3.1交变电流同步练习——2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word版含答案）

1交变电流同步测试卷
一、单选题
1．如图是交流发电机的示意图，线圈边连接在金属滑环上，边连接在金属滑环上，左右两个导体电刷分别压在滑环、上，线圈转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。若线圈绕转轴顺时针匀速转动，取从左向右通过电流表为电流正方向，从图示位置开始计时，下列图中能正确表示电流表中电流随时间变化关系的是（　　）
A． B．
C． D．
2．一矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．时刻，穿过线圈平面的磁通量最大
B．时刻，穿过线圈平面的磁通量变化率最小
C．线圈在磁场中转动的角速度为
D．线圈中感应电动势的表达式为（V）
3．图示为交流发电机模型的示意图。位于磁场中的矩形导线框abcd可绕过其对称轴的轴线（图中虚线）转动。已知在t=0时刻，线框的平面与磁场方向垂直（即图示位置），并从此位置开始以恒定的角速度绕转轴沿逆时针方向转动。若规定通过电阻的电流从e到f为正，则下列i﹣t图象正确的是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示为演示交变电流产生过程的装置图，关于这个实验，正确的说法是（　　）
A．线圈从任意位置转180°的过程，穿过线圈的磁通量变化量一定为零
B．图示线圈所处位置为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置ab边中的感应电流方向为a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
5．如图所示，为交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈转动时通过滑环和电刷保持与外电路的闭合，线圈沿顺时针方向匀速转动通过图中位置瞬间，下列说法正确的是（　　）
A．穿过线圈的磁通量最大
B．通过电阻的电流瞬时值最大
C．穿过线圈的磁通量的变化率为零
D．AB边的电流方向由B到A
6．线圈在匀强磁场中转动时产生交变电流，下列说法正确的是（　　）
A．线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次
B．线圈每转动一周，感应电动势出现两次最大值
C．线圈平面每经过中性面时，穿过线圈的磁通量变化最快
D．线圈平面每经过中性面时，穿过线圈的磁通量达到最小值
7．一匝数为50匝的矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（　　）
A．该线圈产生交变电压的表达式为（V）
B．该线圈产生交变电压的表达式为（V）
C．在时，磁通量最大，感应电动势最大
D．在时，磁通量为0，电流方向发生改变
8．一只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所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．时刻，线圈平面与中性面垂直
B．时刻，磁通量的变化率为0
C．时刻，感应电动势达到最大
D．时刻，电流的方向开始发生改变
9．如图所示为交流发电机示意图，线圈的边连在金属滑环上，边连在滑环上，用导体做的两个电刷、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。关于其工作原理，下列分析正确的是（　　）
A．当线圈平面转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大
B．当线圈平面转到中性面时，线圈中的感应电动势最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直时，穿过线圈的磁通量的变化率最小
D．当线圈平面转到跟中性面垂直时，线圈中的感应电流最小
10．如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕位于线圈平面内垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动，t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（　　）
A．t=0时，线圈中的感应电动势最大
B．1s内电路中的电流方向改变了次
C．滑片P向下滑动时，电压表的示数不变
D．线圈匀速转动的角速度ω变大时，电流表的示数不变
二、多选题
11．关于正弦交变电流的产生过程，下列说法正确的是（　　）
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，周期内，电流一直增大
C．线圈平面与中性面垂直开始计时，2个周期内电流方向改变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
12．图中闭合金属线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是（　　）
A． B．
C． D．
13．如图，是一台旋转电枢式交流发动机的原理图，设线圈的角速度为，感应电动势和感应电流的最大值分别为和，由图可以判断下列说法正确的是（　　）
A．电流计的左端为表的正极
B．交流电的方向在图丙的位置要改变一次
C．如果从图甲开始计时，线圈产生的感应电动势表示为
D．如果从图乙开始计时，线圈产生的感应电流表示为
14．图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈绕转轴匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连），为定值电阻，线圈电阻为，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（　　）
A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中或时刻
B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中或时刻
C．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大
D．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大
15．如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′沿逆时针方向匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，线圈匝数为n，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，线圈总电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时（　　）
A．线圈中感应电流沿逆时针方向
B．线圈中的感应电动势为nBL1L2ω
C．穿过线圈的磁通量的变化率最大
D．线圈ad边所受安培力的大小为
16．两人在赤道上站立，各自手握金属绳OPO'的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t＝0时刻，则下列说法正确的是（　　）
A．电路中存在周期为T的变化电流
B．t＝0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大
C．t＝时刻，电流向左通过灵敏电流计
D．t＝时刻，回路磁通量最小，电路中电流最小
1交变电流同步测试卷参考答案
1．A
【详解】
图示位置线圈中通过的磁通量最大，线圈平面处于中性面，感应电流为零；线圈顺时针转动，在线圈中产生感应电流的方向是从a到b，通过电流表的电流，从右到左，为负方向，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．A
【详解】
A．时刻，穿过线圈平面的磁通量最大，选项A正确；
B．时刻，感应电动势最大，则穿过线圈平面的磁通量变化率最大，选项B错误；
C．线圈在磁场中转动的角速度为
选项C错误；
D．线圈中感应电动势的表达式为
选项D错误。
故选A。
3．C
【详解】
线圈在t=0时刻，线圈处于中性面位置，此时产生的感应电动势为零，形成的感应电流为零，根据楞次定律和安培定则可知在前时间内，形成的电流由a指向b，故流过电阻的电流由f到e，与规定的正方向相反。
故选C。
4．C
【详解】
A．磁通量是标量，但有正负，若从一个面穿入为正，则从该面穿出为负，线圈从中性面位置转180°的过程，穿过线圈的磁通量变化量不为零，A错误；
B．图示位置线圈与磁场平行，磁通量为零，是中性面的垂面位置，线圈中感应电流最大，B错误；
C．由右手定则可判断图示位置ab边中的感应电流方向为a→b，C正确；
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，磁通量变化率最大，D错误。
故选C。
5．B
【详解】
ABC．线圈通过图中位置瞬间，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，根据
所以感应电流也最大，通过电阻的电流瞬时值最大，AC错误B正确；
D．线圈的AB边切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流有A指向B，D错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周的过程中两次经过中性面，故电流方向改变两次，A错误；
B．当线圈平面与磁感线平行时，线圈中的磁通量最小，但此时导线切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电动势最大，线圈转动一周的过程中两次线圈平面与磁感线平行时，感应电动势出现两次最大值，B正确；
C．当线圈与磁感线垂直时，经过中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，由于没有任何一边切割磁感线，线圈中没有感应电动势产生，穿过线圈的磁通量变化最慢，CD错误。
故选B。
7．B
【详解】
由交变电流的最大值公式可知
所以，该线圈产生交变电压的表达式为（V），时，磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，因此感应电动势最小，时，磁通量为0，是与中性面垂直的平面，此时电流方向并不发生变化，只有在经过中性面电流方向才会发生变化，故选B。
8．D
【详解】
A．由图知时刻磁通量最大，线圈平面应在中性面，故A错误；
B．时刻，磁通量等于零，但的变化率达最大，感应电动势最大，故B错误；
C．时刻，磁通量最大，的变化率为零，产生电动势为零，故C错误；
D．由图可知，在时刻，磁通量达到负方向的最大值，即达到中性面，电流的方向在中性面开始发生变化，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】
A．当线圈平面转到中性面的瞬间，AB和CD边方向与磁感线方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，A正确；
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零， B错误；
CD．当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，根据法拉第电磁感应定律，则线圈中磁通量的变化率最大，则感应电动势最大，感应电流最大，故CD错误。
故选A。
10．B
【详解】
A．t=0时，线圈位于中性面位置，此时线圈中的感应电动势为零，A错误；
B．交流电的频率为
1s内电流方向改变2f次，即次，B正确；
C．滑片P向下滑动时，外电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表示数变大，C错误；
D．线圈内产生的电动势的最大值为
当线圈匀速转动的角速度ω变大时，电动势变大，电流表的示数变大，D错误。
故选B。
11．BC
【详解】
线圈转动过程中，在中性面位置，磁通量最大、电流等于零，方向改变，2个周期方向改变4次，由中性面经周期到与中性面垂直，电流逐渐增大到最大。故BC正确AD错误。
故选BC。
12．AD
【详解】
矩形线圈在匀强磁场内绕垂直磁场的轴匀速转动时，线圈中就会产生正弦式交变电流。
A．图中虽然只有一半金属线圈在磁场中，但在线圈绕固定轴转动的过程中，始终有一边切割磁感线，保证线圈在转动过程中产生的感应电动势连续，按照正弦规律变化，A正确；
B．图中固定轴与磁场方向平行，线圈转动过程中，磁通量不变，无感应电流产生，B错误；
C．图中线圈转动过程中，每个周期内只有半个周期内有感应电流，不能产生正弦式交变电流，C错误；
D．图中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且在线圈平面内的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流，D正确。
故选AD。
13．BC
【详解】
A．交流发电机产生的是交变电流，没有正负极之分，故A错误；
B．根据交变电流产生的原理，线圈每经过一次中性面，电流方向改变一次，线圈在甲、丙图中均处于中性面，故电流方向都要改变一次，故B正确；
C．如果从图甲开始计时，线圈在甲图中处于中性面，线圈产生的感应电动势表示为，故C正确；
D．如果从图乙开始计时，线圈在乙图中处于垂直于中性面，线圈产生的感应电流表示为，故D错误。
故选BC。
14．AD
【详解】
ABC．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时，磁通量最大，、边均不切割磁感线，感应电动势为0，电流为0，对应图乙中或时刻，由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化率为0， BC错误A正确；
D．、时刻感应电流最大，感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化率也最大，、边垂直切割磁感线，线圈平面与磁感线平行，磁通量最小，D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】
A．线圈在图示位置时，ad边速度方向向里，bc边速度方向向外，根据右手定则知ad边中感应电流方向为a→d，bc边中感应电流方向为c→b，线圈中感应电流沿顺时针方向，A错误；
B．线圈转至图示位置时，线圈中的感应电动势为
B正确；
C．线圈转至图示位置时，线圈平面垂直中性面，穿过线圈的磁通量的变化率最大，C正确；
D．线圈转至图示位置时，线圈ad边所受安培力的大小
得
D错误。
故选BC。
16．AD
【详解】
A．用类比法，如线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生周期性变化的交变电流，所以这个电路中存在周期为T的变化电流，则A正确；
B．由于地磁场方向等效为由南指向北，则t=0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最小为0，所以B错误；
C． t＝时刻，第一次经过水平位置，这个过程磁通量减小，由榜次定律可知，感应电流方向向右通过灵敏电流计，所以C错误；
D． t＝时刻，回路磁通量最小，电路中电流最小，故D正确。
故选AD。
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