分層作業(yè)13認識交變電流A組必備知識基礎(chǔ)練1.如圖所示,屬于交變電流的是()2.如圖所示,家庭電路的交變電流圖像為()3.(2024廣東廣州高二期中)交流發(fā)電機的示意圖如圖所示,當線圈ABCD繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動時,下列說法正確的是()A.圖示位置磁通量最大,磁通量的變化率最大B.圖示位置電流最大,方向為A→BC.從圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°時,電流方向?qū)l(fā)生改變D.從圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°時,感應(yīng)電動勢達到最大值4.一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,線圈平面位于如圖甲所示的勻強磁場中.通過線圈內(nèi)的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,下列說法正確的是()A.t1、t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大B.t1、t3時刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C.t2、t4時刻線圈中磁通量最大D.t2、t4時刻線圈中感應(yīng)電動勢最小5.(多選)線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電動勢e=10sin20πt(V),則下列說法正確的是()A.t=0時,線圈平面位于中性面B.t=0時,穿過線圈的磁通量最大C.t=0時,導線切割磁感線的有效速率最大D.t=0.4s時,e有最大值為102V6.有一10匝正方形線框,邊長為20cm,線框總電阻為1Ω,線框繞OO'軸以10πrad/s的角速度從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動,如圖所示,垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.5T.(結(jié)果保留小數(shù)點后兩位)(1)該線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值、電流最大值分別是多少?(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時,感應(yīng)電動勢的瞬時值是多大?(3)寫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達式.B組關(guān)鍵能力提升練7.如圖所示,(a)→(b)→(c)→(d)→(e)過程是交流發(fā)電機發(fā)電的示意圖,線圈的ab邊連在金屬滑環(huán)K上,cd邊連在金屬滑環(huán)L上,用導體制成的兩個電刷分別壓在兩個滑環(huán)上,線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路連接.下列說法正確的是()A.圖(a)中,線圈平面與磁感線垂直,磁通量變化率最大B.從圖(b)開始計時,線圈中電流i隨時間t變化的關(guān)系是i=ImsinωtC.當線圈轉(zhuǎn)到圖(c)位置時,感應(yīng)電流最小,且感應(yīng)電流方向改變D.當線圈轉(zhuǎn)到圖(d)位置時,感應(yīng)電動勢最小,ab邊感應(yīng)電流方向為b→a8.如圖所示,單匝直角三角形導線框OMN在勻強磁場中以O(shè)N所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω,已知OM邊長為l,∠MON=θ,勻強磁場垂直于ON向右,磁感應(yīng)強度大小為B,則下列說法正確的是()A.導線框OMN內(nèi)產(chǎn)生大小恒定的電流B.截掉導線MN,則電動勢最大值變小C.導線框OMN產(chǎn)生的電流方向為OMNOD.導線框OMN內(nèi)產(chǎn)生的電動勢最大值為12Bl2ωsinθcos9.(多選)如圖所示,矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時()A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時的電動勢C.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時的電流的方向相同,都是a→d→c→bD.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力10.閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流.若在如圖甲所示N、S極間放置一圓柱形鐵芯O,受鐵芯影響,兩極間的磁場如圖乙所示,隙縫中的磁感線沿圓柱的半徑分布,且只在圖乙中所示的左、右各π2的圓心角范圍內(nèi)存在.一邊長為l的正方形平面線圈abcd,其中ab、cd兩邊與鐵芯軸線OO'平行,bc、da兩邊與鐵芯的軸線垂直.線圈由圖甲所示位置以恒定的角速度ω繞OO'逆時針旋轉(zhuǎn),試分析線圈中感應(yīng)電動勢隨時間的變化規(guī)律.(圖中ab、cd所在位置磁感應(yīng)強度為11.一矩形線圈,面積為0.05m2,共100匝,線圈電阻r=1Ω,外接電阻R=4Ω,線圈在磁感應(yīng)強度B=1πT的勻強磁場中以n=300r/min的轉(zhuǎn)速繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖所示.若從中性面開始計時,求(1)線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式;(2)線圈從開始計時經(jīng)130s時線圈中由此得到的感應(yīng)電流的瞬時值(3)外電路R兩端電壓瞬時值的表達式.答案：1.C方向隨時間做周期性變化是交變電流最重要的特征.A、B、D三項所示的電流大小隨時間做周期性變化,但其方向不變,不是交變電流,故A、B、D錯誤;C選項中電流符合交變電流的特征,故C正確.2.A家庭使用的交變電流是正弦式交變電流.故選A.3.D由圖可知,圖示位置線圈平面與磁感線的方向垂直,穿過線圈的磁通量最大,磁通量變化率為零,感應(yīng)電流為零,每經(jīng)過一次圖示位置(中性面),電流方向就改變一次,A、B、C錯誤;從圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°時,線圈平面與磁感線的方向平行,穿過線圈的磁通量為零,磁通量變化率最大,感應(yīng)電動勢達到最大值,D正確.4.Bt1、t3時刻通過線圈的磁通量Φ最大,磁通量變化率ΔΦΔt=0,此時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零,線圈中感應(yīng)電流方向改變,A錯誤,B正確;t2、t4時刻線圈中磁通量為零,磁通量的變化率最大,即感應(yīng)電動勢最大,C、5.AB由電動勢的瞬時值表達式可知計時應(yīng)從線圈位于中性面時開始,即t=0時,e=0,此時線圈平面位于中性面,磁通量最大,導線速度方向與磁感線平行,切割磁感線的有效速率為0,A、B正確,C錯誤.當t=0.4s時,代入式中得e=10×sin(20π×0.4)V=0,D錯誤.6.答案(1)6.28V6.28A(2)5.44V(3)e=6.28sin10πt(V)解析(1)感應(yīng)電動勢最大值為Em=NBSω=10×0.5×0.22×10πV=6.28V電流的最大值為Im=EmR=6.281A(2)線框轉(zhuǎn)過60°時,感應(yīng)電動勢E=Emsin60°=5.44V.(3)由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的,所以瞬時值表達式為e=Emsinωt=6.28sin10πt(V).7.C題圖(a)中,線圈在中性面位置,故穿過線圈的磁通量最大,磁通量變化率為0,故A錯誤;從線圈在中性面位置開始計時的表達式才是i=Imsinωt,故B錯誤;當線圈轉(zhuǎn)到題圖(c)位置時,線圈在中性面位置,故穿過線圈的磁通量最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最小,為零,電流方向?qū)⒏淖?故C正確;當線圈轉(zhuǎn)到題圖(d)位置時,穿過線圈磁通量最小,磁通量的變化率最大,故感應(yīng)電動勢最大,ab邊感應(yīng)電流方向為b→a,故D錯誤.8.D當導線框OMN以O(shè)N所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動時,線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦式交變電流,選項A錯誤;導線MN不切割磁感線,則截掉導線MN,電動勢最大值不變,選項B錯誤;導線框OMN產(chǎn)生的電流方向不斷變化,選項C錯誤;導線框OMN內(nèi)產(chǎn)生的電動勢最大值為Em=BSω=12Bl2ωsinθcosθ,選項D正確9.AC產(chǎn)生正弦式交變電流的條件是軸和磁感線垂直,與軸的位置和線框形狀無關(guān),轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的電動勢E具有最大值Em=nBSω,由歐姆定律I=ER總可知此時I相等,故A正確,B錯誤.由右手定則可知電流為a→d→c→b,故C正確.cd邊受的安培力F=BLcdI,故F一樣大,D10.答案見解析解析線圈由圖中位置旋轉(zhuǎn)π4角度過程中,ab、cdv=ω·lEab=Ecd=Blv=Blω·lE總=Eab+Ecd=Bl2ω線圈由π4旋轉(zhuǎn)至34π角度過程中,ab、cd兩邊不切割磁感線依次分析,電動勢變化規(guī)律如圖所示.(badc為正方向)11.答案(1)e=50sin10πt(V)(2)53A(3)u=40sin10πt(V)解析(1)線圈轉(zhuǎn)速n=300r/min=5r/s角速度ω=2πn=10