3.1 交变电流 同步练习题（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.1 交变电流 同步练习题（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 393.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-21 05:27:20 | ||
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文档简介
3.1 交变电流
一、单选题
1．如图所示，交流发电机内矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为零
B．图示时刻穿过线圈磁通量最大，感应电动势最大
C．线圈从图示时刻转过90°时，磁通量变化最快
D．线圈在图示时刻，磁通量变化最快
2．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中感生电动势e随时间的变化规律如图，下面说法正确的是（ ）
A．时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
B．时通过线圈的磁通量为零
C．时刻通过线圈的磁通量的变化率最大
D．每当感应电流的方向改变时，通过线圈的磁通量的绝对值为最大
3．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Im。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c→d
4．如图所示，面积均为S的单匝线圈（A、C、D均绕其对称轴，B绕中心轴）在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦式交流电动势的是（ ）
A． B．
C． D．
5．图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接一只电阻为的灯泡，不计电路的其他电阻，则（ ）
A．时线圈平面与中性面垂直
B．每秒钟内电流方向改变100次
C．灯泡两端的电压为
D．线圈的转速为
6．下列电流随时间变化的图像中，属于交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
7．下列各图中哪些情况线圈中无交变电流产生（ ）
A． B．
C． D．
8．线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，则（ ）
A．线圈位于中性面时，感应电动势最大
B．当线圈通过中性面时，感应电流方向将改变
C．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电流也为零
D．当线圈转过一周时，感应电流方向改变一次
9．如图边界PQ的右侧区域内，存在着磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面的匀强磁场。边长为l的正方形金属线框由粗细均匀同种材料制成，ab刚好位于边界PQ上，现使线框绕过边界PQ转轴匀速转动，角速度为，如图所示，则在ad边开始转入磁场的瞬间cd两端的电势差为（ ）
A． B．
C． D．
10．交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面垂直时，下列说法正确的是（ ）
A．电流将改变方向
B．磁场方向和线圈平面垂直
C．线圈中产生的感应电动势最大
D．穿过线圈的磁通量最大
11．在匀强磁场中，一正方形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动时，产生的电动势随时间变化的规律为。如果将线框的边长变为原来的2倍，转速变为原来的，其他条件不变，则电动势随时间变化的规律为（ ）
A． B．
C． D．
12．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，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．电流的周期是0.2s，最大值是0.2A
D．电流做周期性变化，是交流电
二、填空题
13．如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）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，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。
（1）图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量___________，磁通量变化率___________（填“最大”或“零”）。
（2）从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是___________（填“i=Imsinωt”填“i=Imcos ωt”）。
（3）当线圈转到图（c）位置时，感应电流___________ （填“最小”或“最大”），且感应电流方向___________ （填“改变”或“不改变”）。
（4）当线圈转到图（d）位置时，感应电动势___________（填“最小”或“最大”），ab边感应电流方向为___________（填“a→b”或“b→a”）。
14．在线圈平面_____于磁感线时，线圈中没有电流，这样的位置叫____．线圈平面每经过这个面一次，感应电流的方向就要改变____次．线圈转动一周，感应电流的方向改变___________次．
15．如图是一种风速仪示意图，试回答下列问题：
（1）有水平风吹来时磁体如何转动？(自上往下看)_______________________.
（2）电流计示数变小，其风速就变_____________．
三、解答题
16．假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则：
（1）线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？
（2）线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？
17．如图所示，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，边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度匀速转动。在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。
试卷第页，共页
试卷第1页，共6页
参考答案：
1．D
【详解】
AB．图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为最大，AB错误；
C．线圈从图示时刻转过90°时，线圈平面与磁场垂直，线圈的竖直边切割磁感线的有效速度最小，感应电动势为零，由
可知，磁通量变化最慢，C错误；
D．线圈在图示时刻，线圈的竖直边切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，磁通量变化最快，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．t2时刻线圈的感应电动势最大，通过线圈的磁通量绝对值为零，但变化率最大，故A错误；
BC．t3时刻线圈的感应电动势为零，通过线圈的磁通量变化率为零，但磁通量绝对值最大，故BC错误；
D．每当感应电流的方向改变时，线圈平面位于中性面，通过线圈的磁通量的绝对值为最大，故D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零，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，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，C错误；
D．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c，D错误。
故选A。
4．A
【详解】
由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e=BSωsinωt，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误；
故选A。
5．B
【详解】
A．由图乙可知，时感应电动势为0，处于中性面上，故A错误；
B．由题图乙可知周期T=0.02s，线框每转一周，电流方向改变两次，每秒电流方向改变100次，故B正确；
C．由题图乙可知交流电电动势的最大值是，有效值为
灯泡两端的电压为
故C错误；
D．由图象乙可知交流电周期T=0.02s，所以线圈的转速为
故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
交变电流是大小和方向随时间周期性变化，ABD不属于交变电流，C属于交流电。
故选C。
7．A
【详解】
A．当线圈转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，则线圈中不会出现感应电流。故A项符合题意；
BCD．当线圈转动时，穿过线圈的磁通量发生周期性变化，则线圈中会出现感应电流，且为交变电流。故B、C、D不符合题意。
故选A。
8．B
【详解】
A．中性面上磁通量的变化率为零；故感应电动势为0；故A错误；
B．线圈每经过一次中性面，感应电流方向将改变一次；故B正确；
C．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈处于与中性面相互垂直的位置，此时感应电流最大；故C错误；
D．线圈每经一次中性面，电流方向改变一次；当线圈转过一周时，感应电流方向改变两次；故D错误；
故选B。
9．D
【详解】
当边刚转入磁场时，部分切割磁感线，切割长度为、两个端点间的距离，感应电动势大小
由右手定则知，边中电流方向为，故点电势比点高；设线框每个边的电阻为，、两点间的电势差为
故
故D正确。
10．C
【详解】
线圈转到线圈平面与中性面垂直的位置时，磁场方向与线圈平面平行，穿过线圈的磁通量为零，电动势和电流均达到最大值，电流方向不变，故ABD错误，C正确。
故选C。
11．D
【详解】
线框中产生的电动势的最大值
将线框的边长变为原来的2倍，转速变为原来的后，角速度变为，电动势的最大值变为，则电动势随时间变化的规律为
故选D。
12．A
【详解】
ABD．由图象可知，电流的方向不变，而大小作周期性变化，所以不是交流电，而是直流电，但不是恒定直流，故A正确，BD错误；
C．电流的周期是0.01s，最大值是0.2A，故C错误。
故选A。
13． 最大 零 i=Imcosωt 最小 改变 最大 b→a
【详解】
（1）图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，磁通量变化率为零。
（2）从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i=Imcos ωt。
（3）当线圈转到图（c）位置时为中性面，感应电流为零，最小，且感应电流方向发生改变。
（4）当线圈转到图（d）位置时，磁通量变化率最大，此时感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a。
14． 垂直 中性面 1次 2次
【详解】
试题分析：在线圈平面垂直于磁感线时，线圈中没有电流，这样的位置叫中性面．线圈平面每经过这个面一次，感应电流的方向就要改变1次．线圈转动一周，感应电流的方向改变2次．
考点：交流电的产生及变化规律
15． 逆时针转动(填“逆时针”也可以) 小
【详解】
试题分析：（1）有水平风吹来时磁体将逆时针运动
（2）磁铁转动，导致穿过线圈的磁通量发生周期性变化，故产生交变电流，转动速度越大，电流计示数越大，所以电流计示数减小，则磁铁转动变慢，风速减小
考点：考查额风速仪原理
点评：磁铁转动，导致穿过线圈的磁通量发生周期性变化，故产生交变电流，
16．（1）见解析；（2）见解析
【详解】
（1）根据右手定则可知各个过程的电流方向为
转动过程 电流方向
甲→乙 B→A→D→C
乙→丙 B→A→D→C
丙→丁 A→B→C→D
丁→甲 A→B→C→D
（2）线圈转到乙或丁位置时线圈中的感应电流最大。线圈转到甲或丙位置时线圈中感应电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面。
17．；
【详解】
图中的位置，线框的向右的磁通量增大，感应电流的磁场才方向向左，所以感应电流的方向为K→N→M→L→K，如图
从垂直中性面开始计时感应电动势的瞬时表达式为
当线圈平面与垂直中性面夹角为30°时，即
则
试卷第页，共页
试卷第1页，共1页
一、单选题
1．如图所示，交流发电机内矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为零
B．图示时刻穿过线圈磁通量最大，感应电动势最大
C．线圈从图示时刻转过90°时，磁通量变化最快
D．线圈在图示时刻，磁通量变化最快
2．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中感生电动势e随时间的变化规律如图，下面说法正确的是（ ）
A．时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
B．时通过线圈的磁通量为零
C．时刻通过线圈的磁通量的变化率最大
D．每当感应电流的方向改变时，通过线圈的磁通量的绝对值为最大
3．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Im。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c→d
4．如图所示，面积均为S的单匝线圈（A、C、D均绕其对称轴，B绕中心轴）在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦式交流电动势的是（ ）
A． B．
C． D．
5．图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接一只电阻为的灯泡，不计电路的其他电阻，则（ ）
A．时线圈平面与中性面垂直
B．每秒钟内电流方向改变100次
C．灯泡两端的电压为
D．线圈的转速为
6．下列电流随时间变化的图像中，属于交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
7．下列各图中哪些情况线圈中无交变电流产生（ ）
A． B．
C． D．
8．线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，则（ ）
A．线圈位于中性面时，感应电动势最大
B．当线圈通过中性面时，感应电流方向将改变
C．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电流也为零
D．当线圈转过一周时，感应电流方向改变一次
9．如图边界PQ的右侧区域内，存在着磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面的匀强磁场。边长为l的正方形金属线框由粗细均匀同种材料制成，ab刚好位于边界PQ上，现使线框绕过边界PQ转轴匀速转动，角速度为，如图所示，则在ad边开始转入磁场的瞬间cd两端的电势差为（ ）
A． B．
C． D．
10．交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面垂直时，下列说法正确的是（ ）
A．电流将改变方向
B．磁场方向和线圈平面垂直
C．线圈中产生的感应电动势最大
D．穿过线圈的磁通量最大
11．在匀强磁场中，一正方形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动时，产生的电动势随时间变化的规律为。如果将线框的边长变为原来的2倍，转速变为原来的，其他条件不变，则电动势随时间变化的规律为（ ）
A． B．
C． D．
12．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，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．电流的周期是0.2s，最大值是0.2A
D．电流做周期性变化，是交流电
二、填空题
13．如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）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，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。
（1）图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量___________，磁通量变化率___________（填“最大”或“零”）。
（2）从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是___________（填“i=Imsinωt”填“i=Imcos ωt”）。
（3）当线圈转到图（c）位置时，感应电流___________ （填“最小”或“最大”），且感应电流方向___________ （填“改变”或“不改变”）。
（4）当线圈转到图（d）位置时，感应电动势___________（填“最小”或“最大”），ab边感应电流方向为___________（填“a→b”或“b→a”）。
14．在线圈平面_____于磁感线时，线圈中没有电流，这样的位置叫____．线圈平面每经过这个面一次，感应电流的方向就要改变____次．线圈转动一周，感应电流的方向改变___________次．
15．如图是一种风速仪示意图，试回答下列问题：
（1）有水平风吹来时磁体如何转动？(自上往下看)_______________________.
（2）电流计示数变小，其风速就变_____________．
三、解答题
16．假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则：
（1）线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？
（2）线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？
17．如图所示，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，边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度匀速转动。在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。
试卷第页，共页
试卷第1页，共6页
参考答案：
1．D
【详解】
AB．图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为最大，AB错误；
C．线圈从图示时刻转过90°时，线圈平面与磁场垂直，线圈的竖直边切割磁感线的有效速度最小，感应电动势为零，由
可知，磁通量变化最慢，C错误；
D．线圈在图示时刻，线圈的竖直边切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，磁通量变化最快，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．t2时刻线圈的感应电动势最大，通过线圈的磁通量绝对值为零，但变化率最大，故A错误；
BC．t3时刻线圈的感应电动势为零，通过线圈的磁通量变化率为零，但磁通量绝对值最大，故BC错误；
D．每当感应电流的方向改变时，线圈平面位于中性面，通过线圈的磁通量的绝对值为最大，故D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零，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，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，C错误；
D．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c，D错误。
故选A。
4．A
【详解】
由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e=BSωsinωt，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误；
故选A。
5．B
【详解】
A．由图乙可知，时感应电动势为0，处于中性面上，故A错误；
B．由题图乙可知周期T=0.02s，线框每转一周，电流方向改变两次，每秒电流方向改变100次，故B正确；
C．由题图乙可知交流电电动势的最大值是，有效值为
灯泡两端的电压为
故C错误；
D．由图象乙可知交流电周期T=0.02s，所以线圈的转速为
故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
交变电流是大小和方向随时间周期性变化，ABD不属于交变电流，C属于交流电。
故选C。
7．A
【详解】
A．当线圈转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，则线圈中不会出现感应电流。故A项符合题意；
BCD．当线圈转动时，穿过线圈的磁通量发生周期性变化，则线圈中会出现感应电流，且为交变电流。故B、C、D不符合题意。
故选A。
8．B
【详解】
A．中性面上磁通量的变化率为零；故感应电动势为0；故A错误；
B．线圈每经过一次中性面，感应电流方向将改变一次；故B正确；
C．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈处于与中性面相互垂直的位置，此时感应电流最大；故C错误；
D．线圈每经一次中性面，电流方向改变一次；当线圈转过一周时，感应电流方向改变两次；故D错误；
故选B。
9．D
【详解】
当边刚转入磁场时，部分切割磁感线，切割长度为、两个端点间的距离，感应电动势大小
由右手定则知，边中电流方向为，故点电势比点高；设线框每个边的电阻为，、两点间的电势差为
故
故D正确。
10．C
【详解】
线圈转到线圈平面与中性面垂直的位置时，磁场方向与线圈平面平行，穿过线圈的磁通量为零，电动势和电流均达到最大值，电流方向不变，故ABD错误，C正确。
故选C。
11．D
【详解】
线框中产生的电动势的最大值
将线框的边长变为原来的2倍，转速变为原来的后，角速度变为，电动势的最大值变为，则电动势随时间变化的规律为
故选D。
12．A
【详解】
ABD．由图象可知，电流的方向不变，而大小作周期性变化，所以不是交流电，而是直流电，但不是恒定直流，故A正确，BD错误；
C．电流的周期是0.01s，最大值是0.2A，故C错误。
故选A。
13． 最大 零 i=Imcosωt 最小 改变 最大 b→a
【详解】
（1）图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，磁通量变化率为零。
（2）从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i=Imcos ωt。
（3）当线圈转到图（c）位置时为中性面，感应电流为零，最小，且感应电流方向发生改变。
（4）当线圈转到图（d）位置时，磁通量变化率最大，此时感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a。
14． 垂直 中性面 1次 2次
【详解】
试题分析：在线圈平面垂直于磁感线时，线圈中没有电流，这样的位置叫中性面．线圈平面每经过这个面一次，感应电流的方向就要改变1次．线圈转动一周，感应电流的方向改变2次．
考点：交流电的产生及变化规律
15． 逆时针转动(填“逆时针”也可以) 小
【详解】
试题分析：（1）有水平风吹来时磁体将逆时针运动
（2）磁铁转动，导致穿过线圈的磁通量发生周期性变化，故产生交变电流，转动速度越大，电流计示数越大，所以电流计示数减小，则磁铁转动变慢，风速减小
考点：考查额风速仪原理
点评：磁铁转动，导致穿过线圈的磁通量发生周期性变化，故产生交变电流，
16．（1）见解析；（2）见解析
【详解】
（1）根据右手定则可知各个过程的电流方向为
转动过程 电流方向
甲→乙 B→A→D→C
乙→丙 B→A→D→C
丙→丁 A→B→C→D
丁→甲 A→B→C→D
（2）线圈转到乙或丁位置时线圈中的感应电流最大。线圈转到甲或丙位置时线圈中感应电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面。
17．；
【详解】
图中的位置，线框的向右的磁通量增大，感应电流的磁场才方向向左，所以感应电流的方向为K→N→M→L→K，如图
从垂直中性面开始计时感应电动势的瞬时表达式为
当线圈平面与垂直中性面夹角为30°时，即
则
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