由楞次定律可知，此时线圈中的电流方向为abcda，故B正确；该交流电的周期T0.2 s，当t0.5 s2.5T时，线圈中的电流方向与开始时的方向相反，电流值仍然为最大值，不会改变方向，故C、D错误答案：B8解析：t0时，瞬时电动势为e10sin 20t(V)0，则线圈平面位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，导线切割磁感线的有效速度最小，A、B正确，C错误；当t0.4 s时，瞬时电动势为e10sin(200.4)0(V)，D错误答案：AB9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
10、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，C正确；由EN知磁通量变化率的最大值为3.14 Wb/s，D正确答案：CD10解析：从金属杆在圆环的最高点开始计时，金属杆切割磁感线的速度vR，产生的感应电动势eBLvcos tBLRcos t，当金属杆从最高点运动到最低点的过程中，电动势先变小后变大，流过外电阻的电流先变小后变大，选项B正确；电动势的最大值EBLR，电流的最大值I，选项D正确答案：BD11解析：由图像知：t0
11、.01 s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，变化率最小，故A、B错误；由图像得出周期T0.02 s，所以100 rad/s，故C正确；当t0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为e22sin (100t)V，电动势瞬时值为22 V时，代入瞬时表达式，则有线圈平面与中性面的夹角正弦值sin ，所以线圈平面与中性面的夹角可能为45，故D正确故选C、D.答案：CD12解析：(1)当线圈平面经过中性面开始计时则线圈在时间t内转过角度t，于是感应电动势瞬时值eEmsin t，其中EmnBS.由题意知n50，B0.5 T， rad/s5 rad/s，S0.48 m2，EmnBS500.50.485 V188 V，所以e188sin 5t V.(2)根据交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的频率与正弦图线的周期相对应，而周期由时间轴上的刻度值标出，T2/0.4 s，e t图线如图所示答案：(1)e188sin 5t V(2)见解析