沪科版（2019）高二物理选择性必修第二册《第3章交变电流的产生与输送》3.1交变电流的产生基础练习（word含答案）

3.1交变电流的产生基础练习
一、单选题
1.交变电流是 ( )
A.?矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流??????
B.?按正弦规律变化的电流
C.?按余弦规律变化的电流???????????????????????????????????????
D.?大小、方向随时间做周期性变化的电流
2.如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，与灯泡L1连接的是一只理想二极管D.下列说法中正确的是（? ）

A.?闭合开关S稳定后L1、L2亮度相同???????????????????????B.?断开S的瞬间，L2会逐渐熄灭
C.?断开S的瞬间，L1中电流方向向左???????????????????????D.?断开S的瞬间，a点的电势比b点高
3.如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则下列关于穿过平面的磁通量的情况中，不正确的是(??? )

A.?如图所示位置时等于BS??????????????????????????????????????? B.?若使框架绕OO′转过60°角，磁通量为
C.?若从初始位置转过90°角，磁通量为零????????????????D.?若从初始位置转过180°角，磁通量变化为2BS
4.对于如图所示的电流I随时间t作周期性变化的图象，下列说法中正确的是(　　)
A.?电流大小变化，方向不变，是直流电??????????????????B.?电流大小、方向都变化，是交流电
C.?电流最大值为0.2 A，周期为0.01 s??????????????????????D.?电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电
5.矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，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最大
C.?每当线框经过中性面时，感应电流方向不改变??????????
D.?线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度不为零
6.线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交流电的图象如图所示,由图可知（?? ）
A.在 A 和 C 时刻线圈处于中性面位置???????????????????
B.?在 B 和 D 时刻穿过线圈的磁通量为零
C.?从 A 时刻起到 D 时刻,线圈转过的角度为 π 弧度??????
D.?在 A 和 C 时刻磁通量变化率的绝对值最大
7.一发电机产生的正弦式交流电电动势随时间变化规律如图甲所示，已知发电机线圈内阻为 5.0Ω ，外接一只电阻为 95.0Ω 的灯泡，如图乙所示，下列说法不正确的是（??? ）
A.?灯泡消耗的功率 P=459.8W????????????????????????????B.?每秒钟灯泡中电流方向变化100次
C.?灯泡中的最大电流值为 2.2A??????????????????????????????D.?发电机线圈内阻 1s 产生的焦耳热 Q=24.2J
8.如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正玄式交变电流的图象，当调整线圈转速后，所产生的正玄式交变变电流的图象如图线b所示，以下关于这两个正玄式交变电流的说法中正确的是（?? ）
A.?线圈先后两次转速之比为1：2????????????????????????????B.?交变电流a的电压瞬时值u=l0sin0.4π(V）
C.?交变电流b的电压最大值为20/3V????????????????????????D.?在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为零
9.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈内产生正弦式交变电流，当线圈平面跟中性面重合的瞬间，下列说法正确的是（?? ）
A.?线圈中的感应电流最大?????????????????????????????????????? B.?穿过线圈的磁通量为零
C.?穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大???????????D.?穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零
10.如图所示，一个匝数为100匝，内阻为1 Ω 的矩形线圈以固定转速50r/s在匀强磁场中旋转，其产生的交流电直接给阻值19 Ω 的电阻供电，已知交流电压表的示数为190V，从图示位置开始计时（矩形线圈跟磁场垂直），则下列说法正确的是（?? ）
A.?穿过矩形线圈平面的最大磁通量为 150π Wb
B.?图示时刻穿过矩形线圈平面的磁通量最大，感应电动势也最大
C.?从图示位置转过90°的过程中，通过线圈的电量为 210πC
D.?图示时刻流过矩形线圈的电流不为零
11.欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是（? ）
A.?增大转速????????????????B.?增大磁感应强度????????????????C.?增加线圈匝数????????????????D.?增大线圈的包围面积
12.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e=220 2 sin100πt(V)。关于这个交变电流，下列说法中正确的是（?? ）
A.?交变电流的频率为100Hz????????????????????????????????????B.?电动势的有效值为220V
C.?t=0时，穿过线圈的磁通量为零??????????????????????????D.?t=0时，线圈平面与中性面平行
二、填空题
13.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________V，电动势的峰值为________V，从中性面起经 148 s，交流电动势的大小为________V。
14.一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4π rad/s匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示。则交变电流的频率为________Hz，当t＝0时，线圈平面与磁感线________，当t＝0.5 s时，e为________V。
15.如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为________末，此时穿过线圈的磁通量________（填最大，最小或零．下同），流过线圈的电流为________．在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是________．
16.如图是一电热水壶的铭牌，由铭牌可知，该电热水壶在额定电压下工作时，所使用的交流电压的最大值为________V，交流电的周期为________s．
电器名称：电热水壶
型　　号：WK﹣9016B
额定电压：220V
工作频率：50Hz
额定功率：2 200W．
三、综合题
17.如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2 ， 共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝ 1π T，当线圈以300 r/min的转速匀速转动时，求：
（1）转动中感应电动势的最大值和有效值．
（2）电路中交流电压表和电流表的示数．
（3）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量．
18.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B＝0.5 T，矩形线圈的匝数N＝100匝，边长Lab＝0.2 m，Lbc＝0.1 m，以3 000 r/min的转速匀速转动，若从线圈平面通过中性面时开始计时，试求：
（1）交变电动势的瞬时值表达式；
（2）若线圈总电阻为2 Ω，线圈外接电阻为8 Ω，写出交变电流的瞬时值表达式；
（3）线圈由图示位置转过 π2 的过程中，交变电动势的平均值．
19.如图所示，一个面积为 0.1m2 、匝数n=100匝的圆形线圈，在匀强磁场中绕通过圆心且垂直于磁场方向的轴 OO′ 匀速转动，转动角速度 ω=502rad/s ，匀强磁场的磁感应强度B=0.01T，线圈的总电阻r=0.1Ω。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=0.9Ω的定值电阻连接。已知t=0时刻线圈平面与磁场方向平行，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
（1）穿过线圈的磁通量最大值 Φm 为多大？
（2）写出感应电动势e随时间变化的表达式；
（3）线圈转动过程中电阻R的电功率为多大？

答案
一、单选题
1. D 2. D 3. B 4. A 5. B 6. D 7. C 8. C 9. D 10. C 11. A 12. B
二、填空题
13.2sin8πt；2；1
14.2；垂直；0
15.0.04s；最大；0；与中性面垂直
16.；0.02
三、综合题
17. （1）解：Em＝nBSω＝100× 1π ×0.05×2π× 30060 ?V＝50 V
E＝ Em2 ＝25 2 ?V≈35.4 V
（2）解：电流表示数I＝ ER+r ≈3.54 A
电压表示数：U＝IR≈3.54×9 V＝31.86 V
（3）解：从图示位置转过90°的过程中， E ＝n △?△t ，
又因为 I ＝ ER+r ，所以q＝ I Δt，
解得：q＝ n△?R+r ＝ nB△SR+r ＝ 100×1π×0.059+1 ?C≈0.16 C.
18. （1）解：角速度为 ω=2πn=2π×300060rad/s=314rad/s ?
电动势的最大值 Em＝NBSω＝100×0.5×(0.2×0.1)×314V＝314V ?
故交变电流的瞬时值表达式 e＝Emsinωt＝314sin314t(V)
（2）解：电流的最大值 Im=EmR+r=31410A=31.4A ?
故电流的瞬时值表达式 i＝Imsinωt＝31.4sin314t(A)
（3）解：线圈从中性面开始转90°角的过程中
Δt=π2ω=π22πn=1200s ?
平均电动势 E=NΔΦΔt=NBSΔt=100×0.5×0.2×0.11200V=200V
19. （1）解：当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值
φm=BS=0.01×0.1Wb=1×10-3Wb
（2）解：线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值
Em=nBSω=100×0.01×0.1×502=52V
感应电动势e随时间变化的表达式 e=Emcosωt=52cos502t（V）
（3）解：通过电阻R的电流有效值 I=22EmR+r=5A ?
线圈转动过程中电阻R的发热功率： PR=I2R=22.5W