1、课时分层作业(七)交变电流(时间：40分钟分值：100分)选择题(本题共8小题，每小题6分)1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D直流电的特征是电流的方向不变，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.2(多选)一矩形闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈平面通过中性面时()A线圈平面与磁感线垂直，此时通过线圈的磁通量最大B通过线圈磁通量
2、的变化率达最大值C线圈中感应电流为零D此位置前后的感应电流方向相反ACD当线圈平面通过中性面时，线圈平面与磁感线垂直，通过线圈的磁通量最大，通过线圈磁通量的变化率为零，线圈中感应电流为零，此位置前后的感应电流方向相反，故选项A、C、D正确，B错误3(多选)某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量随时间变化的规律如图所示，则()At1时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大Bt2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零Ct3时刻，线圈中的感应电动势为零Dt4时刻，线圈中的感应电动势最大CDt1时刻，最大，但为零，A错误；t2时刻，等于零，但最大，B错误；t3时刻，最大，等于零，感应电动势等于零，C正确；t
3、4时刻，等于零，但最大，感应电动势最大，D正确4(多选)如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e0.5sin(20 t) V，由该表达式可推知以下哪些物理量()A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CD根据正弦式交变电流的感应电动势的瞬时值表达式：eBSsin t，可得20 rad/s，而穿过线框的磁通量的最大值为mBS，所以可以根据BS0.5 V求出磁通量的最大值m0.025 Wb，无法求出匀强磁场的磁感应强度和线框的面积，故C、D正确5(多选)线圈在匀强磁场中转动产生电动势e
4、10sin 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率最大Dt0.4 s时，e有最大值为10 VAB由电动势的瞬时值表达式可知计时是从线圈位于中性面时开始，即t0时，e0，此时线圈平面位于中性面，磁通量最大，线圈速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为0，A、B正确，C错误；当t0.4 s时，代入式中得e10sin 20t(V)10sin (200.4) V0，D错误6线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图可知()A在A和C时刻线圈处于中性面位置B在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C从A时
5、刻到D时刻线圈转过的角度为弧度D在A和C时刻磁通量变化率的绝对值最大D当线圈在匀强磁场中处于中性面位置时，磁通量最大，感应电动势为零，感应电流为零，B、D两时刻线圈位于中性面当线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，A、C时刻线圈平面与磁感线平行，D正确，A、B错误从A时刻到D时刻线圈转过的角度为弧度，C错误7如图所示，在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，不可行的方法是()A只将线圈的转速减半B只将线圈的匝数减半C只将匀强磁场的磁感应强度减半D只将线圈的边长减半B由Im，EmNBS，2n，得Im，故A、C可行
6、；又电阻R与匝数有关，当匝数减半时电阻R也随之减半，则Im不变，故B不可行；当边长减半时，面积S减为原来的，而电阻减为原来的，故D可行8一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化，如图甲、乙所示，规定电流从左向右为正在直导线下方有一不闭合的金属框，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻在()At1时刻Bt2时刻Ct3时刻Dt4时刻D线框中的磁场是直线电流i产生的，在t1、t3时刻，电流i最大，但电流的变化率为零，穿过线框的磁通量变化率为零，线框中没有感应电动势，a、b两点间的电势差为零在t2、t4时刻，电流i0，但电流变化率最大，穿过线框的磁通量变化率最大，a、b两点间的电势差最大，再根据楞次定律
7、可得出a点相对b点电势最高的时刻在t4.一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1一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()ABCDD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、2一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象如图所示则下列说法中正确的是()At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，的变化率为0Ct0.02 s时刻，感应电动势达到最大D从t0.01 s时刻至t0.04 s时刻线圈转过的角度是D由题图象可知t0、t0.02 s、t0.04 s时刻线圈平面位于中性面位置，最大，0，故E0；t0.01 s、t0.03 s、t0.05 s时刻线圈平面与磁感线平行，最小，最大，故E最大，从图象可知，从t0.01 s时刻至t0.04 s时刻线圈旋转周，转过的角度为.3如图所示，一单匝矩形线圈abcd，已知ab边长为
9、l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为()A0.5Bl1l2sin t B0.5Bl1l2cos tCBl1l2sin tDBl1l2cos tD线圈从题图位置开始转动，感应电动势瞬时值表达式为eEmcos t，由题意，EmBSBl1l2，所以eBl1l2cos t.4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
10、随时间t变化关系的图象为()AB C DB在0内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正弦式交流电，由楞次定律知，电流方向为负值；在T内，线圈中无感应电流；在T时，ab边垂直切割磁感线，感应电流最大，且电流方向为正值，故只有B项正确二、非选择题(本小题共2小题，共28分)5(12分)如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，AB轴与磁场方向垂直，已知匀强磁场的磁感应强度B T，线框的CD边长为20 cm，CE、DF长均为10 cm，转速为50 r/s.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)在et坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的图象解析(1)开始计时的
11、位置为线框平面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转过的角度为t，此时刻，eBl1 l2cos t，即eBScos t.其中B T，S0.10.2 m20.02 m2，2n250 rad/s100 rad/s，故e0.02100cos 100t (V)10cos 100t (V)(2)线框中感应电动势随时间变化的图象如图所示答案(1)e10cos 100t (V)(2)见解析图6(16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BT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)线圈从开始计时经 s时线圈中由此得到的感应电流的瞬时值；(3)外电路R两端电压瞬时值的表达式解析(1)线圈转速n300 r/min5 r/s，角速度2n10 rad/s，线圈产生的感应电动势最大值EmNBS50 V，由此得到的感应电动势瞬时值表达式为eEmsin t50sin 10t(V)(2)将t s代入感应电动势瞬时值表达式中，得e50sin V25 V，对应的感应电流i5 A.(3)由欧姆定律得uR40sin 10t(V)答案(1)e50sin 10t(V)(2)5 A(3)u40sin 10t(V)
