第三章第一节 交变电流——高二物理人教版（2019）选择性必修第二册课后习题
【教材课后习题】
1.有人说，在图中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，因而感应电动势为0。这种说法对不对？为什么？
第1题图和第2题图
2.图中，设磁感应强度为0.01 T，单匝线圈边长AB为20 cm，宽BC为10 cm，转速，求线圈转动时感应电动势的最大值。
3.一台发电机产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值，线圈匀速转动的角速度，试写出电动势瞬时值的表达式（设0时刻电动势瞬时值为0）。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2 kΩ，电路中电流的峰值为多少？写出电流瞬时值的表达式。
4.如图所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度ω匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角到达30°的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势e的大小是多少？标出线框此时的电流方向。已知线框按俯视的逆时针方向转动。
【定点变式训练】
5.下列各情况中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动，不能产生交变电流的是( )
A. B. C. D.
6.某旋转电枢式交流发电机，当转子的旋转角速度为ω时，其产生的电动势随时间变化的关系式为。那么当转子的旋转角速度减为时，其产生的电动势随时间变化的关系式为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的最大电流为。下列选项正确的是( )
A.在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零
B.从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为
C.在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D.在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为
8.一个矩形线圈，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的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A.时刻通过线圈的磁通量为零 B.时刻通过线圈的磁通量最大
C.时刻线圈位于中性面位置 D.一个周期内，线圈中的电流方向改变一次
9.手摇手机充电器体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电，内部结构简化如图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似视为匀强磁场，线圈的边（B端被磁极S挡住未标出）连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上；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。下列说法正确的是( )
A.图示时刻，线圈中的电流为0
B.图示时刻，磁通量的变化率最大
C.图示时刻，穿过线圈的磁通量最大
D.图示时刻，电流从右向左流过灵敏电流计G
10.下列图像中不属于交变电流的有( )
A. B. C. D.
答案以及解析
1.答案：见解析
解析：这种说法不对。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而与磁通量Φ没有必然的联系。假定线圈的面积为S，所在磁场的磁感应强度大小为B，线圈以角速度ω绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈在中性面时开始计时，则磁通量Φ随时间变化的关系为。线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量Φ虽然最大，但是图线的斜率为0，即磁通量的变化率，感应电动势为0；而线圈平面转到跟中性面垂直的位置时，穿过线圈的磁通量Φ为0，但是，图线的斜率最大，即磁通量的变化率最大，感应电动势最大。
2.答案：
解析：单匝线圈转到线圈平面与磁场平行位置，即图中乙或丁所示位置时感应电动势最大，。
3.答案：；0.2A；
解析：因发电机产生正弦式电流，则感应电动势瞬时值的表达式为，
不计发电机线圈的内阻，电路中电流的峰值为，
电流瞬时值的表达式为。
4.答案：见解析
解析：从线框处于中性面时开始计时，电动势瞬时值表达式。在MN边与磁场方向成30°角的时刻，线圈可认为已转过120°，故。电流方向如图所示。
5.答案：A
解析：A.线圈转动时，线圈的磁通量一直为零，即磁通量保持不变，故线圈不产生感应电流，选项A满足题意要求；BCD.选项BCD中的线圈都是在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中都会产生正弦式交变电流，选项BCD不满足题意要求；故选A。
6.答案：A
解析：线圈中产生的感应电动势的最大值为
当转子的旋转角速度减为时，感应电动势的最大值变为
电动势随时间变化的关系式变为
故选A。
7.答案：A
解析：A.在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零，故A正确；
B.从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为
故B错误；
C.在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电流为0，故C错误；
D.在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为，故D错误。
故选A。
8.答案：C
解析：A.时刻感应电动势为0，线圈位于中性面，通过线圈的磁通量最大，故A错误；B.时刻感应电动势最大，线圈垂直于中性面，通过线圈的磁通量最小。故B错误；C.时刻感应电动势为0，线圈位于中性面，通过线圈的磁通量最大。故C正确；D.一个周期内，线圈中的电流方向改变两次。故D错误。故选C。
9.答案：B
解析：ABC.图示时刻，线圈平面与磁场平行，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势最大，感应电流也最大，故AC错误，B正确；D.由右手定则可知，线圈中电流方向为，则电流从左向右流过灵敏电流计G，故D错误，故选B。
10.答案：D
解析：判断电流是交流还是直流，就看方向是否随时间周期性变化；ABC中的方向均发生周期性变化，故它们属于交变电流，选项D中，尽管电流大小随时间变化，但因其方向不变，所以是直流，ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
