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2019-2020年高中物理课时跟踪检测六交变电流教科版选修1.下列说法中正确的是 A.只有大小和方向都不发生变化的电流才是直流电B.如果电流的大小做周期性变化,则一定是交变电流C.交变电流的最大特征是电流的方向发生变化D.交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的解析选C 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流;直流与交流最主要的区别在于电流的方向是否发生变化,只要方向不变就是直流;交变电流有着不同的形式,如方波电流、锯齿波电流等,不一定都是按正弦或余弦规律变化的选项C正确2.多选下列哪些情况线圈中能产生交变电流 解析选BCD 图A中线圈转动时磁通量总是为零,故不产生交流电,B、C、D三图中的线圈转动时磁通量发生周期性变化,产生交变电流3.多选图1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 图1A.线圈每转动一周,指针左右摆动两次B.图示位置为中性面,线圈中无感应电流C.图示位置,ab边的感应电流方向是a→bD.图示位置,ab边的感应电流方向是b→a解析选AC 线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生周期性变化的交变电流,线圈经过中性面时电流改变方向,线圈转动一周,有两次经过中性面,电流方向改变两次,指针左右摆动两次,故A正确;线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性面,显然图示位置不是中性面,所以B错误;线圈处于图示位置时,ab边向右运动,由右手定则知,ab边的感应电流方向是a→b,C正确,D错误4.多选如图2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 图2A.线圈中感应电流的方向为abcdaB.线圈中的感应电流为C.穿过线圈的磁通量为0D.穿过线圈的磁通量的变化率为0解析选BC 图示位置为垂直于中性面的位置,此时通过线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,感应电流也最大,I==,由右手定则可判断出线圈中感应电流的方向为adcba5.交流发电机正常工作时产生的电动势e=Emsinωt,若线圈匝数减为原来的一半,而转速增为原来的2倍,其他条件不变,则产生的电动势的表达式为 A.e=Emsinωt B.e=2EmsinωtC.e=2Emsin2ωtD.e=Emsin2ωt解析选D 条件改变后,匝数N′=,角速度ω′=2ω,电动势最大值Em′=N′BSω′=NBSω=Em,故有e′=Emsin2ωt,D对6.多选图3甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,○为交流电流表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,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示以下判断正确的是 图3A.通过电阻R的电流的最大值为10AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.
0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.
0.02s时电阻R中电流的方向自右向左解析选AC 产生的交变电流的最大值为10A,因此通过电阻R的电流的最大值为10A,A项正确;由ω=可得,线圈转动的角速度为ω=100πrad/s,B项错误;
0.01s时,电路中电流最大,故该时刻通过线圈的磁通量最小,即该时刻线圈平面与磁场方向平行,C项正确;根据楞次定律可得,
0.02s时电阻R中电流的方向自左向右,D项错误7.如图4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 图4A.线圈中的电流最大B.穿过线圈的磁通量为零C.线圈所受的安培力最大D.线圈中的电流为零解析选D 由T=,故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、C错误,D正确8.如图5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′以角速度ω逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时如图乙所示为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正则下列四幅图中正确的是 图5解析选D 由题图可知初始时刻交变电流的方向为adcba,与规定的电流方向正方向相反,为负值,所以感应电流的表达式为i=-Imcos,故选项D正确9.一个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像如图6甲所示,则下列说法中正确的是 图6A.t=0时刻线圈平面与中性面垂直B.t=
0.01s时刻,Φ的变化率达到最大C.t=
0.02s时刻,交流电动势达到最大D.该线圈相应的交流电动势图像如图乙所示解析选B 由题图甲知,当t=0时,Φ最大,说明线圈平面与中性面重合,故A错误;当t=
0.01s时,Φ=0最小,Φt图像的斜率最大,即Φ的变化率最大,故B正确;当t=
0.02s时,Φ也最大,交流电动势为零,故C错误;由以上分析可知,D错误10.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,从中性面开始转动180°过程中,平均感应电动势和最大感应电动势之比为 A. B.C.2πD.π解析选B 线圈转动180°过程中的平均感应电动势===;最大值Em=BSω,平均值和最大值之比=,故B选项正确11.某一发电机线圈面积S=
0.4m2,匝数N=500匝,线圈绕轴以1800r/min的转速匀速转动,产生的电动势的最大值为6000πV求1磁感应强度B;2当线圈平面跟B的夹角为60°时,每匝线圈产生的感应电动势的瞬时值3如果线圈平行于磁场时开始计时,写出线圈中电动势的瞬时值表达式解析1由Em=NBSω,ω=2πn,n=1800r/min=30r/s,得B===T=
0.5T2当线圈平面跟B的夹角为60°时,每匝线圈产生的感应电动势为e=BSωcos60°=
0.5×
0.4×2π×30×
0.5V=6πV3线圈转至与磁场平行开始计时,则e=Emcosωt=6000πcos60πtV答案
10.5T 26πV 3e=6000πcos60πtV12.如图7a、b所示,一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化,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 图7A.t1时刻B.t2时刻C.t3时刻D.t4时刻解析选D 线框中的磁场是直导线中的电流i产生的,在t
1、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t
2、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点电势最高时刻在t4,D正确。