第三章 交变电流1交变电流拔高练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第三章 交变电流1交变电流拔高练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 366.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-24 20:06:35 | ||
图片预览
文档简介
2019人教版选择性必修第二册 第三章 交变电流 1 交变电流 拔高练习
一、单选题
1．一台发电机产生的交变电流的图像如图所示，该交变电流（ ）
A．电动势有效值为
B．周期是
C．在时，穿过线圈的磁通量变化率最大
D．发电机所产生的交变电压的瞬时值表达式为
2．某矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生交流电，该交流电电动势瞬时值的表达式为，以下关于此装置及产生的交流电的说法中正确的是（ ）
A．时刻穿过线框的磁通量最大
B．电动势的有效值为
C．该交流电的周期为
D．若线框转速增大1倍，其他条件不变，则电动势瞬时值表达式为
3．如图甲所示，为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其e﹣t图象如图乙所示．发电机线图的内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则（ ）
A．电压表的示数为6V
B．在2.0×10﹣2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零，线圈与中性面平行
C．在1.0×10﹣2s时刻，穿过线圈的磁通量为零，线圈处于中性面
D．发电机的输出功率为3.24W
4．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=0.1m的正方形线圈共N=100匝，线圈总电阻r=1，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，转速为r/s，外电路中的电阻R=4，图示位置线圈平面与磁感线平行，以下说法中正确的是（ ）
A．如从图示位置计时，线圈中产生电流按正弦规律变化
B．线圈从图示位置转动30°，流经R上的电荷量为0.05C
C．每转动一周线圈上产生的热量为J
D．电阻R上的电压为8V
5．如图所示为某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系图像，由图像可知
A．该交流电的周期为4ｓ
B．t＝0.03ｓ时，穿过线圈的磁通量最大
C．该交流发电机线圈转动的角速度为。
D．电动势的瞬时值与时间的关系为
6．如图所示线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm，bc=ad=20cm，匝数n=100线圈的总电阻r=0.20Ω，线圈在磁感强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO’匀速转动，角速度ω=100πrad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。计算时π取3，则（ ）
A．图中时刻穿过线圈的磁通量为0.5Wb
B．若从线圈经过中性面开始计时，则线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为e=150cos300t（V）
C．此发电机在上述工作状态下的输出功率为2160W
D．若从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量为0.20C
8．如图所示为交流发电机的示意图。矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为V。已知线圈电阻为10Ω，灯泡电阻为90Ω，图示位置线圈平面与磁场平行，则（ ）
A．灯泡两端的电压为22V
B．在图示位置时，线圈中的感应电动势最大
C．在图示位置时，通过线圈的磁通量最大
D．在图示位置时，线圈中电流方向发生改变
9．一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为，如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（ ）
A．5V B．5V C．10V D．10V
二、解答题
10．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r＝0.1 m、匝数n＝100 的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝T，线圈的电阻为R1＝0.5 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)，从t＝0时刻开始计时。
(1)写出线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式以及电压表中的示数；
(2)通电40 s小电珠L消耗的电能；
(3)t＝0.1 s时外力F的大小。
11．N匝矩形线圈以角速度ω在匀强磁场中做匀速转动，其中磁感应强度为B，线圈面积为S，从线圈中的磁通量最大开始，转动180°角到磁通量再次最大的过程中，计算感应电动势的最大值、有效值和平均值。
12．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图；一个半径为r＝0．10 m、匝数n＝20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)．在线圈所在位置处磁感应强度B的大小均为B=0．20π T，线圈的电阻为R1=0．50Ω，它的引出线接有R2=9．5Ω的小电珠L．外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠．当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)．
求：(1)小电珠中电流的最大值；(2)电压表的示数；(3)t=0．1s时外力F的大小．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．A
【详解】
A．电动势的有效值为
故A正确；
B．由图像可知，周期为0.02s，故B错误；
C．在时，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量变化率最小，故C错误；
D．由图可知，周期为0.02s，交变电压的最大值Um=311V，交变电压的瞬时值表达式为，故D错误。
故选A。
2．A
【详解】
A．根据电动势瞬时值表达式可知，时刻，则有
说明此时线圈处于中性面，穿过线框的磁通量最大，故A正确；
B．电动势的最大值为
则电动势的有效值为
故B错误；
C．交流电的角速度为
则周期为
故C错误；
D．若转速度增大1倍，则角速度增大1倍，根据知电动势的最大值也增大1倍，故电动势瞬时值表达式为
故D错误；
故选A。
3．D
【详解】
A．由图象可知，发电机产生的电压的最大值为6V，那么有效电压就是6V，电压表测量的是灯泡的电压，所以电压为U=×9V=5.4V，故A错误；
B．在t=2×10﹣2s时刻，由图象可知此时的电动势最大，那么此时的磁通量变化率最大，故B错误；
C．在1.0×10﹣2s时刻，由图象可知此时的电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，故C错误；
D．发电机的输出功率为P==3.24W，故D正确.
4．B
【解析】
【详解】
A、图示位置，线圈平面与磁感线平行，此时产生的电动势最大，可知线圈中产生电流按余弦规律变化，A错误
B、根据可得：，B正确
C、线圈旋转产生的最大电动势，正弦式交流电的有效值是峰值的，线圈转一周产生的热量，C错误
D、电阻R上的电压为，D错误
5．D
【解析】从图中可知交流电的周期为，A错误；在t=0.03s时交流电瞬时值最大，此时磁通量变化率最大，磁通量最小，B错误；根据公式可得角速度为，C错误；电动势瞬时表达式为，D正确．
6．D
【详解】
A．转轴与磁场平行，所以线圈中磁通量不会发生变化，故没有感应电流产生，故A错误；
B．根据 ，可知产生的是恒定电流，不会产生交变电流，故B错误；
C．回路磁通量不变，没有感应电流，故C错误；
D．线圈沿垂直磁场的转轴转动，可以产生正弦式交流电，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．图中时刻穿过线圈的磁通量为
故A错误；
B．若从线圈经过中性面开始计时，则线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为
故B错误；
C．线圈中感应电动势的有效值为
由闭合电路欧姆定律可知回路中的电流为
联立并代入数据解得交流发电机的输出功率为
故C正确；
D．若从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量为
故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．交流电两端电压有效值为
故灯泡两端的电压为
A错误；
BC．在图示位置时，线圈平面与磁场平行，磁通量为零，切割磁感线手动最大，即磁通量变化率最大，所以感应电动势最大，B正确C错误；
D．线圈处于中性面时，电流方向改变，图示位置为与中性面垂直的位置，电流方向不变，D错误。
故选B。
9．C
【详解】
设电热器的电阻为R，t时间内产生的热量为Q，则
Q=
此时功率是接交流电源上产生的热功率的2倍，所以
Q′=Q=
所以
解得
V
所以最大值为
故选C。
10．(1)e＝40sin 5πt(V) 38 V (2)6080J (3)160 N
【详解】
(1)由题图丙可得：vm＝2 m/s，T＝0.4 s
电动势最大值
Em＝nBLvm＝nB·2πr·vm＝40V
线圈转动的角速度
ω＝＝5πrad/s
电动势的瞬时值表达式：
e＝40sin5πt(V)
电动势的有效值
E＝＝V＝40V
电流的有效值
I＝＝A＝4A
电压表的示数
U＝IR2＝4×9.5V＝38V
(2)根据焦耳定律可得：
Q＝I2R2t＝42×9.5×40J＝6 080J
(3)t＝0.1 s时e＝Em＝40 V
电流强度
i＝Im＝＝A＝4A
此时线圈的速度最大而加速度为零，则：
F＝FA＝nBIm·2πr＝100××4×2π×0.1N＝160N
11．NBSω；；
【详解】
线圈产生的感应电动势的最大值为
Em=NBSω
有效值
线圈从中性面开始转动180°的过程中，磁通量的变化量为
△Φ=2BS
所用时间为：
根据法拉第电磁感应定律得平均电动势为
12．(1)（2）(3)
【详解】
(1)线圈中产生的感应电动势最大值
V
小电珠中电流的最大值 .
(2)小电珠中电压的最大值
因为线圈中产生的是正弦式电流,则小电珠中电压的有效值为 .
(3) t=0．1s时时外力F的大小
代入数据解得：
故本题答案是：(1)（2） (3)
【点睛】
(1)当线圈运动速度v最大时,线圈产生的感应电动势最大,感应电流达到最大.求出感应电动势的最大值,再由欧姆定律求解小电珠中电流的最大值.
(2)线圈中产生的是正弦式电流,电压表测量灯泡电压的有效值.由电流最大值求出电压的最大值,再求解有效值.
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．一台发电机产生的交变电流的图像如图所示，该交变电流（ ）
A．电动势有效值为
B．周期是
C．在时，穿过线圈的磁通量变化率最大
D．发电机所产生的交变电压的瞬时值表达式为
2．某矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生交流电，该交流电电动势瞬时值的表达式为，以下关于此装置及产生的交流电的说法中正确的是（ ）
A．时刻穿过线框的磁通量最大
B．电动势的有效值为
C．该交流电的周期为
D．若线框转速增大1倍，其他条件不变，则电动势瞬时值表达式为
3．如图甲所示，为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其e﹣t图象如图乙所示．发电机线图的内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则（ ）
A．电压表的示数为6V
B．在2.0×10﹣2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零，线圈与中性面平行
C．在1.0×10﹣2s时刻，穿过线圈的磁通量为零，线圈处于中性面
D．发电机的输出功率为3.24W
4．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=0.1m的正方形线圈共N=100匝，线圈总电阻r=1，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，转速为r/s，外电路中的电阻R=4，图示位置线圈平面与磁感线平行，以下说法中正确的是（ ）
A．如从图示位置计时，线圈中产生电流按正弦规律变化
B．线圈从图示位置转动30°，流经R上的电荷量为0.05C
C．每转动一周线圈上产生的热量为J
D．电阻R上的电压为8V
5．如图所示为某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系图像，由图像可知
A．该交流电的周期为4ｓ
B．t＝0.03ｓ时，穿过线圈的磁通量最大
C．该交流发电机线圈转动的角速度为。
D．电动势的瞬时值与时间的关系为
6．如图所示线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm，bc=ad=20cm，匝数n=100线圈的总电阻r=0.20Ω，线圈在磁感强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO’匀速转动，角速度ω=100πrad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。计算时π取3，则（ ）
A．图中时刻穿过线圈的磁通量为0.5Wb
B．若从线圈经过中性面开始计时，则线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为e=150cos300t（V）
C．此发电机在上述工作状态下的输出功率为2160W
D．若从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量为0.20C
8．如图所示为交流发电机的示意图。矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为V。已知线圈电阻为10Ω，灯泡电阻为90Ω，图示位置线圈平面与磁场平行，则（ ）
A．灯泡两端的电压为22V
B．在图示位置时，线圈中的感应电动势最大
C．在图示位置时，通过线圈的磁通量最大
D．在图示位置时，线圈中电流方向发生改变
9．一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为，如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（ ）
A．5V B．5V C．10V D．10V
二、解答题
10．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r＝0.1 m、匝数n＝100 的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝T，线圈的电阻为R1＝0.5 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)，从t＝0时刻开始计时。
(1)写出线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式以及电压表中的示数；
(2)通电40 s小电珠L消耗的电能；
(3)t＝0.1 s时外力F的大小。
11．N匝矩形线圈以角速度ω在匀强磁场中做匀速转动，其中磁感应强度为B，线圈面积为S，从线圈中的磁通量最大开始，转动180°角到磁通量再次最大的过程中，计算感应电动势的最大值、有效值和平均值。
12．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图；一个半径为r＝0．10 m、匝数n＝20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)．在线圈所在位置处磁感应强度B的大小均为B=0．20π T，线圈的电阻为R1=0．50Ω，它的引出线接有R2=9．5Ω的小电珠L．外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠．当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)．
求：(1)小电珠中电流的最大值；(2)电压表的示数；(3)t=0．1s时外力F的大小．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．A
【详解】
A．电动势的有效值为
故A正确；
B．由图像可知，周期为0.02s，故B错误；
C．在时，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量变化率最小，故C错误；
D．由图可知，周期为0.02s，交变电压的最大值Um=311V，交变电压的瞬时值表达式为，故D错误。
故选A。
2．A
【详解】
A．根据电动势瞬时值表达式可知，时刻，则有
说明此时线圈处于中性面，穿过线框的磁通量最大，故A正确；
B．电动势的最大值为
则电动势的有效值为
故B错误；
C．交流电的角速度为
则周期为
故C错误；
D．若转速度增大1倍，则角速度增大1倍，根据知电动势的最大值也增大1倍，故电动势瞬时值表达式为
故D错误；
故选A。
3．D
【详解】
A．由图象可知，发电机产生的电压的最大值为6V，那么有效电压就是6V，电压表测量的是灯泡的电压，所以电压为U=×9V=5.4V，故A错误；
B．在t=2×10﹣2s时刻，由图象可知此时的电动势最大，那么此时的磁通量变化率最大，故B错误；
C．在1.0×10﹣2s时刻，由图象可知此时的电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，故C错误；
D．发电机的输出功率为P==3.24W，故D正确.
4．B
【解析】
【详解】
A、图示位置，线圈平面与磁感线平行，此时产生的电动势最大，可知线圈中产生电流按余弦规律变化，A错误
B、根据可得：，B正确
C、线圈旋转产生的最大电动势，正弦式交流电的有效值是峰值的，线圈转一周产生的热量，C错误
D、电阻R上的电压为，D错误
5．D
【解析】从图中可知交流电的周期为，A错误；在t=0.03s时交流电瞬时值最大，此时磁通量变化率最大，磁通量最小，B错误；根据公式可得角速度为，C错误；电动势瞬时表达式为，D正确．
6．D
【详解】
A．转轴与磁场平行，所以线圈中磁通量不会发生变化，故没有感应电流产生，故A错误；
B．根据 ，可知产生的是恒定电流，不会产生交变电流，故B错误；
C．回路磁通量不变，没有感应电流，故C错误；
D．线圈沿垂直磁场的转轴转动，可以产生正弦式交流电，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．图中时刻穿过线圈的磁通量为
故A错误；
B．若从线圈经过中性面开始计时，则线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为
故B错误；
C．线圈中感应电动势的有效值为
由闭合电路欧姆定律可知回路中的电流为
联立并代入数据解得交流发电机的输出功率为
故C正确；
D．若从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量为
故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．交流电两端电压有效值为
故灯泡两端的电压为
A错误；
BC．在图示位置时，线圈平面与磁场平行，磁通量为零，切割磁感线手动最大，即磁通量变化率最大，所以感应电动势最大，B正确C错误；
D．线圈处于中性面时，电流方向改变，图示位置为与中性面垂直的位置，电流方向不变，D错误。
故选B。
9．C
【详解】
设电热器的电阻为R，t时间内产生的热量为Q，则
Q=
此时功率是接交流电源上产生的热功率的2倍，所以
Q′=Q=
所以
解得
V
所以最大值为
故选C。
10．(1)e＝40sin 5πt(V) 38 V (2)6080J (3)160 N
【详解】
(1)由题图丙可得：vm＝2 m/s，T＝0.4 s
电动势最大值
Em＝nBLvm＝nB·2πr·vm＝40V
线圈转动的角速度
ω＝＝5πrad/s
电动势的瞬时值表达式：
e＝40sin5πt(V)
电动势的有效值
E＝＝V＝40V
电流的有效值
I＝＝A＝4A
电压表的示数
U＝IR2＝4×9.5V＝38V
(2)根据焦耳定律可得：
Q＝I2R2t＝42×9.5×40J＝6 080J
(3)t＝0.1 s时e＝Em＝40 V
电流强度
i＝Im＝＝A＝4A
此时线圈的速度最大而加速度为零，则：
F＝FA＝nBIm·2πr＝100××4×2π×0.1N＝160N
11．NBSω；；
【详解】
线圈产生的感应电动势的最大值为
Em=NBSω
有效值
线圈从中性面开始转动180°的过程中，磁通量的变化量为
△Φ=2BS
所用时间为：
根据法拉第电磁感应定律得平均电动势为
12．(1)（2）(3)
【详解】
(1)线圈中产生的感应电动势最大值
V
小电珠中电流的最大值 .
(2)小电珠中电压的最大值
因为线圈中产生的是正弦式电流,则小电珠中电压的有效值为 .
(3) t=0．1s时时外力F的大小
代入数据解得：
故本题答案是：(1)（2） (3)
【点睛】
(1)当线圈运动速度v最大时,线圈产生的感应电动势最大,感应电流达到最大.求出感应电动势的最大值,再由欧姆定律求解小电珠中电流的最大值.
(2)线圈中产生的是正弦式电流,电压表测量灯泡电压的有效值.由电流最大值求出电压的最大值,再求解有效值.
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页