3.1认识交变电流基础巩固（word 含答案）

3.1认识交变电流基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（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．他和达芬奇是世界公认的两大旷世奇才，他是交流电之父，他是（　　）
A．安培 B．法拉第 C．特斯拉 D．爱迪生
3．如图所示图像中属于直流电的是 （　　）
A． B． C． D．
4．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．
5．如图所示是一种安装在自行车轮胎边缘用于照明的装置（俗称“电滚子”），内有磁铁与线圈。该装置是一个（　　）
A．蓄电池 B．发电机
C．电容器 D．电动机
6．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如图所示，则
A．交流电的频率是4πHz
B．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大
C．当t＝πs时e有最大值
D．交变电流周期是πs
7．对于正弦式交流电，下列说法正确的是（ ）
A．电流在一周期内方向改变一次，大小随时间变化
B．电流在一周期内方向改变二次，大小随时间变化
C．线圈在中性面时穿过线圈的磁通量最大，电动势最大
D．线圈在垂直于中性面的位置磁通量为零，电动势为零
8．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势按如图所示规律变化。下列说法正确的是（　　）
A．t1、t3时刻穿过线圈的磁通量为0
B．t2、t4时刻线圈通过中性面
C．t1、t3时刻线圈通过中性面
D．t2、t4时刻穿过线圈的磁通量变化最慢
9．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中不正确的是（　　）
A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B．在中性面时，感应电动势为零
C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 D．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次
10．把发光颜色不同的两个二极管并联（该类二极管具有单向导电性，导通时发光），使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中一个二极管的电流是（　　）
A．交流电 B．直流电
C．恒定电流 D．涡流
11．矩形图abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈abcd的阻值为，外接电阻R的阻值为．图甲中理想交流电压表的示数为18V；若外电路接一理想变压器，图乙中理想交流电压表的示数为10V，则该理想变压器原、副线圈的距数比为（ ）
A．
B．
C．3:1
D．9:1
12．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（　　）
A．线圈经过图示位置时，电流方向发生改变
B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置边的感应电流方向为
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
13．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
14．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，以下说法错误的是
A．通过线圈的磁通量变化率达到最大值
B．通过线圈的磁通量达到最大值
C．线圈平面与磁感线方向垂直
D．线圈中的感应电动势为零
15．如图所示，三个完全相同的负载连接成星形，由不计内阻的三相交变电源供电，若C相断开，则电流表和电压表的示数变化应分别是 （ ）
A．电流表示数变小，电压表示数不变 B．电流表示数不变，电压表示数变大
C．电流表、电压表示数都变小 D．电流表、电压表示数都不变
二、填空题（共4题）
16．交变电流的产生
交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用___________定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向。
17．中性面
（1）中性面：与磁感线_________的平面。
（2）当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量_________，线圈中的电流为_________。
18．简单的直流电动机由_________和_________两部分组成，其中一个是永久磁铁，那么另一个就是_________。安装在电动机转轴上用来改变电流方向的装置叫_________，压在换向器上有一对电刷，它必须通过_________与电源相连接。
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．下列各情况中，线圈都以角速度绕图中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。
21．如图甲所示，线圈abcd的面积是0.02m ，共100匝，线圈电阻为r=12Ω，匀强磁场的磁感应强度B=T，线圈以300r/min 的转速匀速转动．将甲图中线圈的两端分别与乙图最左端的接线柱相连(图中未连接)，向右边的电路进行供电．变压器为理想变压器，电流表和电压表均为理想交流电表，为最大值=8Ω的滑动变阻器，为3Ω的定值电阻，S为单刀双掷开关．求：
(1)若从线圈从图示位置开始记时，写出线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式
(2)当S与a相连时，上下移动的滑动触头，所消耗的最大功率为多少
(3)当S与b相连时，为使所消耗的功率最大，理想变压器的匝数比
22．有人说，在下图中，导电线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中产生的感应电动势最大；导电线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，因而线圈中产生的感应电动势为零。这种说法是否正确？为什么？
23．如图是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO'匀速转动，产生随时间变化的感应电动势．
已知矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab=cd=L1，bc=ad=L2．线圈所在处磁感应强度为B．线圈的角速度为ω．当线圈转动到如图所示位置时，其平面与磁场方向平行．
（1）求线圈转动到如图位置时ab边切割磁感线产生的感应电动势大小并判断ab两端电势的高低；
（2）从线圈处于如图位置开始计时，t时刻线圈转至截面图中虚线所示位置，推导t时刻线圈产生的感应电动势大小为e=NBL1L2ωcosωt；
（3）如图所示，线圈的ab、cd边分别通过电刷与两个滑环e、f相连，滑环e、f与二极管D、外电阻相连，组成闭合回路．二极管具有单向导电性，即加正向电压时其电阻可忽略不计，加反向电压时电阻可视为无穷大．已知线圈电阻为r，外电阻为R，电路其余部分电阻不计．计算经过一段较长时间t（远大于线圈转动周期）的过程中，外电阻R上产生的热量．
参考答案
1．B
2．C
3．D
4．B
5．B
6．B
7．B
8．C
9．C
10．B
11．B
12．C
13．C
14．A
15．A
16．右手
17．垂直 最大 零
18．转子 定子 线圈 换向器 引出线
19．Y输入 地 竖直位移 X增益
20．
产生交表电流的条件是线圈绕垂直于匀强磁场的转轴做匀速圆周运动。左上图，转轴与磁场平行，线圈在转动的过程中，线圈里始终没有磁通量，没有感应电流；右上图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流；左下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流，右下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流。
21．（1） （2） （3）
22．
这种说法不对。因为当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，此时穿过线圈的磁通量的变化率最小为零，故感应电动势为零；当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，根据法拉第电磁感应定律，则有线圈中磁通量的变化率最大，则线圈的感应电动势也最大。
23．（1） ，B端电势高；（2）；（3）