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物理选修3-2单元测试题 专题05 交变电流(一)

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一．选择题1．【2013•江西省景德镇二模】如图所示，一理想变压器原线圈匝数为n1=1000匝，副线圈匝数为n=200匝，将原线圈接在u=2002sin100πt（V）2的交流电压上，副线圈上电阻R和理想交流电压表并联接入电路，现在A、B两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是（）A．在A、B两点间串联一只电阻R，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.2Wb/sB．在A、B两点间接入理想二极管，电压表读数为40VC．在A、B两点间接入一只电容器，只提高交流电频率，电压表读数增大D．在A、B两点间接入一只电感线圈，只提高交流电频率，电阻R消耗电功率减小2.（2013山东省文登市模拟）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=2:1，原线圈两端接入交变电压，副线圈接有开关S、交流电流表A、电容器C、定值电阻R1、R2，电阻R1=R2=5Ω。

原线圈中接入的交变电压是由图乙中所示的线框（不计线框的电阻）产生的。

线框abcd的边长分别是ab＝ad＝0.2m，线框平面与磁感应强度为B=10T的匀强磁场平行，线框以ab边所在的直线为轴做角速度ω=50rad/s的匀速转动(从图示位置开始计时)，闭合开关S。

下列说法正确的是A．接入变压器的交变电压瞬时值为e=202cos50t VB．闭合开关S，电路稳定之后，电流表的示数为零C．电阻R1的发热功率为10WD．变压器原线圈中的最大电流为1A3. (2013北京市顺义区二模)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交流电的图象如图线b所示。

以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3:2C ．交流电a 的瞬时值为u =10sin5πt (V)D ．交流电b 电压的最大值为320（V ）的是A 。

4．(2013四川省凉山州三模)某小型发电站发电机输出的交流电压为500V ，输出的电功率为50kW ，用电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0．6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V 供用户使用（两个变压器均为理想变压器）。

对整个送电过程，下列说法正确的是 A ．输电线上的损失功率为300W B ．升压变压器的匝数比为1:100 C ．输电线上的电流为100AD ．降压变压器的输入电压为4700V5.（2013北京市西城区二模）如图所示，交流电流表A 1、A 2、A 3分别与电阻R 、电容器C 和电感线圈L 串联后接在同一个正弦式交流电源上。

交流电流表A4与电阻R串联后接在理想变压器副线圈两端。

如果保持供电电压的最大值不变，而增大供电电压的频率，电流表示数不变的是A．电流表A1和A2B．电流表A1和A4C．电流表A3和A2D．电流表A3和A46．（2013河南省商丘市三模）一台理想变压器，开始时开关S接1，此时原、副线圈的匝数比是11∶1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电。

一只理想二级管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上，如图所示。

则下列判断正确的是A．原、副线圈中的功率之比为11∶1B．若滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω，则1 min内滑动变阻器产生的热量为1200 J C．若只将S从1拨到2，电流表示数减小D．若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，则两电表示数均减少7．（2013山东省潍坊市模拟）图甲中的变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数之比为10∶1．测得R =10的电阻两端电压随时间变化的规律如图乙所示．则原线圈中A ．电压的有效值为311OVB ．电压的有效值为2200VC ．电流变化的频率为25HzD ．电流的有效值为22A8．（2013安徽皖北协作区联考）某n 匝线圈，线圈所围面积为S ，匀速转动的角速度为ω，线圈总电阻为r ，外电路电阻为R ，匀强磁场的磁感应强度为B .当线圈在外力作用下由图中位置匀速转动90°过程中，下列说法正确的是（ ）A ．通过R 的电荷量q 为rR BS+ B ．通过R 的电荷量q 为）（r R nBS+22πC ．外力做的功W 为）（r R S B n +π2222ωD ．外力做的功W 为)(4π222r R S B n +ω9. （2013北京市丰台区二模）如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻。

开关S 是闭合的，V 1和V 2为理想电压表，读数分别为U 1和U 2；A 1、A 2和A 3为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3。

U 1数值不变，现断开S ，下列推断中正确的是( ) A ．U 2变小、I 3变大 B ．U 2不变、I 3变小 C ．I 1变小、I 2变小 D ．I 1变大、I 2变大10．（2013江西省重点中学盟校联考）如图所示，理想变压器初级线圈接一正弦式交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变。

则下列说法中正确的是：（）A．只将S1从2拨向1时，电流表示数变小B．只将S2从4拨向3时，电流表示数变小C．只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压增大D．只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小11．（2013江苏省徐州市三模）如图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为l : lO ，降压变压器的副线圈接有负载R，升压、降压变压器之间的输电线路的电阻不能忽略，变压器均为理想变压器，升压变压器左侧输人如图乙的交变电压，下列说法中正确的是A．交变电流的频率为100HzB．升压变压器副线圈输出电压为22VC．增加升压变压器副线圈匝数可减少输电损失D．当R 减小时，发电机的输出功率减小12.（2013江苏省淮安四模）如图所示，电压互感器、电流互感器可看成理想变压器，已知电压互感器原、副线圈匝数比是1000∶1，电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200，电压表读数是200V，电流表读数是1.5A，则交流电路输送电能的功率是A．3×102W B．6×104WC．3×105W D．6×107W二．计算题13．(15分)某小型实验水电站输出功率是38 kW，输电线路总电阻是6 Ω.(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率；(2)若改用5000 V高压输电，求输电线路损耗的功率；(3)若改用5000 V高压输电，到用户端再利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．14．（18分）（2013年5月通州区高三年级模拟）十三陵抽水蓄能电站的工作原理是，在用电低谷时，电站利用电网多余电能把水抽到高出蓄水池中，到用电高峰时，再利用蓄水池中的水发电。

电站利用十三陵水库为下游水库，在蟒山后上寺沟头修建上游水库。

电站的年发电量约为10亿kW·h ，年抽水用电量约为14亿kW·h 。

如图所示，上游水库近似视为长方体，可用于发电的库容量为V ，蓄水后上游水库的平均水深为d ，蓄水后水位高出下游水面高度为H 。

已知下游水库的库容量远大于上游水库的库容量。

（1）求十三陵抽水蓄能电站的总效率η； （2）求能用于发电的水的最大重力势能E P ；（3）若把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区。

已知输电功率为P ，输电线路的总阻值为R 。

要使输电线路上损耗的功率小于ΔP ，a ．求输电电压的最小值U ；b ．在输电功率P 一定的情况下，请提出两种能够降低输电上游水库过程中功率损耗的方法，并加以评述。

15．（15分）（2013年5月江苏省淮安市调研）如图所示，两根等高光滑的41圆弧轨道，半径为r 、间距为L ，轨道电阻不计．在轨道顶端连有一阻值为R 的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B .现有一根长度稍大于L 、质量为m 、电阻不计的金属棒从轨道的顶端ab 处由静止开始下滑，到达轨道底端cd 时受到轨道的支持力为2mg ．整个过程中金属棒与导轨电接触良好，求：（1）棒到达最低点时的速度大小和通过电阻R 的电流． （2）棒从ab 下滑到cd 过程中回路中产生的焦耳热和通过R 的电荷量．第15题图（3）若棒在拉力作用下，从cd开始以速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动，则在到达ab 的过程中拉力做的功为多少？16（18分）（2013年5月门头沟区高三年级模拟）有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用。

图1中，线圈的匝数为n ，ab 长度为L 1，bc 长度为L 2 。

图2是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B ，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是900 。

某次测试时，外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动，电刷M 端和N 端接电流传感器，电流传感器记录的t i -图象如图3所示(I 为已知量)，取ab 边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻0=t 。

不计线圈转动轴处的摩擦（1）求线圈在图2所示位置时，产生电动势E 的大小，并指明电刷M 和N 哪个接电源正极；（2）求闭合电路的总电阻R 和外力做功的平均功率P ；（3）为了能够获得更多的电能，依据所学的物理知识，请你提出改进该装置的三条建议。

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高中人教版选修3-2高二(上)第五章1交变电流强化练习[答案解析]

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人教版选修3-2高二（上）第五章1交变电流强化练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图所示，矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，经过中性面时，以下说法错误的是A．线圈平面与磁感线方向垂直B．线圈中感应电流的方向将要发生改变C．通过线圈平面的磁通量最大D．通过线圈的感应电流最大2．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是()A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小3．一矩形线圈在匀强磁场中绕一固定转轴作匀速转动，当线圈刚好处于如图所示的位置时，则它的（）A．磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大B．磁通量最小，磁通量的变化率最小，感应电动势最小C．磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电动势最小D．磁通量最大，磁通量的变化率最大，感应电动势最大4．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是A．线圈每转动一周，电流方向改变1次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零5．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示的位置时( )A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小6．矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图甲所示的交流电，设沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为下列哪一个图A．B．C．D．二、多选题7．如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示．下列论述正确的是( )A．t1时刻线圈平面与中性面重合B．t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线平行C．t3时刻线圈感生电动势为0D．t4时刻线圈中感应电流方向发生改变8．一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴旋转，切割磁感线的两边通过导体圆环外接电阻R，自图示位置开始以角速度ω匀速转动，则通过R的电流（）A．大小和方向都不断变化B．方向不变，大小不断变化C．变化的规律m sini I tω=D．变化的规律m cosi I tω=9．如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动，沿着OO'观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω．则当线圈转至图示位置时（）A．线圈所在位置为中性面，感应电流为零B．线圈中的感应电流为2 nBl RωC．穿过线圈的磁通量为0D．线圈中感应电流的方向为abcda10．下列各图象中属于交流电的有:A．B．C．D．三、解答题11．如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm ，ad边长l2=25cm ，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO＇轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，求：（1）t=0时感应电流的方向；（2）感应电动势的瞬时值表达式；（3）从图示位置转过900的过程中流过电阻R的电荷量．12．如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a，宽度为b，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO'匀速转动，沿转轴OO'方向看去，线圈沿逆时针方向转动，t=0时刻线圈平面如图所示。

人教版高中物理选修3-2检测：第五章《交变电流》5-1a

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03 随堂对点训练知识点一交变电流的产生1．[2020·济宁高二检测]关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是( )A．线圈每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电流和感应电动势方向都要改变一次答案 C解析线圈平面平行于磁场时――→垂直中性面2．[2020·大庆高二检测]下图中不属于交变电流的是( )答案 D解析 ⎭⎪⎬⎪⎫A 项→i大小不变，方向变B 项→i大小、方向都变C 项→i大小、方向都变D 项→i大小变，方向不变A 、B 、C 都是交流电。

知识点二 交变电流的图象3.(多选)矩形线圈的匝数为50匝，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t ＝0.1 s 和t ＝0.3 s 时，电动势最大B ．在t ＝0.2 s 和t ＝0.4 s 时，电动势改变方向C ．电动势的最大值是157 VD ．在t ＝0.4 s 时，磁通量变化率达最大，其值为3.14 Wb/s答案 CD解析 由Φ－t 图象可知Φmax ＝BS ＝0.2 Wb ，T ＝0.4 s ，又因为N ＝50，所以E max ＝NBSω＝NΦmax ·2πT＝157 V ，C 正确；t ＝0.1 s 和0.3 s 时，Φ最大，e ＝0，变向；t ＝0.2 s 和0.4 s 时，Φ＝0，e ＝E max 最大，故A 、B 错误，根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知当t ＝0.4 s 时，ΔΦΔt 最大，ΔΦΔt＝E max N ＝15750Wb/s ＝3.14 Wb/s ，D 正确。

4．一个面积为S 的单匝矩形线圈，在匀强磁场中以一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直，线圈中感应电动势e 与时间t 的关系如图所示，感应电动势的峰值和周期可由图中读出，则磁场的磁感应强度为________，在时刻t ＝T 12时，线圈平面与磁感应强度的夹角等于________。

高中物理人教版选修3-2检测：第五章 交变电流5.1交变电流 Word版含答案

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5.1 交变电流课时作业基础达标1．交变电流是( ).A．矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流B．按正弦规律变化的电流C．强度随时间做周期性变化的电流D．方向随时间做周期性变化的电流【解析】本题考查了交变电流的定义，只要方向随时间做周期性变化的电流就是交变电流，正弦式交变电流仅是其中之一，故D项正确．【答案】 D2．如图所示属交变电流的是( )【解析】大小和方向做周期性变化的电流，称为交变电流，在图象上表现为时间轴上下都存在图线，故选CD.【答案】CD3．关于矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦式电流，正确的说法是( )A．线圈每转动一周，感应电流方向改变一次B．线圈每转动一周，感应电动势方向改变一次C．线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，感应电动势方向改变一次D．线圈每转动一周，感应电流方向和感应电动势方向都改变两次【解析】感应电动势和感应电流的方向，每经过中性面时改变一次，每个周期内方向改变两次，故选D.【答案】 D4．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则( ) A．线圈平面与磁场方向垂直B．线圈中的感应电动势的方向将发生变化C．通过线圈的磁通量达到最大值D．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值【解析】线圈通过中性面这个特殊位置时，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故A、C正确，D错误；线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，故B正确．abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B ，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时( )．线圈中感应电流的方向为abcdanBl 2ωR．穿过线圈磁通量的变化率为0图示位置，线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变错误，此时由右手定则可知电流方向为adcba ，＝nBl 2ωR ，图示位置感应电流等于峰值，时间内，①②相吸时间内，①②相斥时刻两线圈间作用力为零时刻两线圈间吸引力最大如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线从上向下看逆时针方向)匀速转动，为正方向，则下图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的内，ab 一侧的线框在磁场中绕OO ′转动产生正弦交流电，电流方向由且越来越大.t 4～t2内，ab 一侧线框在磁场外，而dc dcba 且越来越小，以此类推，可知i －t 图象正确的为如右图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力【解析】如图所示，设ab＝l1，ad＝l2，O1a＝r1，O1d＝r2.线圈绕P1轴转动时，产生的感应电动势e1＝Bl1v＝Bl1l2ω.线圈绕P2轴转动时，产生的感应电动势e2＝Bl1r1ω＋Bl1r2ω＝Bl1l2ω，即e1＝e2，所以i1＝i2，故选项A对B错．由右手定则可知，线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，均是a→d→c→b方向，故选项C错，再根据安培力公式可知F安＝BIl1，即安培力相同，D错．【答案】 A4．一长直导线通以如图甲所示的交变电流，在导线下方有断开的线圈，如图乙所示，规定电流从左向右为正，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻是在( )A．t1时刻 B．t2时刻C．t3时刻 D．t4时刻【解析】欲使a相对b电势最高，即ab间电动势最大，t1、t3时刻电流i最大但电流的变化率最小，感应电动势为零，故选项A、C错误；t2时刻电流的变化率最大，线圈中磁通量变化率也最大，但此时穿过线圈的磁通量减小到零，由楞次定律可知此时刻b点电势高于a点，故选项B错误；当t4时刻，由楞次定律可知，ab中感应电动势a点高于b点，且电动势的圆形线圈共100匝，在磁感应强度′以n＝600 r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；时的电动势的瞬时值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为与线圈形状无关)，t.86.6 V.(2)86.6 V，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻Δt＝t.【答案】1×10－2 C。

人教版物理选修3-2试题5.1交变电流

人教版物理选修3-2试题5.1交变电流

第1节交变电流【测控导航】巩固基础1.如图所示的图象中属于交变电流的有( ABC)解析:题图A、B、C中e的方向均发生了变化,故它们属于交变电流,但不是按正弦函数规律变化的交变电流,图D中e的方向未变化,是直流电,选项A、B、C正确.2.(2012年吉林省油田高中高二上学期期末)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( ACD)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解析: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.交流发电机在工作时电动势为e=E m sin ωt,若将发电机的角速度提高一倍,同时将线框所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为( C)A.e'=E m sinB.e'=2E m sinC.e'=E m sin 2ωtD.e'=sin 2ωt解析:交变电流的瞬时值表达式e=E m sin ωt,其中E m=nBSω,当ω加倍而S减半时,E m不变,故C正确.4.如图所示,当矩形线圈在匀强磁场中以较小的角速度逆时针匀速转动时,与之相连的灵敏电流计指针左右摆动.若当线圈转动到图示位置时,电流计指针在刻度盘的右边.线圈由图示位置继续转动,则当( A)A.线圈在转过90°~180°的过程中,电流计指针在刻度盘的左边B.线圈在转过270°~360°的过程中,电流计指针在刻度盘的左边C.线圈转至90°瞬间,电流计指针在刻度盘的右边D.线圈通过图示位置时,线圈中电流改变方向解析:每当线圈平面经过中性面时,电流方向将发生改变,选项D错;线圈在转过90°~180°的过程中,电流方向与图示电流方向相反,电流计指针在刻度盘的左边,选项A正确;线圈在转过270°~360°的过程中,电流方向与图示电流方向相同,电流计指针仍在刻度盘的右边,选项B错;线圈转至90°瞬间,通过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小,产生的交变电流为零,电流计指针不偏转,选项C错.故本题正确选项为A.5.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转轴OO'以恒定的角速度ω转动.当从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( CD)A.线圈中的电流最大B.穿过线圈的磁通量为零C.线圈所受的安培力为零D.线圈中的电流为零解析: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零,所以线圈中电流为零.线圈所受的安培力为零,A错误,C、D正确.6.如图所示,单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中,中心轴线OO'与磁场边界重合,线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动,t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直,规定电流方向沿abcd为正方向,则图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是( B)解析:在0~内,ab一侧的线圈在磁场中绕OO'轴转动产生正弦式交变电流,电流方向由楞次定律判断为dcba且越来越大.~内,ab一侧线圈在磁场外,而dc一侧线圈又进入磁场产生交变电流,电流方向为dcba且越来越小,以此类推,可知i t图象正确的为B.7.(2012年福建省大田一中、德化一中高二第二学期阶段联考)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动,线圈匝数N=100匝,转速为n=(rad/s),在转动过程中穿过线圈磁通量的最大值为Φm=0.02 Wb.则:(1)线圈平面转到与磁感线平行时,感应电动势为多少?(2)当线圈平面与中性面夹角为π/3时,感应电动势为多少?解析:(1)ω=2πn=10 rad/s根据E m=NBSω,Φm=BS得E m=NΦmω=20 V.(2)根据e=E m sin ωt,ωt=π/3得e=E m sin π/3=10 V≈17.3 V答案:(1)20 V(2)17.3 V对于第(2)问中瞬时值表达式的正确书写是正确求解的关键.提升能力8.矩形线圈的匝数为50匝,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( CD)A.在t=0.1 s和t=0.3 s时,电动势最大B.在t=0.2 s和t=0.4 s时,电动势改变方向C.电动势的最大值约是157 VD.在t=0.4 s时,磁通量变化率最大,其值为3.14 Wb/s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;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,由此得选项A、B错误.根据电动势的最大值公式:E m=nBSω,Φm=BS,ω=,可得:E m≈157 V;磁通量变化率的最大值应为=3.14 Wb/s,故C、D正确.9.一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化,如图(a)、(b)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线框,则相对于b点来说,a点电势最高的时刻在( D)A.t1时刻B.t2时刻C.t3时刻D.t4时刻解析: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i=0,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,再根据楞次定律可得出a点相对b点电动势最高时刻在t4,故选项D正确.对物理图象须掌握的要点:一看:看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”.二变:掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通能力.三判:在此基础上进行正确的分析、判断.10.发电机的转子是匝数为100,边长为20 cm的正方形线圈,将它置于磁感应强度B=0.05 T的匀强磁场中,绕着垂直于磁场方向的轴以ω=100π rad/s的角速度转动,当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时.线圈和外电路的总电阻R=10 Ω.线圈从计时开始,到转过60°过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少?解析:E=n,又I=,且I=,Δt=t.所以,通过线圈某一截面的电荷量q=It=Δt=从中性面计时,转过60°,如图所示ΔΦ=BΔS=BS(1-cos 60°)=BSq== C=0.01 C.答案:0.01 C。