3.1交变电流 同步练习（word版含答案）

3.1交变电流同步练习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14题）
1．在下列四幅u-t图像中，能正确反映我国居民生活所用交流电的是（ ）
A． B．
C． D．
2．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场B中以恒定的角速度转动（磁场足够大），转动轴O1O2是矩形线圈的对称轴，位于线圈平面内且与匀强磁场方向垂直，线圈中的感应电流i随时间t变化规律如图乙所示，则（ ）
A．该感应电流的频率为4HZ
B．该感应电流的有效值为A
C．t=1s时刻穿过线圈磁通量变化率最小
D．t=2s时刻线圈所在平面与磁场方向平行
3．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
4．如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，则在时（ ）
A．线圈中的感应电流最大
B．穿过线圈的磁通量最大
C．线圈中的感应电动势最小
D．穿过线圈磁通量的变化率最小
5．一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为V，则（ ）
A．该交变电动势的线圈转动的角速度为4rad/s
B．零时刻线圈平面与磁场垂直
C．t=0.25s时，e达到最大值
D．在1s时间内，线圈中电流方向改变10次
6．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化图象如图所示，则(　　)
A．在t＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B．在0～2×10－2s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
C．在t＝2×10－2s时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大
D．在t＝1×10－2s时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大
7．对于图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列描述正确的是（　　）
A．电流的大小变化，方向也变化，是交变电流
B．电流的大小变化，方向不变，不是交变电流
C．电流的大小不变，方向不变，是直流电
D．电流的大小不变，方向变化，是交变电流
8．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A．时刻线圈在中性面位置
B．线圈产生的感应电动势达到最大
C．时线圈磁通量的变化率为零
D．时线圈产生的感应电动势为零
9．如图所示，KLMN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，MN边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度ω匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角达到30°的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势e的大小和线框此时电流的方向分别为（已知线框按俯视的逆时针方向转动）（ ）
A．BSω，电流方向为KNMLK B．BSω，电流方向为KNMLK
C．BSω，电流方向为KLMNK D．BSω，电流方向为KLMNK
10．让一正弦式交变电流通过电阻R，在t时间内产生的热量为Q，将5A的直流电通过该电阻时，在2t时间内产生的热量也为Q，则交变电流的有效值和最大值分别为（　　）
A． B．
C． D．
11．交流发电机发电的示意图如图所示，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连．线圈转动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大
B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零
C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大
D．转到图丁位置时，AB边感应电流方向为
12．如图所示，为交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈转动时通过滑环和电刷保持与外电路的闭合，线圈沿顺时针方向匀速转动通过图中位置瞬间，下列说法正确的是（　　）
A．穿过线圈的磁通量最大
B．通过电阻的电流瞬时值最大
C．穿过线圈的磁通量的变化率为零
D．AB边的电流方向由B到A
13．关于交变电流，下列说法正确的是（　　）
A．大小不变，方向不改变的电流是交变电流
B．大小变化，方向不改变的电流是交变电流
C．大小变化，方向改变的电流是交变电流
D．大小不变，方向改变的电流不是交变电流
14．矩形线圈匝数50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图所示，则（　　）
A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大
B．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，线圈与中性面垂直
C．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，磁通量变化率最大
D．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向
二、填空题（共4题）
15．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次。( )
16．一矩形线圈在匀强磁场中以角速度匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示。当时，线圈平面与磁感线___________，当时，e为___________V。
17．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。
18．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）
19．一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，如图所示，外电路电阻为R。
(1)在图中标出此刻线圈中感应电流的方向
(2)转动过程中感应电动势的峰值有多大？
(3)线圈平面与磁感线夹角为时的感应电动势多大？
20．如图所示，矩形线圈匝数N=100匝，ab=30cm，ad=20cm，匀强磁场磁感应强度B=0.8T，绕轴OO'从图示位置开始匀速转动，角速度ω=100πrad/s，试求∶
（1）穿过线圈的磁通量最大值Φm；
（2）线圈产生的感应电动势最大值Em；
（3）感应电动势e随时间变化的表达式。
21．如图(甲)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OO′按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图(乙)所示正弦规律变化.(取π=3.14）求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)从t=0时刻开始计时，线圈转过60°时线圈中感应电流瞬时值及回路中的电流方向；
(3)电路中交流电压表的示数；
(4)从图示位置转过90°，通过线圈的电量 整个回路的焦耳热
22．如图所示，一面积的单匝圆形线圈，M、N两端间距很小可以忽略线圈处于变化的磁场中，磁场的磁感应强度按的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为，其中为磁感应强度的最大值，线圈的电阻，外接电阻。（电压表为理想交流电压表）求：
（1）时电压表的示数；
（2）交变电流经过一个周期在外电阻上产生的热量Q；
（3）在的时间内通过圆形线圈的平均感应电流。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．C
4．A
5．B
6．D
7．B
8．D
9．B
10．C
11．D
12．B
13．C
14．C
15．正确
16． 垂直 0
17． 转子 定子 线圈 换向器 引出线
18． Y输入 地 竖直位移 X增益
19．(1) (2) ；(3)
20．（1）0.048Wb；（2）480πV；（3）e=480πcos100πt（V）
21．(1)200V；（2）1A，电流方向abcda；（3）V；（4）3.14J；
22．（1）；（2）；（3）
答案第1页，共2页