《中性面和与中性面垂直的平面》中性面和与中性面垂直的平面 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《中性面和与中性面垂直的平面》中性面和与中性面垂直的平面

1多选题

(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e=10$\sqrt {2}$sin20πt(V)，则下列说法正确的是（　　）

A
t=0时，线圈平面位于中性面
B
t=0时，穿过线圈的磁通量最大
C
t=0时，导线切割磁感线的有效速度最大
D
t=0.4 s时，e达到峰值10$\sqrt {2}$ V

题目答案

AB

答案解析

分析：

本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量，如有效值、周期、频率等．

解答：

解：A、t=0时，瞬时电动势为e=10$\sqrt {2}$sin20πt(V)=0，则线圈平面位于中性面，此时通过线圈的磁通量最大，所以选项AB正确．

C、当t=0时，感应电动势为零，则导线切割磁感线的有效速度最小，故C错误．

D、瞬时电动势为e=10$\sqrt {2}$sin20πt(V)，可知周期T=0.1s，当t=0.4 s时，e仍是最小，故选项D错误．

故选：AB

点评：

对于交流电的产生和描述要正确理解，要会推导交流电的表达式，明确交流电表达式中各个物理量的含义．

纠错重做

2单选题

在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电动势的图象如图乙所示，则(　　)

A
t=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B
线框产生的交变电动势频率为100Hz
C
线框产生的交变电动势有效值为311V
D
t=0.01s时线框平面与中性面重合

题目答案

D

答案解析

分析：

由图2可知任何时刻的感应电动势，根据电动势的特点，可判处金属线框所处的位置．

由图象还可知电动势的峰值和周期，根据有效值和峰值的关系便可求电动势的有效值，根据周期和频率的关系可求频率．

解答：

解：A、t=0.005s时，感应电动势最大，线框平面与中性面垂直，磁通量的变化率最大，故A错误；

B、据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为：f=$\frac {1}{T}$=$\frac {1}{0.02}$=50Hz，故B错误；

C、由图2可知 T=0.02s，E_m=311V．根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为E=$\frac {311}{$\sqrt {2}$}$=220V，故C错误；

D、t=0.01s时，感应电动势为零，由法拉第电磁感应定律E=n$\frac {△φ}{△t}$可知，磁通量的变化率是零，线框平面与中性面重合，故D正确；

故选：D．

点评：

本题考查的是有关交变电流的产生和特征的基本知识，注意会由图象得出线圈从何处开始计时，并掌握正弦交流电的最大值与有效值的关系．

纠错重做

3单选题

一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦式交流电，当线圈平面与中性面垂直时，下面说法正确的是（　　）

A
电流方向将发生改变
B
线圈磁通量的变化率达到最大值
C
线圈磁通量的变化率为零
D
通过线圈的磁通量达到最大值

题目答案

B

答案解析

分析：

线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦式交流电，当线圈平面与磁感线平行时，感应电动势最大，磁通量为零，磁通量的变化率最大；当线圈平面与磁感线垂直时，感应电动势最小，磁通量最大，磁通量的变化率为零．

解答：

解：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦式交流电，当线圈平面与中性面垂直时，线圈平面与磁感线平行，此时磁通量最小，为零；感应电动势最大；磁通量的变化率最大；电流方向不变；故ACD错误，B正确；

故选：B．

点评：

本题关键明确中性面是磁通量最大、感应电动势为零的位置，每次经过中性面，电流方向改变一次．

纠错重做

4多选题

如图所示，矩形线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动时产生交变电流，下列说法正确的是(　　)

A
当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大
B
当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零
C
每当线框经过中性面时，感应电动势方向就改变一次
D
线框垂直中性面时，线框中感应电动势最大

题目答案

CD

答案解析

分析：

线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．

解答：

解：[br]A、当线框位于中性面时，感应电动势为零，线圈与磁场垂直，故A错误；[br]B、当穿过线框的磁通量为零时，感应电动势最大，线圈与磁场平行，故B错误．[br]C、每当线框经过中性面时，感应电动势方向就改变一次，故C正确．[br]D、线框垂直中性面时，线框中感应电动势最大，故D正确．[br]故选：CD

点评：

本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．比较简单．

纠错重做

5单选题

线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生交变电流的过程中，当线圈平面转到与磁感线平行的位置时（　　）

A
穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大
B
穿过线圈的磁通量为零，线圈中的感应电动势为零
C
穿过线圈的磁通量为零，线圈中的感应电动势最大
D
穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零

题目答案

C

答案解析

分析：

一矩形线圈在匀强磁场内绕固定轴转动，线圈中的感应电动势e随于时间t的变化规律可得；磁通量最大时，磁通量变化率为零；每当线圈经过中性面时，电流方向改变．

解答：

解：当线圈平面转到与磁感线平行的位置时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，则线圈中的感应电动势也最大，故C正确，ABD错误；

故选：C．

点评：

学会通过瞬时感应电动势来判定在什么时刻，线圈处于什么位置；同时还能画出磁通量随着时间变化的图象及线圈中的电流随着时间变化的规律．

纠错重做

6单选题

如图所示，某一线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流图象，从图中可知(　　)

A
在A和C时刻线圈处于中性面位置
B
在B和D时刻线圈中的磁通量为零
C
在A和C时刻线圈中的磁通量的变化率为零
D
在A和C时刻线圈平面与磁场方向平行

题目答案

D

答案解析

分析：

交变电流是由线圈绕中心轴转动产生的，当电流最大时，线圈处于与中性面垂直的位置；当电流为零时，线圈处于中性面．

解答：

解：A、A和C时刻线圈中电流最大，故线圈处于与中性面垂直的位置；故A错误；

B、B和D时刻线圈中电流为零，此时处于中性面，此时线圈中磁通量最大；故B错误；

C、AC时刻线圈中磁通量最小，但磁通量的变化率最大；故C错误；

D、AC时刻线圈中电流最大，此时与中性面垂直，与磁场方向平行；故D正确；

故选：D．

点评：

本题考查交流电源的产生原理，要注意明确线圈中电流最大时，线圈处于与中性面垂直的位置，此时线圈中磁通量为零；但磁通量变化率最大．

纠错重做

7单选题

一个矩形线圈abcd，已知ab为L$_1$，ad为L$_2$，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω(从图位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的表达式为(　　)

A
$\frac {1}{2}$BL$_1$L$_2$ωsinωt
B
$\frac {1}{2}$BL$_1$L$_2$ωcosωt
C
BL$_1$L$_2$ωsinωt
D
BL$_1$L$_2$ωcosωt

题目答案

C

答案解析

分析：

由E=NBSω可求出最大感应电动势；分析开始计时的瞬间电动势，再由瞬时值表达式即可求出；

解答：

解：线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为：E_m=BL$_1$L$_2$ω

开始时刻磁通量最大，感应电动势为零；故表达式为；

e=BL$_1$L$_2$ωsinωt

故选：C

点评：

本题考查交流电的瞬时表达式的书写，要注意明确应确定最大值和起点的瞬时值，从而明确交流电的表达式．

纠错重做