教科版物理选修3-2电子题库-第2章第1节知能优化训练【答案解析版】.pdf

1.图 2115对于如图 2115 所示的电流 i 随时间 t 做周期性变化的图像，下列描述正确的是()A电流的大小变化，方向也变化，是交流电B电流的大小变化，方向不变，不是交流电C电流的大小不变，方向不变，是直流电D以上说法都不正确解析：选 B.由 it 图像可知电流大小随时间变化而方向不变，故不是交流电，选项B 正确2如图 2116 所示，不能产生交变电流的是()图 2116解析：选 A.矩形线圈绕着垂直于磁场方向的转轴做匀速圆周运动就产生交流电，而 A图中的转轴与磁场方向平行，线圈中无电流产生，所以选 A.3交流发电机在工作时的电动势 eEmsint.若将线圈匝数、线圈面积都提高到原来的两倍，其他条件不变，则电动势变为()Ae2EmsintBe4EmsintCe EmsintDe Emsint1214解析：选 B.由电动势最大值表达式 EmNBS，N、S 变为原来的两倍，则最大值变为4Em，故 B 正确4.图 2117如图 2117 所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图像，根据图像可知()A此感应电动势的瞬时表达式为 e200sin0.02tB此感应电动势的瞬时表达式为 e200sin100tCt0.01s 时，穿过线圈的磁通量为零Dt0.02s 时，穿过线圈的磁通量的变化率最大答案：B5.图 2118(2011 年日照高二检测)一矩形线圈，面积是 0.05m2，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 n300rad/min 的转速绕垂1直于磁感线的轴匀速转动，如图 2118 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的表达式；(2)线圈从开始计时经s 时线圈中感应电流的瞬时值；130(3)外电路 R 两端电压的瞬时值表达式解析：(1)线圈转速 n300r/min5r/s，角速度 2n10rad/s，线圈产生的感应电动势最大值 EmNBS50V，感应电动势的瞬时值表达式eEmsint50sin10tV.(2)将 ts 代入电动势瞬时值表达式，得：130e50sin(10)V25V，1303感应电流 i5A.eRr3(3)由欧姆定律得：uR40sin10tV.eRr答案：(1)e50sin10tV(2)5A3(3)u40sin10tV一、选择题1矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中不正确的是()A在中性面时，通过线圈的磁通量最大B在中性面时，感应电动势为零C穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次解析：选 C.由中性面的特点可知，应选为 C.2线圈在匀强磁场中转动产生电动势 e10sin20tV，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Dt0.4s 时，e 有最大值 10V2解析：选 AB.由电动势的瞬时值表达式，计时从线圈位于中性面时开始，所以 t0 时，线圈平面位于中性面，磁通量为最大，但此时导线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为零，A、B 正确，C 错误当 t0.4s 时，e10sin20t10sin(200.4)V0，D 错误3.图 2119(2011 年陕西安康模拟)一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 e 随时间 t 的变化规律如图 2119 所示，下列说法中正确的是()At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当 e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大解析：选 D.t1、t3时刻线圈中的感应电动势 e0，故为线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量为最大，磁通量的变化率为零，故 A、C 不对t2时刻 eEm，线圈平面转至与磁感线平行时刻，磁通量为零，B 也不对每当 e 变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量绝对值最大，D 正确4一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如图 2120 所示，则()图 2120A交流电的频率是 4HzB当 t0 时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大C当 ts 时，e 有最大值Dt s 时，e10V 最小，磁通量变化率最小32解析：选 B.从图像可知交流电的周期为 2s，频率为Hz，ts 时，e0 最小，12A、C 错；t0 时，e 最小， 最大，B 对；t s 时，e10V，e 最大，最大，32t“”号表示方向，D 错5.图 2121矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交流电，如图 2121 所示，下列说法中正确的是()A当穿过线圈的磁通量最大时，产生的电动势最大B当穿过线圈的磁通量为零时，产生的电动势最大C在图示位置时，A 边产生的感应电流方向垂直纸面向里D在图示位置时，A 边产生的感应电流方向垂直纸面向外解析：选 BC.当线圈平面平行于磁感线时，产生的电动势最大，此时穿过线圈的磁通量为零，选项 A 错误，B 正确；判定感应电流的方向用右手定则，由定则可判定 A 边感应电流方向垂直纸面向里，选项 C 正确，D 错误6.图 2122如图 2122 所示，矩形线圈 ABDC 放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线圈以相同的角速度，分别绕 OO、AC、EF、AB 轴线匀速转动，线圈中产生的最大感应电动势分别为E1、E2、E3、E4，则下面判断正确的是()AE1E2，E3E4BE1E2E3，E40CE1E2E3E4DE2E3，E1E4解析：选 B.线圈以相同的角速度，分别绕 OO、AC、EF 轴线匀速转动时，线圈中产生的最大感应电动势的大小为 EmBS，和转轴的位置没有关系，绕 AB 轴线匀速转动时，线圈的 AB、CD 边没有切割磁感线，AC、BD 是同方向切割磁感线，所以整个电路中的感应电动势为零7(2011 年延安高二检测)如图 2123 甲所示，一个矩形线框 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线框内磁通量 随时间 t 变化的情况如图乙所示，则下列说法中正确的是()图 2123At1时刻线框中的感应电动势最大Bt2时刻 ad 的运动方向与磁场方向垂直Ct3时刻线框平面与中性面重合Dt4、t5时刻线框中感应电流的方向相同解析：选 BC.通过线框的磁通量 最大时，磁通量的变化率0 最小，此时感应t电动势等于零，A 错；在 t2、t4时刻感应电动势最大，此时导线 ad、cb 的运动方向均垂直于磁感线，所以 B 正确；t1、t3、t5时刻感应电动势均为零，此时线框所在平面垂直于磁感线，称为中性面，C 正确；t5时刻感应电流为零，D 错8如图 2124 甲所示，a、b 为两个并排放置的共轴线圈，a 中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断错误的是()图 2124A在 t1到 t2时间内，a、b 相吸B在 t2到 t3时间内，a、b 相斥Ct1时刻两线圈间作用力为零Dt2时刻两线圈间吸引力最大解析：选 D.t1到 t2时间内，a 中电流减小，a 中的磁场穿过 b 且减小，因此 b 中产生与 a 同向的磁场，故 a、b 相吸，A 选项正确同理 B 选项正确t1时刻 a 中电流最大，但变化率为零，b 中无感应电流，故两线圈的作用力为零，故 C 选项正确，t2时刻 a 中电流为零，但此时电流的变化率最大，b 中的感应电流最大，但相互作用力为零，故 D 选项错误因此，错误的应是 D.9.图 2125(2011 年包头高二检测)如图 2125 所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线 OO与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab 向纸外，cd向纸内)若从图所示位置开始计时，并规定电流方向沿 abcda 为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是图中的()图 2126解析：选 A.由题意知线圈总有一半在磁场中做切割磁感线的匀速转动，所以产生的仍然是正弦交变电流，只是最大值为全部线圈在磁场中匀速转动情况下产生的感应电动势最大值的一半，所以选项 B、C 错误再由右手螺旋定则可以判断出 A 选项符合题意10.图 2127如图 2127 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 ，则当线圈转至图示位置时()A线圈中感应电流的方向为 abcdaB线圈中的感应电流为nBl2RC穿过线圈磁通量为 0D穿过线圈磁通量的变化率为 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nBSRnBl2R电流的方向为 adcba.二、非选择题11.图 2128如图 2128 所示，单匝线圈在匀强磁场中绕 OO轴从图示位置开始匀速转动，已知从图示位置转动时，线圈中感应电动势的大小为 10V，求：6(1)交变电动势的峰值；(2)线圈从图示位置转动的过程中，交变电动势的平均值2解析：(1)图示位置为中性面，从图示位置开始计时，交变电动势的瞬时值为eEmsint将 t，e10V 代入上式，有 10Emsin66解得 Em20V.(2)线圈从图示位置转过的过程中，磁通量的变化量为 BS，经历的时间 t2，所以此过程中交变电动势的平均值为2Em20V12.7V.Et2BS22答案：(1)20V(2)12.7V12.图 2129如图 2129 所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度 B0.5T，线圈匝数 n50，每匝线圈面积 0.48m2，转速 150r/min，在匀速转动过程中，从图示位置开始计时(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式；(2)画出 et 图线解析：(1)当线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间 t 内转过角度 t，于是感应电动势瞬时值 eEmsint，其中 EmnBS.由题意知n50，B0.5T，rad/s5rad/s，S0.48m2，EmnBS500.50.42 1506085V188V，所以 e188sin5t(V)(2)根据交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的频率与正弦图线的周期相对应，而周期由时间轴上的刻度值标出，2TT2/0.4s，et 图线如图所示答案：(1)e188sin5t(V)(2)见解析