资源简介

第一节　认识交变电流
课时作业(十九)　认识交变电流
(分值:90分)
(选择题每题6分)
知识点一　观察交变电流的图像
1.(多选)(2025·广东茂名高二期末)下列图像描述的电流属于交变电流的有(　　)
[A] 　 [B]
[C] [D]
2.(2025·广东东莞高二期中)交流发电机的示意图如图所示,线圈的AB边连在金属滑环K上,CD边连在滑环L上,用导体制作的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接,下列判断正确的是(　　)
[A] 在线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最小
[B] 在线圈平面转到中性面的瞬间,线圈中的感应电流最大
[C] 在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量最小
[D] 在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,线圈中的感应电流最小
3.(多选)关于正弦式交变电流的产生过程,下列说法正确的有(　　)
[A] 当线圈平面与中性面垂直时,电流方向发生变化
[B] 线圈平面经中性面时开始计时,转动90°的过程中,电流一直增大
[C] 线圈平面与中性面垂直开始计时,转动两周电流方向改变4次
[D] 线圈转动过程中通过线圈的磁通量最大的位置,也是感应电流最大的位置
4.在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化.设线圈的总电阻为2 Ω,则(　　)
[A] t=0时,线圈平面垂直于磁感线
[B] t=1 s时,线圈中的电流改变方向
[C] t=1.5 s时,线圈中磁通量的变化率最大
[D] t=2 s时,线圈中的感应电流最大
5.由交变电流瞬时值表达式i=10sin(500t)A可知,从开始计时起,第一次出现电流峰值所需要的时间是(　　)
[A] 2 ms [B] 1 ms
[C] 6.28 ms [D] 3.14 ms
0.012 56 s,由于是正弦式交变电流,是从线圈经过中性面开始计时的,则在时刻第一次出现电流峰值,即t= s=0.003 14 s=3.14 ms,故选D.
6.(2025·广东湛江·阶段练习)一矩形线圈绕垂直磁场方向的轴在匀强磁场中转动,产生的交变电动势e=20sin(20πt)V,由此可以判断(　　)
[A] t=0时,线圈平面和磁场平行
[B] t=0时,线圈的磁通量为0
[C] t=0.05 s时,线圈切割磁感线的有效速度最小
[D] t=0.05 s时,e第一次出现最大值
7.如图所示,在水平匀强磁场中一正方形闭合线圈绕OO′轴匀速转动,若要使线圈中的电流峰值减半,下列不可行的方法是(　　)
[A] 只将线圈的转速减半
[B] 只将线圈的匝数减半
[C] 只将匀强磁场的磁感应强度减半
[D] 只将线圈的边长减半
8.如图所示,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边向纸外,cd边向纸内).若从图示位置开始计时,并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图像是图中的(　　)
[A] [B] [C] [D]
9.(2025·广东佛山考试)一款高空风车及其发电模块原理简图如图,该装置利用充气球将发电机带上高空,通过电缆将电能传输到地面,可为救灾场所临时供电.在发电期间,发电机线圈ab在某一时刻转至图示位置.则下列说法正确的是(　　)
[A] 高空风车发电的工作原理是电流的磁效应
[B] 无论风力多大,线圈ab的发电频率不变
[C] 该时刻线圈中的磁通量为零,感应电动势也为零
[D] 该时刻线圈b端电势高于a端电势
10.在垂直于纸面向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= 绕cd边沿如图所示方向转动,规定线圈中的电流沿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变化的图像为(　　)
[A] [B] [C] [D]
11.(多选)(2025·广东佛山考试)有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站,其发电原理是海浪带动浪板上下摆动,从而驱动发电机转子转动,其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动.若转子带动线圈如下图逆时针转动,并向外输出电流,则下列说法正确的有(　　)
[A] 线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大
[B] 线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势
[C] 线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上
[D] 该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关
12.(15分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度B= T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈总电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动,角速度ω=2π rad/s,外电路的电阻R=4 Ω.求:
(1)(5分)转动过程中线圈中的感应电动势的最大值;
(2)(5分)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时,感应电动势的瞬时值表达式;
(3)(5分)外电路R两端电压的瞬时值表达式.第一节　认识交变电流
课时作业(十九)　认识交变电流
(分值:90分)
(选择题每题6分)
知识点一　观察交变电流的图像
1.(多选)(2025·广东茂名高二期末)下列图像描述的电流属于交变电流的有(　　)
[A] 　 [B]
[C] [D]
【答案】 AD
【解析】 电流的大小和方向周期性变化的电流为交变电流,而B、C项中电流的方向没有发生变化,因此不属于交变电流,而A、D项中电流的方向发生周期性变化,属于交变电流.故选AD.
知识点二　交变电流的产生
2.(2025·广东东莞高二期中)交流发电机的示意图如图所示,线圈的AB边连在金属滑环K上,CD边连在滑环L上,用导体制作的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接,下列判断正确的是(　　)
[A] 在线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最小
[B] 在线圈平面转到中性面的瞬间,线圈中的感应电流最大
[C] 在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量最小
[D] 在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,线圈中的感应电流最小
【答案】 C
【解析】 在线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小,则感应电动势为0,线圈中的感应电流为0,A、B错误;在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量为0且最小,此时磁通量的变化率最大,即感应电动势最大,线圈中的感应电流最大,C正确,D错误.
3.(多选)关于正弦式交变电流的产生过程,下列说法正确的有(　　)
[A] 当线圈平面与中性面垂直时,电流方向发生变化
[B] 线圈平面经中性面时开始计时,转动90°的过程中,电流一直增大
[C] 线圈平面与中性面垂直开始计时,转动两周电流方向改变4次
[D] 线圈转动过程中通过线圈的磁通量最大的位置,也是感应电流最大的位置
【答案】 BC
【解析】 线圈转动过程中,在中性面位置,磁通量最大,感应电流等于0,方向改变,线圈转动两周感应电流方向改变4次,由中性面转动90°与中性面垂直,电流逐渐增大到最大.故B、C正确,A、D错误.
4.在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化.设线圈的总电阻为2 Ω,则(　　)
[A] t=0时,线圈平面垂直于磁感线
[B] t=1 s时,线圈中的电流改变方向
[C] t=1.5 s时,线圈中磁通量的变化率最大
[D] t=2 s时,线圈中的感应电流最大
【答案】 D
【解析】 在t=0时穿过线圈平面的磁通量为0,线圈平面平行于磁感线,A错误;Φt图像的斜率为,即表示磁通量的变化率,在0.5～1.5 s之间,“斜率方向”不变,表示的感应电动势方向不变,则电流方向不变,B错误;t=1.5 s时,斜率为0,则线圈中磁通量的变化率为0,C错误;根据法拉第电磁感应定律可得E=n,在t=2 s时,斜率为最大,则感应电动势最大,感应电流最大,D正确.
知识点三　用公式描述交变电流
5.由交变电流瞬时值表达式i=10sin(500t)A可知,从开始计时起,第一次出现电流峰值所需要的时间是(　　)
[A] 2 ms [B] 1 ms
[C] 6.28 ms [D] 3.14 ms
【答案】 D
【解析】 交变电流瞬时值表达式i=10sin(500t)A,角速度为ω=500 rad/s,周期为T==
0.012 56 s,由于是正弦式交变电流,是从线圈经过中性面开始计时的,则在时刻第一次出现电流峰值,即t= s=0.003 14 s=3.14 ms,故选D.
6.(2025·广东湛江·阶段练习)一矩形线圈绕垂直磁场方向的轴在匀强磁场中转动,产生的交变电动势e=20sin(20πt)V,由此可以判断(　　)
[A] t=0时,线圈平面和磁场平行
[B] t=0时,线圈的磁通量为0
[C] t=0.05 s时,线圈切割磁感线的有效速度最小
[D] t=0.05 s时,e第一次出现最大值
【答案】 C
【解析】 t=0时刻,感应电动势为0,磁通量最大,即线圈平面和磁场垂直,磁通量最大,A、B错误;t=0.05 s时,线圈感应电动势的瞬时值为0,所以线圈切割磁感线的有效速度最小为0,C正确,D错误.故选C.
7.如图所示,在水平匀强磁场中一正方形闭合线圈绕OO′轴匀速转动,若要使线圈中的电流峰值减半,下列不可行的方法是(　　)
[A] 只将线圈的转速减半
[B] 只将线圈的匝数减半
[C] 只将匀强磁场的磁感应强度减半
[D] 只将线圈的边长减半
【答案】 B
【解析】 由Im=,Em=NBSω,ω=2πn,得Im=,故A、C可行;因电阻R与匝数有关,当匝数减半时电阻R也随之减半,则Im不变,故B不可行;当边长减半时,面积S减为原来的,而电阻减为原来的,故D可行.
8.如图所示,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边向纸外,cd边向纸内).若从图示位置开始计时,并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图像是图中的(　　)
[A] [B] [C] [D]
【答案】 A
【解析】 由题意知线圈总有一半在磁场中做切割磁感线运动,所以产生的仍然是正弦式交变电流,只是感应电动势的最大值为全部线圈在磁场中匀速转动时产生的感应电动势最大值的一半,故B、C错误.再由楞次定律及安培定则可以判断出A正确,D错误.
(选择题每题9分)
9.(2025·广东佛山考试)一款高空风车及其发电模块原理简图如图,该装置利用充气球将发电机带上高空,通过电缆将电能传输到地面,可为救灾场所临时供电.在发电期间,发电机线圈ab在某一时刻转至图示位置.则下列说法正确的是(　　)
[A] 高空风车发电的工作原理是电流的磁效应
[B] 无论风力多大,线圈ab的发电频率不变
[C] 该时刻线圈中的磁通量为零,感应电动势也为零
[D] 该时刻线圈b端电势高于a端电势
【答案】 D
【解析】 高空风车发电的工作原理是电磁感应,A错误;风力越大,风车转动得越快,线圈ab的发电频率越大,B错误;由题图可知,该时刻线圈平面与磁场平行,线圈中的磁通量为零,感应电动势最大,C错误;根据题意,由右手定则可知,该时刻线圈中的电流为a→b,则线圈b端电势高于a端电势,D正确.故选D.
10.在垂直于纸面向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= 绕cd边沿如图所示方向转动,规定线圈中的电流沿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变化的图像为(　　)
[A] [B] [C] [D]
【答案】 B
【解析】 在0～内,线圈在匀强磁场中匀速转动,故产生正弦式交变电流,且在时,感应电流最大,由楞次定律和安培定则知,电流方向与规定的正方向相反;在T内,线圈中无感应电流;在T时,ab边垂直切割磁感线,感应电流最大,且电流方向与规定的正方向相同,故B项正确.
11.(多选)(2025·广东佛山考试)有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站,其发电原理是海浪带动浪板上下摆动,从而驱动发电机转子转动,其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动.若转子带动线圈如下图逆时针转动,并向外输出电流,则下列说法正确的有(　　)
[A] 线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大
[B] 线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势
[C] 线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上
[D] 该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关
【答案】 CD
【解析】 线圈转动到如图所示位置时穿过线圈中的磁通量最小,A错误;根据右手定则可知此时线圈内部电流从b到a,则线圈转动到如图所示位置时a端电势高于b端电势,B错误;线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框的电流流向a端,则根据左手定则可知,线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上,C正确;浪板面积越大,则带动线圈转动的角速度越大,则发电机单位时间内能输出的最大电能越大,D正确.故选CD.
12.(15分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度B= T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈总电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动,角速度ω=2π rad/s,外电路的电阻R=4 Ω.求:
(1)(5分)转动过程中线圈中的感应电动势的最大值;
(2)(5分)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时,感应电动势的瞬时值表达式;
(3)(5分)外电路R两端电压的瞬时值表达式.
【答案】 (1)2 V　(2)e=2cos(2πt)V
(3)uR=cos(2πt)V
【解析】 (1)设转动过程中线圈中的感应电动势的最大值为Em,则
Em=nBL2ω=100××0.12×2π V=2 V.
(2)从题图所示位置开始计时,感应电动势的瞬时值表达式为
e=Emcos ωt=2cos(2πt)V.
(3)外电路R两端电压的最大值为Um== V,
则外电路R两端电压的瞬时值表达式为
uR=Umcos ωt=cos(2πt)V.

展开更多......

收起↑