2018-2019学年高中物理第五章交变电流5-1交变电流强化演练新人教版选修3 .doc

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第五章 第1节　交变电流 课后强化演练 一、选择题 1．(2017陕西模拟)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：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． 答案：C 2.(多选)如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω＝100π rad /s匀速转动．t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则(　　) A．t＝0时刻线圈中的感应电动势最大 B．1 s内电路中的电流方向改变100次 C．滑片P下滑时，电压表的读数变大 D．开关K处于断开状态和闭合状态时，电流表的读数相同 解析：t＝0时刻线圈处于中性面，感应电动势为零，A选项错误；交变电流的周期T＝＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，故1 s内电流方向改变100次，B选项正确；滑片P下滑时，电阻变大，电压表的示数变大，C选项正确；开关K闭合时，交变电流流过电容器，电流表示数增大，D选项错误． 答案：BC 3．(2017项城市模拟)某小型旋转电枢式发电机所产生的交流电电动势最大值为110 V、频率为60 Hz，要使它产生的电动势最大值变为220 V、频率变为50 Hz，需要调整线圈的转速n、匝数N或磁感应强度的大小B.下列调整合适的是(　　) A．使n变为原来的1.2倍，B变为原来的2倍，N变为原来的1.2倍 B．使n变为原来的，B变为原来的倍，N变为原来的2倍 C．使n变为原来的，N变为原来的2倍，B不变 D．使n变为原来的，N变为原来的2.4倍，B不变 解析：根据交变电流产生原理可知，电动势最大值Em＝NBSω＝NBS2πn，使n变为原来的1.2倍，B变为原来的2倍，N变为原来的1.2倍，电动势的最大值变为原来的2.88倍，A选项不符合题意；同理，使n变为原来的，B变为原来的倍，N变为原来的2倍，电动势的最大值变为原来的倍，B选项不符合题意；使n变为原来的，N变为原来的2倍，B不变，电动势的最大值变为原来的倍，C选项不符合题意；使n变为原来的，N变为原来的2.4倍，B不变，感应电动势的最大值变为原来的2倍，即220 V，根据f＝n可知，频率原来为60 Hz，现在为50 Hz，D选项正确． 答案：D 4．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断(　　) 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到D时间内，线圈转过的角度为π D．1 s内交变电流方向改变50次 解析：根据交变电流的产生规律可知，线圈处于中性面位置时，感应电流为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈垂直于中性面位置时，感应电流最大，穿过线圈的磁通量为零，故在A和C时刻，线圈处于垂直中性面位置，在B和D时刻，穿过线圈的磁通量最大，A、B选项错误；从A到D时间内线圈转过个周期，转过的角度为π，C选项正确；周期T＝0.02 s,1 s内交变电流方向改变100次，D选项错误． 答案：C 5．(多选)(2017鹤岗模拟)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时，产生了交变电流，下列说法正确的是(　　) A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次 D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线 解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦式交流电；线圈位于中性面时，磁通量最大，线圈各边不切割磁感线，感应电动势为零，A选项错误，D选项正确；当线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，B选项错误；每当线圈经过中性面时，感应电流的方向一定会改变一次，在一个周期内交流电的方向会改变两次，C选项正确． 答案：CD 6．(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2I B．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，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：线圈绕轴匀速转动，产生感应电动势的最大值为Em＝NBSω，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i＝Imcosωt，ωt＝时，i＝I，则Im＝2I，A选项正确；转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值Φm＝BS＝＝＝，B选项正确；根据法拉第电磁应定律可知，从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量q＝t＝nΔt＝n＝n＝，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． 答案：ABC 二、非选择题 7．如图所示，矩形线圈100匝，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场磁感应强度B＝0.8 T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s，试求： (1)穿过线圈的磁通量最大值Φm是多少？线圈转到什么位置时取得此值？ (2)线圈产生的感应电动势最大值Em是多少？线圈转到什么位置时取得此值？ (3)写出感应电动势e随时间变化的表达式． 解析：(1)根据交变电流的产生规律可知，当线圈平面与中性面平行时，穿过线圈的磁通量最大值为Φm＝BS＝0.80.30.2 Wb＝0.048 Wb. (2)当线圈平面垂直于中性面时，感应电动势的最大值为Em＝NBSω＝1000.80.30.2100π V＝480π V. (3)分析示意图可知，线圈是从垂直于中性面开始计时，瞬时值表达式为e＝Emcos100πt＝480πcos100πt(V)． 答案：(1)线圈平面与中性面平行时，Φm＝0.048 Wb　(2)线圈平面垂直于中性面时，Em＝480π V　(3)e＝480πcos100πt (V) 8．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． 已知自行车车轮半径r＝35 cm，摩擦小轮半径r0＝1.00 cm.线圈有N＝800匝，线圈框横截面积S＝20 cm2，总电阻R1＝40 Ω.旋转磁极的磁感应强度B＝0.010 T，车头灯电阻R2＝10 Ω.当车轮转动的角速度ω＝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： ω0r0＝ωr，ω0＝＝8 rad /s＝280 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 Em＝NBSω0＝8000.0102802010－4 V＝4.48 V. 所以通过车头灯电流的最大值为 Im＝＝ A＝89.6 mA. 答案：(1)280 rad/s　(2)89.6 mA