2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册3.1交变电流 同步练习题（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册3.1交变电流 同步练习题（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 197.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-24 11:25:12 | ||
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文档简介
3.1交变电流
一、单选题
1．如图所示，属于交流电的是( )
A． B．
C． D．
2．矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图甲所示的交流电，设沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为下列哪一个图
A． B． C． D．
3．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，如图所示，穿过该线圈的磁通量随时间按正弦规律变化．则（ ）
A．t＝0时，线圈位于中性面位置
B．t＝0.5 s时，线圈中的磁通量变化率为零
C．t＝0.8 s时，线圈产生的感应电动势处于减小的过程中
D．t＝1.0 s时，线圈产生的感应电动势为零
4．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，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．磁通量的变化率达到最大值
C．通过线圈的磁通量达到最大值 D．感应电动势达到最小值
5．关于交变电流的理解，下列说法正确的是（ ）
A．大小随时间周期性变化的电流叫交变电流
B．交变电流就是正弦交变电流
C．我们的照明用电是交流电
D．电池也是提供的交变电流
6．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
二、多选题
7．下图所示的各电流不是交流电的是：（ ）
A． B．
C． D．
8．图为交流发电机的示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，两个导体电刷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的瞬间，穿过线圈的磁通量最大
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小
9．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量φ随时间 t的变化图象如图所示，则
A．在t = 0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B．在0 2×10-2 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
C．在t= 2×10-2 s时，线圈中磁通量最大，感应电动势最小
D．在t= 1× 10-2 s时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大
10．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．电流的周期为0.01 s
D．电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电
11．一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e＝10sin4πt(V)则（ ）
A．交流的频率是4πHz
B．当t＝0时线圈平面跟磁感线垂直
C．当t＝0.5时，e有最大值
D．交流电的周期是0.5s
12．下列操作符合安全用电常识的有
A．将洗衣机外壳接地 B．用铜丝代替保险丝
C．将易燃物远离正在工作的电暖气或者热水壶 D．把多个大功率电器同时接入一个额定电流较小的插座上
13．关于交变电流与直流电的说法中，正确的是（ ）
A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流
B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变
C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化
三、填空题
14．为了防止静电的危害，富兰克林通过一系列实验，发现了_______放电现象，并且在1753年发明了避雷针．电荷的_____形成电流；大小和____随时间发生周期性变化的电流叫交流电．
15．如图所示，100匝的线框abcd在图示磁场（匀强磁场）中匀速转动，角速度为ω，其电动势的瞬时值为e=100cos100πtV，那么感应电动势的最大值为________，当从图示位置转过60°角时线圈中的感应电动势为________，此时穿过线圈的磁通量的变化率为________．
16．如图为交流发电机的工作原理图，经过0.05s线框从图示位置匀速转过90°，图示位置线框中的感应电流_______(选填最大或最小)，该发电机产生的交流电的频率为_______Hz.
四、解答题
17．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100 匝，转速为 r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb，
（1）则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？
（2）当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？
18．某一交变电流的电动势随时间变化的规律如图所示
(1)根据图像判断线圈在何处时开始计时？
(2)在横轴上已标出的时刻中，线圈在哪些时刻处于与磁场方向垂直的位置？
(3)，时刻线圈分别处于与中性面的夹角为多大处？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
交流电是指电流的大小和方向均随时间做周期性变化的电流；由图可知，符合条件的只有C；故选C．
2．A
【解析】由图可知，t1时刻感应电动势最大，此时线圈处于垂直中性面位置。根据右手定则可以判定A图ab中的电流从a流向b，与规定的正方向一致，故A正确，BCD错误。
故选：A
3．B
【详解】
A．t＝0时，磁通量最小为零，所以磁场与线圈平行，线圈位于与中性面垂直的位置，A错误
B．图像的斜率表示磁通量的变化率，，t＝0.5 s时，斜率为零，磁通量变化率为零，B正确
C.．t＝0.8 s时，线圈处于斜率变大的过程中，所以感应电动势处于增大的过程中，C错误
D．t＝1.0 s时，磁通量为零，但是斜率不为零，感应电动势不为零，D错误
4．B
【解析】
【详解】
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；
5．C
【解析】
【详解】
大小和方向随时间周期性变化的电流叫交变电流，选项A错误；正弦交变电流是交流电的一种，并非交变电流就是正弦交变电流，选项B错误；我们的照明用电是正弦交流电，选项C正确；电池提供的是恒定不变的稳恒电流，选项D错误；故选C.
6．D
【解析】
【详解】
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，产生的正弦式交流电，故A错误；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，若从中性面计时，则产生按正弦规律变化的电流，若从垂直中性面计时，则按余弦规律变化的电流，都是交流电，但交流电不一定是正余弦规律变化的，故BC错误；交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，故D正确；故选D．
7．BD
【分析】
大小方向均随时间做周期性变化的电流为交流电；而方向不变的电流为直流电．
【详解】
由图可知，AC中的电流的大小和方向都不断变化，故电流为交流电；B中的电流的大小时刻在变，但是电流的方向不变，故电流为直流电；D中的电流的大小和方向都不变，故电流也为直流电；故选BD.．
8．AC
【详解】
A、当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零,，感应电动势为零，线圈中的感应电流为零，故A正确，B错误．
B、当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，故C正确，D错误．
故选A、C
9．CD
【详解】
A．t=0时刻，线圈中磁通量最大，线圈与磁场垂直，磁通量的变化率最小，感应电动势最小，故A错误。
B．在0～2×10-2s时间内，磁通量的变化量不为零，则线圈中感应电动势的平均值不为零，故B错误。
C．在t=2×10-2s时刻，线圈中磁通量最大，线圈与磁场垂直，磁通量的变化率最小，感应电动势最小，故C正确。
D．在t=1×10-2s时，线圈中磁通量为零，最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故D正确。
故选CD。
10．AC
【解析】
【分析】
电流的大小和方向都随时间成周期性变化的电流为交流电，由图象可以看出电流的最大值和周期．
【详解】
电流的大小和方向都随时间成周期性变化的电流为交流电，由图象可知：电流的大小变化，方向始终为正，不发生变化变，所以是直流电，电流周期为0.01s，AC正确．
11．BD
【详解】
A. 交流电动势e=10sin4πt（V），交流的频率
故A项错误；
B. 当t=0时e=0，此时线圈处在中性面上，即线圈平面跟磁感线垂直，故B项正确；
C. 当t=0.5时，e=0，故C错误；
D. 交流电的周期
故D项正确。
12．AC
【解析】
【详解】
洗衣机的金属外壳要接地，这样可防止金属外壳漏电时发生触电事故，故A正确；用铜丝代替保险丝，由于铜的熔点高，当电路中电流过大时，铜丝不能自动熔断，起不到保险作用，故B错误；为了防止引发火灾，应将易燃物远离正在工作的电暖气或者热水壶，故C正确；插座上同时接入多个大功率用电器，使用的电器总功率过大，会使电路中电流过大，引起保险丝的熔断，故D错误。
13．BD
【详解】
如果电流大小做周期性变化，但是方向不变，则不是交变电流，选项A错误；直流电的大小可以变化，但方向一定不变，选项B正确；交变电流不一定是按正弦或余弦规律变化的，选项C错误；交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化，选项D正确.
14．尖端 定向移动 方向
【详解】
为了防止静电的危害，富兰克林通过一系列实验，发现了尖端放电现象，并且在1753年发明了避雷针．电荷的定向移动形成电流；大小和方向随时间发生周期性变化的电流叫交流电.
15．100V 50V 0.5Wb/s
【分析】
根据感应电动势的瞬时值表达式分与法拉第电磁感应定律析答题．
【详解】
由可知，感应电动势的最大值为100V，当从图示位置转过60°角时，，线圈中的感应电动势为50V，由
可知，此时穿过线圈的磁通量的变化率为：
【点睛】
本题考查了求感应电动势最大值、瞬时值、磁通量变化率问题，记住并灵活应用交变电流的瞬时值表达式即可正确解题．
16．最大 5
【详解】
图示位置，线圈平面与磁场方向平行时，线圈中的电流最大；经过0.05s线框从图示位置匀速转过90°，周期为：T=0.05×4=0.2s．因此交流电的频率为：f==5Hz；
点睛：交变电流部分实质是电磁感应、电路、磁场等知识的实际应用．对于感应电动势可根据法拉第电磁感应定律理解．
17．
【详解】
由题意知穿过线圈的磁通量的最大值为：
线圈转动的加速度为：
线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故：
感应电动势瞬时值表达式：
当线圈平面与中性面夹角为时，即，所以可求此时的感应电动势为：
18．(1)中性面位置；(2)0、、、；(3)45°，90°。
【详解】
(1)图像为正弦函数图像，说明是从线圈位于中性面位置开始计时的，此时，穿过线圈的磁通量最大，而线圈内的感应电动势为零；
(2)当线圈处于与磁场方向垂直的位置（即中性面）时，，所以在0、、、时刻线圈与磁场方向垂直；
(3)由图像知，中；当时，，有：
当时，，有：
。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图所示，属于交流电的是( )
A． B．
C． D．
2．矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图甲所示的交流电，设沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为下列哪一个图
A． B． C． D．
3．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，如图所示，穿过该线圈的磁通量随时间按正弦规律变化．则（ ）
A．t＝0时，线圈位于中性面位置
B．t＝0.5 s时，线圈中的磁通量变化率为零
C．t＝0.8 s时，线圈产生的感应电动势处于减小的过程中
D．t＝1.0 s时，线圈产生的感应电动势为零
4．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，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．磁通量的变化率达到最大值
C．通过线圈的磁通量达到最大值 D．感应电动势达到最小值
5．关于交变电流的理解，下列说法正确的是（ ）
A．大小随时间周期性变化的电流叫交变电流
B．交变电流就是正弦交变电流
C．我们的照明用电是交流电
D．电池也是提供的交变电流
6．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
二、多选题
7．下图所示的各电流不是交流电的是：（ ）
A． B．
C． D．
8．图为交流发电机的示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，两个导体电刷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的瞬间，穿过线圈的磁通量最大
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小
9．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量φ随时间 t的变化图象如图所示，则
A．在t = 0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B．在0 2×10-2 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
C．在t= 2×10-2 s时，线圈中磁通量最大，感应电动势最小
D．在t= 1× 10-2 s时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大
10．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．电流的周期为0.01 s
D．电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电
11．一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e＝10sin4πt(V)则（ ）
A．交流的频率是4πHz
B．当t＝0时线圈平面跟磁感线垂直
C．当t＝0.5时，e有最大值
D．交流电的周期是0.5s
12．下列操作符合安全用电常识的有
A．将洗衣机外壳接地 B．用铜丝代替保险丝
C．将易燃物远离正在工作的电暖气或者热水壶 D．把多个大功率电器同时接入一个额定电流较小的插座上
13．关于交变电流与直流电的说法中，正确的是（ ）
A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流
B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变
C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化
三、填空题
14．为了防止静电的危害，富兰克林通过一系列实验，发现了_______放电现象，并且在1753年发明了避雷针．电荷的_____形成电流；大小和____随时间发生周期性变化的电流叫交流电．
15．如图所示，100匝的线框abcd在图示磁场（匀强磁场）中匀速转动，角速度为ω，其电动势的瞬时值为e=100cos100πtV，那么感应电动势的最大值为________，当从图示位置转过60°角时线圈中的感应电动势为________，此时穿过线圈的磁通量的变化率为________．
16．如图为交流发电机的工作原理图，经过0.05s线框从图示位置匀速转过90°，图示位置线框中的感应电流_______(选填最大或最小)，该发电机产生的交流电的频率为_______Hz.
四、解答题
17．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100 匝，转速为 r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb，
（1）则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？
（2）当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？
18．某一交变电流的电动势随时间变化的规律如图所示
(1)根据图像判断线圈在何处时开始计时？
(2)在横轴上已标出的时刻中，线圈在哪些时刻处于与磁场方向垂直的位置？
(3)，时刻线圈分别处于与中性面的夹角为多大处？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
交流电是指电流的大小和方向均随时间做周期性变化的电流；由图可知，符合条件的只有C；故选C．
2．A
【解析】由图可知，t1时刻感应电动势最大，此时线圈处于垂直中性面位置。根据右手定则可以判定A图ab中的电流从a流向b，与规定的正方向一致，故A正确，BCD错误。
故选：A
3．B
【详解】
A．t＝0时，磁通量最小为零，所以磁场与线圈平行，线圈位于与中性面垂直的位置，A错误
B．图像的斜率表示磁通量的变化率，，t＝0.5 s时，斜率为零，磁通量变化率为零，B正确
C.．t＝0.8 s时，线圈处于斜率变大的过程中，所以感应电动势处于增大的过程中，C错误
D．t＝1.0 s时，磁通量为零，但是斜率不为零，感应电动势不为零，D错误
4．B
【解析】
【详解】
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；
5．C
【解析】
【详解】
大小和方向随时间周期性变化的电流叫交变电流，选项A错误；正弦交变电流是交流电的一种，并非交变电流就是正弦交变电流，选项B错误；我们的照明用电是正弦交流电，选项C正确；电池提供的是恒定不变的稳恒电流，选项D错误；故选C.
6．D
【解析】
【详解】
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，产生的正弦式交流电，故A错误；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，若从中性面计时，则产生按正弦规律变化的电流，若从垂直中性面计时，则按余弦规律变化的电流，都是交流电，但交流电不一定是正余弦规律变化的，故BC错误；交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，故D正确；故选D．
7．BD
【分析】
大小方向均随时间做周期性变化的电流为交流电；而方向不变的电流为直流电．
【详解】
由图可知，AC中的电流的大小和方向都不断变化，故电流为交流电；B中的电流的大小时刻在变，但是电流的方向不变，故电流为直流电；D中的电流的大小和方向都不变，故电流也为直流电；故选BD.．
8．AC
【详解】
A、当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零,，感应电动势为零，线圈中的感应电流为零，故A正确，B错误．
B、当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，故C正确，D错误．
故选A、C
9．CD
【详解】
A．t=0时刻，线圈中磁通量最大，线圈与磁场垂直，磁通量的变化率最小，感应电动势最小，故A错误。
B．在0～2×10-2s时间内，磁通量的变化量不为零，则线圈中感应电动势的平均值不为零，故B错误。
C．在t=2×10-2s时刻，线圈中磁通量最大，线圈与磁场垂直，磁通量的变化率最小，感应电动势最小，故C正确。
D．在t=1×10-2s时，线圈中磁通量为零，最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故D正确。
故选CD。
10．AC
【解析】
【分析】
电流的大小和方向都随时间成周期性变化的电流为交流电，由图象可以看出电流的最大值和周期．
【详解】
电流的大小和方向都随时间成周期性变化的电流为交流电，由图象可知：电流的大小变化，方向始终为正，不发生变化变，所以是直流电，电流周期为0.01s，AC正确．
11．BD
【详解】
A. 交流电动势e=10sin4πt（V），交流的频率
故A项错误；
B. 当t=0时e=0，此时线圈处在中性面上，即线圈平面跟磁感线垂直，故B项正确；
C. 当t=0.5时，e=0，故C错误；
D. 交流电的周期
故D项正确。
12．AC
【解析】
【详解】
洗衣机的金属外壳要接地，这样可防止金属外壳漏电时发生触电事故，故A正确；用铜丝代替保险丝，由于铜的熔点高，当电路中电流过大时，铜丝不能自动熔断，起不到保险作用，故B错误；为了防止引发火灾，应将易燃物远离正在工作的电暖气或者热水壶，故C正确；插座上同时接入多个大功率用电器，使用的电器总功率过大，会使电路中电流过大，引起保险丝的熔断，故D错误。
13．BD
【详解】
如果电流大小做周期性变化，但是方向不变，则不是交变电流，选项A错误；直流电的大小可以变化，但方向一定不变，选项B正确；交变电流不一定是按正弦或余弦规律变化的，选项C错误；交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化，选项D正确.
14．尖端 定向移动 方向
【详解】
为了防止静电的危害，富兰克林通过一系列实验，发现了尖端放电现象，并且在1753年发明了避雷针．电荷的定向移动形成电流；大小和方向随时间发生周期性变化的电流叫交流电.
15．100V 50V 0.5Wb/s
【分析】
根据感应电动势的瞬时值表达式分与法拉第电磁感应定律析答题．
【详解】
由可知，感应电动势的最大值为100V，当从图示位置转过60°角时，，线圈中的感应电动势为50V，由
可知，此时穿过线圈的磁通量的变化率为：
【点睛】
本题考查了求感应电动势最大值、瞬时值、磁通量变化率问题，记住并灵活应用交变电流的瞬时值表达式即可正确解题．
16．最大 5
【详解】
图示位置，线圈平面与磁场方向平行时，线圈中的电流最大；经过0.05s线框从图示位置匀速转过90°，周期为：T=0.05×4=0.2s．因此交流电的频率为：f==5Hz；
点睛：交变电流部分实质是电磁感应、电路、磁场等知识的实际应用．对于感应电动势可根据法拉第电磁感应定律理解．
17．
【详解】
由题意知穿过线圈的磁通量的最大值为：
线圈转动的加速度为：
线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故：
感应电动势瞬时值表达式：
当线圈平面与中性面夹角为时，即，所以可求此时的感应电动势为：
18．(1)中性面位置；(2)0、、、；(3)45°，90°。
【详解】
(1)图像为正弦函数图像，说明是从线圈位于中性面位置开始计时的，此时，穿过线圈的磁通量最大，而线圈内的感应电动势为零；
(2)当线圈处于与磁场方向垂直的位置（即中性面）时，，所以在0、、、时刻线圈与磁场方向垂直；
(3)由图像知，中；当时，，有：
当时，，有：
。答案第1页，共2页
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