3.2交变电流的描述课后巩固（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的描述课后巩固（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 720.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-03 14:20:01 | ||
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文档简介
3.2交变电流的描述 课后巩固 2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、单选题
1．一个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象如图甲所示，则下列说法正确的是（ ）
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大
D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示
2．如图所示，一矩形闭合金属线框绕垂直匀强磁场的轴以角速度匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度，线框匝数匝，面积，电阻为。从图示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法中正确的是（ ）。
A．在图示位置时线框中的感应电流为0
B．线框中的感应电流的方向在内改变50次
C．线框匀速转动产生的电动势瞬时值表达式为
D．线框在一分钟内产生的焦耳热是
3．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Ф与时间t的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是 （ ）
A． 时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势有效值为
C．线框转一周外力所做的功为
D．从t＝0到t＝ 过程中线框的平均感应电动势为
4．如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈的边长，匝数，线圈的总电阻，线圈在磁感强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。线圈两端通过电刷E、F与阻值的定值电阻连接。（计算时取3）下列选项中正确的是（ ）
A．在内该交流发电机产生的交变电流的电流方向改变50次
B．从线圈经过中性面开始计时，线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为
C．此发电机在上述工作状态下的输出功率为
D．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
5．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，电动势随时间的变化规律如图线a所示。仅调整线圈转速，电动势随时间的变化规律如图线b所示，则图线b电动势瞬时值的表达式是（ ）
A．e＝100sin5πt（V） B．e＝100sin（V）
C．e＝120sin5πt（V） D．e＝120sin（V）
6．如图为某同学设计的一种发电装置。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角a均为，磁场均沿半径方向。N匝矩形线围abcd的边长ab=cd=L、bc=ad=2L。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（ ）
A．矩形线围每转动一周，电流方向改变一次
B．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式
C．线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小
D．外接电阻上电流的有效值
7．如图甲所示，小型交流发电机的单匝矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，线圈与一个阻值为R＝9的电阻构成闭合电路，线圈的电阻r＝1。从中性面开始计时，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化（如图乙所示），则下列说法正确的是（ ）
A．线圈的转速为2.5r/min
B．电压表的示数为18V
C．通过线圈的最大磁通量为Wb
D．从中性面转过90°通过电阻R的电量为C
8．某正弦式交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为
B．该交流电的频率为25Hz
C．该交流电的电压的有效值为
D．若将该交流电加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率为25W
二、多选题
9．手机无线充电利用了电磁感应原理。如图甲所示，充电基座内的送电线圈接入正弦式交变电流，会激发周期性变化的磁场，手机中安装有受电线圈，二者距离很近时，受电线圈会感应出交变电流，利用二极管整流和滤波电路处理，最终输出直流电为手机电池充电。图乙和图丙分别是手机中受电线圈经二极管整流前后电压与时间的关系图象。下列说法正确的是（ ）
A．送电线圈接入正弦式电流的频率为
B．手机远离充电基座时，受电线圈中的电流大小不变
C．受电线圈回路中的磁通量达到最大时，线圈两端的电压也达到最大
D．将图乙和图丙中的电压分别加在同一电阻上，内产生的热量相同
10．如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，等腰直角三角形导线框以直角边为轴按图示方向以的角速度匀速转动，边的边长为，闭合导线框的总电阻为．若从图示位置开始计时（时刻），则（ ）
A．时，通过边的电流方向从a到b
B．回路中感应电动势的最大值为
C．内，导线框产生的焦耳热为
D．时，边受到的安培力大小为
11．如图所示，由N匝导线组成的矩形导线框，从图示位置开始。以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕对称轴OO'匀速转动。线框面积为S，线框总电阻为r，外电路接有电阻R和二极管D．二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零。反向电阻无穷大。下列说法正确的是（ ）
A．线框中交变电流的电动势
B．电阻R的发热功率为
C．R两端电压的最大值
D．一个周期内通过R的电荷量为
12．下列方法中能够产生交变电流的是（ ）
A．线圈在匀强磁场中按逆时针方向匀速转动
B．金属棒绕过中心且与磁场垂直的轴逆时针匀速转动
C．由一条导线折成的折线绕PQ在匀强磁场中匀速转动
D．闭合线圈垂直磁感线不动，穿过线圈的磁通量按照正弦规律变化
三、填空题
13．图甲为交流发电机示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，电阻R=4Ω，线圈电阻r=1Ω。从图示位置开始计时，输出的交变电压随时间变化的图象如图乙所示。则电动势瞬时值的表达式为______V；若只将线圈转动的角速度变为原来2倍时，电动势的最大值为______V，有效值为________V。
14．如图所示，正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图1所示的方式连接，R＝200Ω，图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则此交流电的频率为__Hz，交流电流表的读数_____A，R两端电压随时间的变化规律的表达式____。
四、解答题
15．如图所示，在两正对磁极间磁感应强度大小的匀强磁场中，一匝数、面积的矩形金属线圈以转速绕与磁场垂直的转轴匀速转动，在电刷处外接一理想交流电压表，求电压表的示数U。（结果保留三位有效数字）
16．图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向迅速转动，线圈的匝数，线圈的电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。从开始，线圈转过60°时感应电流是多大？
17．如图所示，有一单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动，边、的长度分别为和，轴分别通过和的中点，线圈的总电阻为r，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环e、f（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的定值电阻连接。求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）线圈平面由图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时值的表达式；
（3）电阻R的电功率。
18．如图所示是线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．线圈平面从中性面开始转动，角速度为ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，AB边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt。设AB边长为L1，BC边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，线圈转动角速度为ω，则：
（1）甲、乙、丙位置AB边产生的感应电动势各为多大？
（2）甲、乙、丙位置整个线圈中的感应电动势各为多大？
（3）若线圈有N匝，则甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？
试卷第1页，共3页
试卷第10页，共1页
参考答案
1．B
2．C
3．C
4．B
5．B
6．D
7．C
8．B
9．AD
10．BD
11．BD
12．ACD
13． 25
14．50 1.1 uR＝311cos100πt（V）
15．
16．1A
17．（1） ；（2） ；（3）
18．（1）0；；（2）0；；（3）0；；
一、单选题
1．一个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象如图甲所示，则下列说法正确的是（ ）
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大
D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示
2．如图所示，一矩形闭合金属线框绕垂直匀强磁场的轴以角速度匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度，线框匝数匝，面积，电阻为。从图示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法中正确的是（ ）。
A．在图示位置时线框中的感应电流为0
B．线框中的感应电流的方向在内改变50次
C．线框匀速转动产生的电动势瞬时值表达式为
D．线框在一分钟内产生的焦耳热是
3．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Ф与时间t的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是 （ ）
A． 时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势有效值为
C．线框转一周外力所做的功为
D．从t＝0到t＝ 过程中线框的平均感应电动势为
4．如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈的边长，匝数，线圈的总电阻，线圈在磁感强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。线圈两端通过电刷E、F与阻值的定值电阻连接。（计算时取3）下列选项中正确的是（ ）
A．在内该交流发电机产生的交变电流的电流方向改变50次
B．从线圈经过中性面开始计时，线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为
C．此发电机在上述工作状态下的输出功率为
D．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
5．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，电动势随时间的变化规律如图线a所示。仅调整线圈转速，电动势随时间的变化规律如图线b所示，则图线b电动势瞬时值的表达式是（ ）
A．e＝100sin5πt（V） B．e＝100sin（V）
C．e＝120sin5πt（V） D．e＝120sin（V）
6．如图为某同学设计的一种发电装置。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角a均为，磁场均沿半径方向。N匝矩形线围abcd的边长ab=cd=L、bc=ad=2L。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（ ）
A．矩形线围每转动一周，电流方向改变一次
B．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式
C．线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小
D．外接电阻上电流的有效值
7．如图甲所示，小型交流发电机的单匝矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，线圈与一个阻值为R＝9的电阻构成闭合电路，线圈的电阻r＝1。从中性面开始计时，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化（如图乙所示），则下列说法正确的是（ ）
A．线圈的转速为2.5r/min
B．电压表的示数为18V
C．通过线圈的最大磁通量为Wb
D．从中性面转过90°通过电阻R的电量为C
8．某正弦式交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为
B．该交流电的频率为25Hz
C．该交流电的电压的有效值为
D．若将该交流电加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率为25W
二、多选题
9．手机无线充电利用了电磁感应原理。如图甲所示，充电基座内的送电线圈接入正弦式交变电流，会激发周期性变化的磁场，手机中安装有受电线圈，二者距离很近时，受电线圈会感应出交变电流，利用二极管整流和滤波电路处理，最终输出直流电为手机电池充电。图乙和图丙分别是手机中受电线圈经二极管整流前后电压与时间的关系图象。下列说法正确的是（ ）
A．送电线圈接入正弦式电流的频率为
B．手机远离充电基座时，受电线圈中的电流大小不变
C．受电线圈回路中的磁通量达到最大时，线圈两端的电压也达到最大
D．将图乙和图丙中的电压分别加在同一电阻上，内产生的热量相同
10．如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，等腰直角三角形导线框以直角边为轴按图示方向以的角速度匀速转动，边的边长为，闭合导线框的总电阻为．若从图示位置开始计时（时刻），则（ ）
A．时，通过边的电流方向从a到b
B．回路中感应电动势的最大值为
C．内，导线框产生的焦耳热为
D．时，边受到的安培力大小为
11．如图所示，由N匝导线组成的矩形导线框，从图示位置开始。以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕对称轴OO'匀速转动。线框面积为S，线框总电阻为r，外电路接有电阻R和二极管D．二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零。反向电阻无穷大。下列说法正确的是（ ）
A．线框中交变电流的电动势
B．电阻R的发热功率为
C．R两端电压的最大值
D．一个周期内通过R的电荷量为
12．下列方法中能够产生交变电流的是（ ）
A．线圈在匀强磁场中按逆时针方向匀速转动
B．金属棒绕过中心且与磁场垂直的轴逆时针匀速转动
C．由一条导线折成的折线绕PQ在匀强磁场中匀速转动
D．闭合线圈垂直磁感线不动，穿过线圈的磁通量按照正弦规律变化
三、填空题
13．图甲为交流发电机示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，电阻R=4Ω，线圈电阻r=1Ω。从图示位置开始计时，输出的交变电压随时间变化的图象如图乙所示。则电动势瞬时值的表达式为______V；若只将线圈转动的角速度变为原来2倍时，电动势的最大值为______V，有效值为________V。
14．如图所示，正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图1所示的方式连接，R＝200Ω，图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则此交流电的频率为__Hz，交流电流表的读数_____A，R两端电压随时间的变化规律的表达式____。
四、解答题
15．如图所示，在两正对磁极间磁感应强度大小的匀强磁场中，一匝数、面积的矩形金属线圈以转速绕与磁场垂直的转轴匀速转动，在电刷处外接一理想交流电压表，求电压表的示数U。（结果保留三位有效数字）
16．图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向迅速转动，线圈的匝数，线圈的电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。从开始，线圈转过60°时感应电流是多大？
17．如图所示，有一单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动，边、的长度分别为和，轴分别通过和的中点，线圈的总电阻为r，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环e、f（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的定值电阻连接。求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）线圈平面由图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时值的表达式；
（3）电阻R的电功率。
18．如图所示是线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．线圈平面从中性面开始转动，角速度为ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，AB边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt。设AB边长为L1，BC边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，线圈转动角速度为ω，则：
（1）甲、乙、丙位置AB边产生的感应电动势各为多大？
（2）甲、乙、丙位置整个线圈中的感应电动势各为多大？
（3）若线圈有N匝，则甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？
试卷第1页，共3页
试卷第10页，共1页
参考答案
1．B
2．C
3．C
4．B
5．B
6．D
7．C
8．B
9．AD
10．BD
11．BD
12．ACD
13． 25
14．50 1.1 uR＝311cos100πt（V）
15．
16．1A
17．（1） ；（2） ；（3）
18．（1）0；；（2）0；；（3）0；；