2024_2025学年新教材高中物理课时练12交变电流含解析新人教版选择性必修第二册.doc
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交变电流
(25分钟·60分)
一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)
1.如图所示的图像中不属于交变电流的有()
【解析】选D。题图A、B、C中e的方向均发生了变更,故它们属于交变电流,但不是按正弦规律变更的交变电流,图D中e的方向未变更,是直流电,故选D。
2.(2024·锦州高二检测)如图为电动机模型图,左侧为N极,右侧为S极。电动机线框通过换向器连入电路中,线框abcd的面积为S,匝数为n,匀强磁场的磁感应强度为B,线框平面与磁场平行。若此时闭合开关,则下列说法中正确的是()
A.从正前方看去,该线框将会逆时针转动
B.若同时调转电极和磁极方向,则线框的转动方向变更
C.转动过程中线框中电流方向变更,流过R的电流方向不变
D.线框转过90°时,穿过线框平面的磁通量最大,且为nBS
【解析】选C。依据电源正负极可知,从上往下看,电流为逆时针方向,依据左手定则可知,ab边受力向上,cd边受力向下,所以从正面看线框会顺时针转动,故A错误;同时调转电极和磁极方向,相当于同时变更磁场和电流方向,依据左手定则可知,线框受力方向不变,所以转动方向不会发生变更,故B错误;下面的电路为直流电流,流过R的电流的方向不发生变更,故C正确;依据磁通量的公式Φ=BS可知,在计算磁通量的时候,不应当出现匝数,故D错误。
3.沟通发电机工作时电动势为e=Emsinωt,若将发电机的转速提高1倍,同时将电枢所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为()
A.e′=Emsineq\f(ωt,2)B.e′=2Emsineq\f(ωt,2)
C.e′=Emsin2ωtD.e′=eq\f(Em,2)sin2ωt
【解析】选C。感应电动势的瞬时值表达式e=Emsinωt,而Em=nBωS,当ω加倍而S减半时,Em不变,故选项C正确。
4.如图为小型旋转电枢式沟通发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动。磁场的磁感应强度B=eq\r(2)×10-2T,线圈的面积S=0.02m2,匝数N=400匝,线圈总电阻r=2Ω,线圈的两端经集流环和电刷与R=8Ω的电阻连接,与电阻R并联的沟通电压表为志向电表,线圈的转速n=eq\f(50,π)r/s。在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,则下列说法正确的是()
A.沟通发电机产生的电动势随时间的变更关系是e=8eq\r(2)sin100t(V)
B.电路中的电流方向每秒钟变更50次
C.从t=0时刻起先线圈平面转过30°的过程中,通过电阻的电量约为5.6×10-3C
D.此时线圈磁通量的变更率为0.08Wb/s
【解析】选C。磁场的磁感应强度B=eq\r(2)×10-2T,线圈的面积S=0.02m2,匝数N=400,线圈总电阻r=2.0Ω,线圈的转速n=eq\f(50,π)r/s。所以ω=2πn=100rad/s,最大值为:Em=NBSω=8eq\r(2)V,则瞬时值为e=8eq\r(2)cos100t(V),依据Em=Neq\f(ΔΦ,Δt),可得eq\f(ΔΦ,Δt)=eq\f(Em,N)=eq\f(\r(2),50)Wb/s=0.028Wb/s,故A错误,D错误;依据题意,T=eq\f(π,50)s,f=eq\f(50,π)Hz,电流方向一个周期变更两次,所以电路中的电流方向每秒钟变更eq\f(100,π)次,故B错误;从t=0时刻起先转过30°的过程中,通过电阻的电量为:q=eq\f(NΔΦ,R+r)=eq\f(400×\f(1,2)×\r(2)×10-2×0.02,10)C=5.6×10-3C,故C正确。
5.在垂直纸面对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t=0时刻起,线圈以恒定角速度ω=eq\f(2π,T)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t=0到t=T时间内,线圈中的电流i随时间t变更关系图像为()
【解析】选B。在0~eq\f(T,4)内,线圈在匀强磁场中匀速转动,故产生正弦式沟通电,由楞次定律知,电流为负;在eq\f(T,4)~eq\f(3,4)T内,线圈中无感应电流;在eq\f(3,4)T时,ab边垂直切割磁感线,感应电流最大,且电流为正,故B项正确。
6.(2024·烟台高二检测)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