1、第五章第1节交变电流基础达标练1关于交变电流与直流电的说法中，不正确的是()A如果电流大小做周期性变化，则不一定是交变电流B直流电的大小可以变化，但方向一定不变C交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化解析：选C交变电流与直流电的区别是电流方向是否发生变化，如果电流大小做周期性变化而电流方向不变，则为直流电，A选项正确；直流电的大小可以变化，但方向一定不变，B选项正确；交流电的衡量标准是电流方向是否发生变化，如果电流的方向发生变化，就是交流电，交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化，不一定是按正弦或余弦规律变化的，C选项错误，D选项正确2.(
2、多选)如图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框处于竖直面内，下述说法正确的是()A因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的峰值也增大一倍解析：选CD线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感线平行时，磁通量最小，感应电动势最大，A、B错误，C正确；由交变电流的峰值表达式Im可知，角速度增大一倍后
3、，电流的峰值增大一倍，D正确3.矩形线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由图所示位置转过30，线圈中的感应电动势大小为()A50 VB25 VC25 V D10 V解析：选B由题中条件可知交变电流瞬时值的表达式为e50cos t V50cos V，当30时，e25 V，B正确4(多选)如图甲所示，“”形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，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时间是()A0t1 Bt1t2Ct2t3 Dt3t4解析：选AC0t
4、1时间内，电流逐渐增大，线框中磁场变大，由楞次定律可知，B变大，S有变小趋势，ab棒受力向左；t1t2时间内，电流逐渐变小，线框中磁场变小，由楞次定律可知，B变小，S有变大趋势、ab棒受力向右；同理，t2t3、受力向左；t3t4，受力向右，选项A、C正确5.如图所示，在水平方向的匀强磁场中，有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动在线框由水平位置以角速度匀速转过90的过程中，穿过线框面的最大磁通量为，已知导线框的电阻为R，则下列说法中正确的是()A导线框转到如图所示的位置时电流的方向将发生改变B导线框转到如图所示的位置时电流的方向为badcC以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电
5、瞬时值表达式为esin tD以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为ecos t解析：选D图中位置为电流最大值位置，A错误；根据右手定则，B错误；以图中位置开始计时，瞬时值表达式为ecos t，C错误，D正确6矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180角过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为()A. B.C2D解析：选B线圈从中性面转过180角过程中，磁通量的变化为21BS(BS)2BS，平均感应电动势，最大感应电动势EmNBS，则平均感应电动势和最大感应电动势之比为，B正确7.一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱
6、面形状M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动磁极与铁芯之间的缝隙中形成沿半径方向的辐向磁场从如图所示位置开始计时，规定此时电动势为正值，选项图中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律的是()解析：选D由于磁场为沿半径的辐向磁场，可以认为磁感应强度的大小不变，线圈始终垂直切割磁感线，所以产生的感应电动势大小不变，由于每个周期磁场方向要改变两次，所以产生的感应电动势的方向也要改变两次，选项D正确8.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B T，边长L10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r1 ，线圈绕垂直于磁感线的轴OO1匀速转动，角速度2 rad/
7、s，外电路电阻R4 .求：(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过30角的过程中产生的平均感应电动势解析：(1)设转动过程中感应电动势的最大值为Em，则EmNBL21000.012 V2 V.(2)设由图示位置转过30角的过程中产生的平均感应电动势为，则N，t，BL2sin 30，代入数据解得E V.答案：(1)2 V(2) V能力提升练1长为a、宽为b的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的OO轴以恒定的角速度旋转设t0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是()A0,0B0，BabC.，0 DBab，Ba
8、b解析：选B实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势eEmcos tBabcos t.当t0时，cos t1，虽然磁通量0，但是电动势有最大值，即EmBab，根据法拉第电磁感应定律En，可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即EmmaxBab.综上所述，正确选项为B.2.(多选)(2018贵阳月考)如图所示，边长为l的正方形单匝金属线圈PQMN，左半部分处在方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B、线圈的PN边从图中位置按俯视的逆时针方向，以线速度v绕固定对称轴沿OO匀速转动90，则此过程线圈中()A感应电流方向沿PNMQPB磁通量的最大值为
9、Bl2C最大感应电动势为BlvD平均感应电动势为解析：选CD根据楞次定律可知，线圈转动的过程中向里的磁通量减小，感应电流方向沿PQMNP，A选项错误；根据磁通量的定义可知，线圈平面垂直于磁场方向时，穿过线圈平面的磁通量最大，最大值为Bl2，B选项错误；线圈切割磁感线，当线圈平面平行于磁场方向时，切割速度最大，线圈中的感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律可知，最大值为EmBlv，C选项正确；线圈转动90的过程中穿过线圈的磁通量的变化量为Bl2，运动时间t，根据法拉第的电磁感应定律可知，平均感应电动势为，D选项正确3如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角
10、速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45时(如图乙所示)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正下列选项中正确的是()解析：选D由楞次定律知，t0时，电流方向为负，线圈平面与中性面的夹角为，线圈再转过到达中性面，所以线圈中感应电流为iImsin，D项正确4(多选)如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，线圈的匝数为n、电阻为r，外接电阻为R，交流电流表A.线圈从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)开始转过时的感应电流为I.下列说法中正确的有()A流过电阻的最大电流为2IB转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为C从图示位置开始转过的过程中，
11、通过电阻R的电荷量为D线圈转动一周的过程中，通过电阻R的电荷量为解析：选ABC线圈绕轴匀速转动，产生感应电动势的最大值为EmNBS，从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)开始计时感应电流的瞬时值为iImcos t，t时，iI，则Im2I，A选项正确；转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值mBS，B选项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量qtntnn，C选项正确；线圈转动一周的过程中，磁通量的变化量为零，通过电阻R的电荷量为零，D选项错误5一个100匝的矩形线圈，其面积为200 cm2、电阻为10 ，与外电阻R90 相接后，它在匀强磁场中转动所产生的感应电流
12、随时间变化的图象如图所示，求线圈所在处匀强磁场的磁感应强度的大小解析：设匀强磁场的磁感应强度大小为B，感应电动势的峰值EmNBSNBS，由闭合电路欧姆定律得：Im，由此可得B由图知：Im102 A，T0.10 s，由题可得S200 cm20.02 m2，Rr90 10 100 ，N100，把上述条件代入后B得B0.025 T.答案：0.025 T6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，给车头灯供电已知自行车车轮
13、半径r35 cm，摩擦小轮半径r01.00 cm.线圈有N800匝，线圈框横截面积S20 cm2，总电阻R140 .旋转磁极的磁感应强度B0.010 T，车头灯电阻R210 .当车轮转动的角速度8 rad/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0r0r，08 rad/s280 rad/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EmNBS08000.01028020104 V4.48 V.所以通过车头灯电流的最大值为Im A89.6 mA.答案：(1)280 rad/s(2)89.6 mA
