3.1交变电流基础巩固练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.1交变电流基础巩固练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 702.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-23 08:29:27 | ||
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文档简介
3.1交变电流基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，是交流发电机的发电过程，线圈的AB边和CD边分别连在金属滑环K和L上，电刷E和F分别压在滑环K和L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。两磁极之间的磁场视为匀强磁场，A为理想交流电流表，R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。在线圈绕OO'轴逆时针匀速转动的过程中（甲、丙位置线圈平面竖直，乙、丁位置线圈平面水平），下列说法错误的是（ ）
A．线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量的变化率为零
B．线圈转到图甲和图丙位置时，交流电流表的示数为零
C．线圈转到图乙和图丁位置时，流经电阻R的电流方向相反
D．线圈转动一周，R和r上产生的焦耳热之比为R：r
2．如图所示，为线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流随时间变化规律，下列说法中正确的是（ ）
A．时刻线圈处于中性面
B．时刻线圈与磁场方向平行
C．时刻线圈的磁通量变化率最大
D．时刻线圈的磁通量为零
3．如图所示的四个装置中，与发电机工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
4．一交变电流的图像如图所示，则该交变电流的有效值为（ ）
A． B． C． D．
5．如图甲和图乙是交流发电机的示意图，线圈ABCD在匀强磁场中匀速转动。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大
B．图乙中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大
C．图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
D．图乙中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
6．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
7．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的电动势随时间变化的图象如图所示，则下列说法中正确的是
A．t=0时刻线圈平面在中性面
B．t=0.01秒时刻，Ф的变化率最大
C．t=0.02秒时刻，线圈的磁通量为零
D．该线圈相应磁通量图象如图所示
8．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )
A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流
B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势
C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d
D．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力
9．矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,线圈跟中性面重合的瞬间,下列说法中正确的是 ( )
A．线圈中的磁通量为零 B．线圈中的感应电动势最大
C．线圈的每一边都不切割磁感线 D．线圈所受到的磁场力不为零
10．如图所示是实验室的手摇发电机给小灯泡供电的装置示意图．在匀速转动手柄的过程中，小灯泡会周期性的闪亮．以下判断正确的是
A．图示位置线框中产生的感应电动势最大
B．若增大手摇发电机的转速，灯泡亮度将不变
C．若增大手摇发电机的转速，灯泡闪亮的频率将变大
D．小灯泡周期性闪亮的主要原因是电路接触不良
11．某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（ ）
A．t1时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零
C．t3时刻，线圈中的感应电动势达最大值
D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值
12．如图甲所示是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示.以下判断正确的是( )
A．线圈转动的转速为25 r/s
B．电流表的示数为10 A
C．1 s内线圈中电流方向改变了50次
D．t=0.01 s时线圈平面与中性面重合
13．如图所示，下列电流的大小和方向都随时间变化，其中属于直流电的是（ ）
A． B．
C． D．
14．图中A、B、C是三相交流电源的三根相线，O是中线，电源的相电压为220V，L1、L2、L3是三个“220V，60W”的灯泡，开关K1断开，K2、K3闭合，由于某种原因，电源中线在图中O′处断了，那么L2和L3两灯泡将（ ）
A．立刻熄灭 B．变得比原来亮一些 C．变得比原来暗一些 D．保持亮度不变
15．矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交变电流．在如图所示位置时，下列关于穿过线框的磁通量与线框中产生的感应电动势的大小的说法正确的是（ ）
A．磁通量最大，感应电动势最小
B．磁通量最大，感应电动势最大
C．磁通量最小，感应电动势最大
D．磁通量最小，感应电动势最小
二、填空题（共4题）
16．我们的家庭用电是__________电（填“交流”或“直流”）。
17．交流发电机
1.主要构造：_________和_________。
2.分类
（1）旋转电枢式发电机：_________转动，_________不动。
（2）旋转磁极式发电机：_________转动，_________不动。
18．某实验小组开展“正（余）弦规律交变电流产生”的实验．
（1）实验过程中某时刻，线圈转到如图所示位置，形成图中所示感应电流方向，则沿OO′轴方向看线框是_____方向转动（填“顺时针”或者“逆时针”）；
（2）当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量______（填“最大”或“最小”），线圈中的电流_____（填“最大”或“最小”），线圈转动一周电流方向改变____次．
19．示波器面板如图所示，图甲图为一信号源。
（1）若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形（正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图像如图乙所示），应将信号源的a端与示波器面板上的___________接线柱相连，b端与___________接线柱相连。
（2）若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的___________旋钮；要使此波形横向展宽，应调节___________旋钮。
三、综合题（共4题）
20．一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻为R=4Ω，线圈在磁感应强度为T的匀强磁场中以300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的最大值。
（2） 线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
（3）线圈从开始计时经s时，线圈中电流的瞬时值。
21．如图所示，空间存在一水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为，一阻值、面积的U形框通过M、N两点处的电刷与一标有“6V 12W”的纯电阻用电器L相连接，现以U形框所在平面与磁场平行时作为0时刻，让U形框以恒定的角速度绕M、N所在直线做匀速圆周运动。
(1)求U形框中产生的感应电动势的瞬时值的表达式；
(2)从0时刻开始，U形框转过个周期的过程中流过用电器的电荷量为多少？该电荷量与U形框的角速度大小是否有关？
(3)用电器L能否正常工作？如果能请写出必要的计算过程，如果不能求用电器消耗的实际功率。
22．在如图甲所示区域(图中直角坐标系Oxy的一、三象限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B，半径为l，圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R.
(1)求线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f；
(2)在图乙中画出线框在一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象(规定与图中线框的位置相应的时刻为t=0)
23．图甲是交流发电机的模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示，已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动(只考虑单匝线圈)．
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式．
参考答案
1．B
2．C
3．B
4．D
5．C
6．B
7．C
8．A
9．C
10．C
11．D
12．B
13．C
14．C
15．C
16．交流
17．电枢 磁体 电枢 磁极 磁极 电枢
18．顺时针 最大 最小 2
19．Y输入 地 竖直位移 X增益
20．（1）50V；（2）e=50sin10πt（V）；（3）
21．(1)；(2)，无关；(3)不能，
22．（1）， （2）
23．（1） （2）
一、选择题（共15题）
1．如图所示，是交流发电机的发电过程，线圈的AB边和CD边分别连在金属滑环K和L上，电刷E和F分别压在滑环K和L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。两磁极之间的磁场视为匀强磁场，A为理想交流电流表，R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。在线圈绕OO'轴逆时针匀速转动的过程中（甲、丙位置线圈平面竖直，乙、丁位置线圈平面水平），下列说法错误的是（ ）
A．线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量的变化率为零
B．线圈转到图甲和图丙位置时，交流电流表的示数为零
C．线圈转到图乙和图丁位置时，流经电阻R的电流方向相反
D．线圈转动一周，R和r上产生的焦耳热之比为R：r
2．如图所示，为线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流随时间变化规律，下列说法中正确的是（ ）
A．时刻线圈处于中性面
B．时刻线圈与磁场方向平行
C．时刻线圈的磁通量变化率最大
D．时刻线圈的磁通量为零
3．如图所示的四个装置中，与发电机工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
4．一交变电流的图像如图所示，则该交变电流的有效值为（ ）
A． B． C． D．
5．如图甲和图乙是交流发电机的示意图，线圈ABCD在匀强磁场中匀速转动。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大
B．图乙中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大
C．图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
D．图乙中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
6．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
7．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的电动势随时间变化的图象如图所示，则下列说法中正确的是
A．t=0时刻线圈平面在中性面
B．t=0.01秒时刻，Ф的变化率最大
C．t=0.02秒时刻，线圈的磁通量为零
D．该线圈相应磁通量图象如图所示
8．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )
A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流
B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势
C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d
D．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力
9．矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,线圈跟中性面重合的瞬间,下列说法中正确的是 ( )
A．线圈中的磁通量为零 B．线圈中的感应电动势最大
C．线圈的每一边都不切割磁感线 D．线圈所受到的磁场力不为零
10．如图所示是实验室的手摇发电机给小灯泡供电的装置示意图．在匀速转动手柄的过程中，小灯泡会周期性的闪亮．以下判断正确的是
A．图示位置线框中产生的感应电动势最大
B．若增大手摇发电机的转速，灯泡亮度将不变
C．若增大手摇发电机的转速，灯泡闪亮的频率将变大
D．小灯泡周期性闪亮的主要原因是电路接触不良
11．某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（ ）
A．t1时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零
C．t3时刻，线圈中的感应电动势达最大值
D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值
12．如图甲所示是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示.以下判断正确的是( )
A．线圈转动的转速为25 r/s
B．电流表的示数为10 A
C．1 s内线圈中电流方向改变了50次
D．t=0.01 s时线圈平面与中性面重合
13．如图所示，下列电流的大小和方向都随时间变化，其中属于直流电的是（ ）
A． B．
C． D．
14．图中A、B、C是三相交流电源的三根相线，O是中线，电源的相电压为220V，L1、L2、L3是三个“220V，60W”的灯泡，开关K1断开，K2、K3闭合，由于某种原因，电源中线在图中O′处断了，那么L2和L3两灯泡将（ ）
A．立刻熄灭 B．变得比原来亮一些 C．变得比原来暗一些 D．保持亮度不变
15．矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交变电流．在如图所示位置时，下列关于穿过线框的磁通量与线框中产生的感应电动势的大小的说法正确的是（ ）
A．磁通量最大，感应电动势最小
B．磁通量最大，感应电动势最大
C．磁通量最小，感应电动势最大
D．磁通量最小，感应电动势最小
二、填空题（共4题）
16．我们的家庭用电是__________电（填“交流”或“直流”）。
17．交流发电机
1.主要构造：_________和_________。
2.分类
（1）旋转电枢式发电机：_________转动，_________不动。
（2）旋转磁极式发电机：_________转动，_________不动。
18．某实验小组开展“正（余）弦规律交变电流产生”的实验．
（1）实验过程中某时刻，线圈转到如图所示位置，形成图中所示感应电流方向，则沿OO′轴方向看线框是_____方向转动（填“顺时针”或者“逆时针”）；
（2）当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量______（填“最大”或“最小”），线圈中的电流_____（填“最大”或“最小”），线圈转动一周电流方向改变____次．
19．示波器面板如图所示，图甲图为一信号源。
（1）若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形（正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图像如图乙所示），应将信号源的a端与示波器面板上的___________接线柱相连，b端与___________接线柱相连。
（2）若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的___________旋钮；要使此波形横向展宽，应调节___________旋钮。
三、综合题（共4题）
20．一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻为R=4Ω，线圈在磁感应强度为T的匀强磁场中以300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的最大值。
（2） 线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
（3）线圈从开始计时经s时，线圈中电流的瞬时值。
21．如图所示，空间存在一水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为，一阻值、面积的U形框通过M、N两点处的电刷与一标有“6V 12W”的纯电阻用电器L相连接，现以U形框所在平面与磁场平行时作为0时刻，让U形框以恒定的角速度绕M、N所在直线做匀速圆周运动。
(1)求U形框中产生的感应电动势的瞬时值的表达式；
(2)从0时刻开始，U形框转过个周期的过程中流过用电器的电荷量为多少？该电荷量与U形框的角速度大小是否有关？
(3)用电器L能否正常工作？如果能请写出必要的计算过程，如果不能求用电器消耗的实际功率。
22．在如图甲所示区域(图中直角坐标系Oxy的一、三象限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B，半径为l，圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R.
(1)求线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f；
(2)在图乙中画出线框在一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象(规定与图中线框的位置相应的时刻为t=0)
23．图甲是交流发电机的模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示，已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动(只考虑单匝线圈)．
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式．
参考答案
1．B
2．C
3．B
4．D
5．C
6．B
7．C
8．A
9．C
10．C
11．D
12．B
13．C
14．C
15．C
16．交流
17．电枢 磁体 电枢 磁极 磁极 电枢
18．顺时针 最大 最小 2
19．Y输入 地 竖直位移 X增益
20．（1）50V；（2）e=50sin10πt（V）；（3）
21．(1)；(2)，无关；(3)不能，
22．（1）， （2）
23．（1） （2）