1、1学业分层测评(七)(建议用时：45 分钟)学业达标1(多选 )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线圈经过中性面时，感应电动势方向不变B线圈每转动一周，感应电动势大小不变C线圈平面每经过中性面一次，感应电动势方向改变一次D线圈转动一周过程中，感应电动势的大小在改变【解析】 线圈每经过中性面一次，感应电动势的方向改变一次，A 错、C 对；线圈转动一周过程中，感应电动势的大小在改变，B 错、D 对【答案】 CD2(多选 )下列选项中，哪些情况线圈中能产生交流电( )【解析】 图 A 转动时，磁通量总是为零，故不产生交流电， B、C、D 三图转动时，磁通量发生变化，产
2、生交变电流【答案】 BCD3(多选 )如图 2110 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 转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在 0 这段时间内 ( )22图 2110A线圈中的感应电流一直在减小B线圈中的感应电流先增大后减小C穿过线圈的磁通量一直在减小D穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小【解析】 0 为四分之一周期的时间， t0 时刻，磁通量为 0，感应电2流最大，之后四分之一周期的时间内，穿过线圈的磁通量一直在增大，而线圈中的感应电流一直在减小，即穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小【答案】 AD4(2016南充高二期末 )如图 2111 所示
3、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 2111A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 边的感应电流方向为 abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零【解析】 线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次线圈处于图示位置时，ab 边向右运动，由右手定则，ab 边的感应电流方向为 ab；线圈平面与磁场方向平行时，3ab、cd 边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈处于竖直位置时，磁通量
4、为零，但磁通量的变化率最大【答案】 C5如图 2112 所示，匝数为 100 的圆形线圈绕与匀强磁场垂直的轴 OO以 50 r/s 的转速图 2112转动，穿过线圈的最大磁通量为 0.01 Wb.从图示的位置开始计时，则线圈中感应电动势瞬时值的表达式为( )Ae50sin t VBe314cos 314t VCe50cos t VDe314sin 314t V【解析】 线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，产生的交流与线圈形状无关，由 EmNBS 可知，E m 与线圈面积 S、角速度 有关，角速度23.1450 rad/s314 rad/s.最大值 EmNBSN m314 V线圈从图示位置
5、即与中性面成 开始计时，此时感应电动势达到最大值，据三角函数关系2可得出 e314cos 314t V B 对【答案】 B6把一段确定的导线做成线圈，在确定的磁场中绕垂直于磁场的轴线以固定的转速转动，产生的交流电动势最大的情况是( )A做成方形线圈，线圈平面垂直于转轴B做成方形线圈，转轴通过线圈平面C做成圆形线圈，转轴通过线圈平面D做成圆形线圈，线圈平面垂直于转轴【解析】 若周长相等，则圆的面积最大，据 EmNBS 知，应做成圆形4线圈，若线圈平面垂直于转轴，则线圈平面与磁场平行，故磁通量始终为零，故转轴应通过线圈平面，C 对【答案】 C7如图 2113，矩形闭合线圈 ABCD 在匀强磁场中绕
6、垂直于磁场方向的转轴 OO以恒定的角速度转动，当线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时( )图 2113A穿过线圈的磁通量最小B线圈中的感应电流为零C线圈中的感应电动势最大DAB 边所受的安培力最大【解析】 线圈平面与磁感线垂直时，磁通量最大，故 A 项错误；图示位置各边都不切割磁感线，线圈中的感应电动势为零，感应电流为零，故 B 项正确，C 项错误；由于线圈中的感应电流为零，AB 边所受的安培力为零，故 D项错误【答案】 B图 21148一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为 50 V，那么该线圈从如图 2114 所示位置转过 30时，线圈中的感应电动势大小为( )A50 V
7、 B25 V3C25 V D10 V【解析】 矩形线圈从图示位置开始计时转动产生的感应电动势 e50cos t V，所以当线圈转过 30时，线圈中的感应电动势大小为 50cos 30 V25 35V，选项 B 正确【答案】 B能力提升9(多选 )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 2115 所示，则 ( )图 2115A当 t0 时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大B当 t s 时，e 有最大值Ct s 时，e 10 V 最小，磁通量变化率最小32Dt2 s 时线圈经过中性面【解析】 t0、t s 和 t2 s 时线圈经中性面，e 最小， 最大，A、D 对，B 错；t
8、 s 时，e10 V，e 最大， 最大， “”号表示方向，32 tC 错【答案】 AD10(2016南通高二检测 )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 2116 所示则下列说法正确的是( )图 2116At0 时，线圈平面与中性面垂直Bt 0.01 s 时， 的变化率为 0Ct 0.02 s 时，感应电动势达到最大D从 t0.01 s 至 t0.04 s 线圈转过的角度是 326【解析】 t0 时， 最大，故线圈平面位于中性面，选项 A 错误；t0.01 s 时，图线斜率的绝对值最大，故 的变化率最大，选项 B 错误；t0.02 s 时，图
9、线的斜率为 0，故感应电动势达到最小，选项 C 错误；从t0.01 s 至 t0.04 s 线圈经历了四分之三个周期，故转过的角度是 ，选项 D32正确【答案】 D11(多选 )如图 2117 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 ( )图 2117A线圈中感应电流的方向为 abcdaB穿过线圈的磁通量为 0C线圈中的感应电流为nBl2RD穿过线圈磁通量的变化率为 0【解析】 图示位置，线圈平面与磁场平行
10、，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，B 正确，D 错误；此时由右手定则可知电流方向为adcba，A 错误；由峰值表达式 EmnBS 可知 Im ，图示位置感应电流nBl2R等于峰值，C 正确【答案】 BC12如图 2118 所示为一台发电机的结构示意图，其中 N、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状M 是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯 M 共轴的固定转轴旋转磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场若从图示位置开始计时，7当线框绕固定轴匀速转动时，下列图像中能正确反映线框中感应电动势 e 随时间 t 变化规律的是( )图
11、2118【解析】 切割磁感线的边以恒定的速率垂直于磁场运动，所处位置的磁感应强度大小不变，所以产生大小不变的电动势，由右手定则可判断电流方向每半周期改变一次，所以 D 正确【答案】 D13一台旋转电枢式交流发电机，在正常工作时的正弦电动势 e220 sin 2100t V，由于超负荷使电枢转速降低了 ，这时的电动势是 ( )110Ae220 sin 100t V2Be220 sin 90t V2Ce198 sin 100t V2De198 sin 90t V2【解析】 由于超负荷，使电枢转速降低了 ，即转速变为原来的 ，110 910n0.9n，所以电动势的最大值 EmNBS 0.9Em0.9
12、220 V198 2V，角速度 2 n 20.9n0.90.9100 rad/s90 rad/s，故正2确答案为 D.【答案】 D14(多选 )如图 2119 所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图所示的电流，则( )图 21198A在 t1 到 t2 时间内，甲、乙相吸B在 t2 到 t3 时间内，甲、乙相斥Ct 1 时刻两线圈间作用力最大Dt 2 时刻两线圈间吸引力最大【解析】 甲回路电流的磁场减弱时，由楞次定律知，乙回路将产生与甲同向环绕的感应电流甲、乙电流之间通过磁场发生相互作用，甲、乙相吸同理，当甲中电流增强时，甲、乙互相排斥，故 A，B 两项都正确；t 1 时刻，甲中电流
13、产生的磁场变化率为零，则乙线圈感应电流瞬时值为零，而 t2 时刻，甲中的电流变化最快，乙中感应电流最强，但此时甲中电流瞬时值为零，所以 t1，t 2 时刻，甲、乙电流间相互作用力为零，C、D 两项都错误【答案】 AB15如图 2120 所示，在匀强磁场中有一个“ ”形导线框可绕 AB 轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度 B T，线框的 CD 边长为 20 cm，CE 、DF 边长52均为 10 cm，转速为 50 r/s.若从图示位置开始计时：图 2120(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)作出线框中感应电动势随时间变化关系的图像【解析】 (1)开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，在 t 时刻线框转过的角度为 t，此时刻 eBl 1l2cos t，即 eBScos t，其中 B 52T，S 0.10.2 m20.02 m2， 2n2 50 rad/s100 rad/s，故e 0.02100cos 100t V，即 e10 cos 100t V.52 2(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图像如图所示9【答案】 (1)e 10 cos 100tV (2)见解析图2
