3.1交变电流的产生-课后练习（word版含答案）

3.1交变电流的产生
一、选择题（共15题）
1．图甲为小型发电机的结构简图，通过线圈在两磁极间转动给小灯泡供电，电表均为理想交流电表，已知小灯泡获得的交变电压如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．图甲中电压表的示数为62V
B．图乙中的0时刻就是图甲所示时刻
C．图乙中时，穿过图甲中线圈的磁通量最小
D．图乙中时，穿过图甲中线圈的磁通量最小
2．某矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，以下说法正确的是（ ）
A．线圈平面经过中性面时，通过线圈平面的磁通量最大，且与线圈匝数无关
B．线圈平面经过中性面时，通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
C．线圈平面垂直中性面时，线圈中的感应电流最大，且与线圈匝数无关
D．线圈平面垂直中性面时，线圈中感应电流的方向将发生改变
3．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是（　　）
A．电流的大小变化，方向不变，不是交变电流 B．电流的大小不变，方向变化，是交变电流
C．电流的大小和方向都变化，是交变电流 D．电流的大小和方向都不变，是直流电
4．交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是
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A→B
5．下列图像，属于交变电流的是
A． B．
C． D．
6．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．线圈每转动一周，指针左右摆动两次
B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
7．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是 （ ）
A．在中性面时，感应电动势最大
B．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零
C．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零
D．在中性面时，通过线圈的磁通量最大
8．如图甲至丁是交流电发电过程的示意图，图中只示意了一匝线圈，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接．线圈沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，线圈的面积为S，磁场可视为水平向右的匀强磁场，磁感应强度为B，电路的总电阻为R、以下说法中正确的是（ ）
A．由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向为A→B→C→D→A
B．由丙转到丁的过程中，线圈中的电流方向为A→B→C→D→A
C．转到丙位置时，穿过线圈的磁通量为零
D．转动一圈的过程中，线圈产生的电能为
9．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
10．在正弦交流电的产生原理中，有个称之为“中性面”的概念，下列关于它的说法中，正确的是（　　）
A．中性面，就是线圈所在的平面 B．中性面与磁场平行
C．线圈经过中性面时，磁通量最大 D．线圈经过中性面时，电动势最大
11．线圈在匀强磁场中转动时产生交变电流，下列说法正确的是（　　）
A．线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次
B．线圈每转动一周，感应电动势出现两次最大值
C．线圈平面每经过中性面时，穿过线圈的磁通量变化最快
D．线圈平面每经过中性面时，穿过线圈的磁通量达到最小值
12．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕OOˊ轴匀速转动，产生交变电流．以下说法正确的是（　 　）
A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次
B．线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次
C．当线圈平面与磁感线垂直时，线圈中感应电动势最大
D．当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量最大
13．关于中性面，下列说法正确的是(　　)
A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零
B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大
C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次
D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次
14．家庭电路中，有些电源插座有三个插孔．图中虚线圈内的插孔
A．与地线相连
B．提供220V的电压
C．用于电器漏电时预防触电
D．将与之连接的电器外壳的电荷导入大地
15．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动（ ）
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．线圈每通过一次中性面时，电流方向都不改变
二、填空题
16．为了防止静电的危害，富兰克林通过一系列实验，发现了_______放电现象，并且在1753年发明了避雷针．电荷的_____形成电流；大小和____随时间发生周期性变化的电流叫交流电．
17．交变电流：电流，电压随时间做________，这样的电流叫做交变电流。我们把交变电流完成一次周期性变化所需的________，叫做它的周期。交流电在1s内完成的周期性变化的________叫做它的频率。
18．交变电流：大小和方向随时间做_________变化的电流叫作交变电流，简称_________。
19．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。
三、综合题
20．矩形线圈abcd绕轴在匀强磁场中转动，如图所示，请定性分析线圈平面与磁感线平行时穿过线圈的磁通量及磁通量的变化率；当线圈平面与磁感线垂直时又如何？
21．如图所示，矩形线圈的匝数为N=100匝，ab边长为0.4m，bc边长为0.2m．整个线圈的电阻R=1欧，在B=1T的匀强磁场中，以短边中点的连线为轴逆时针转动，=50rad/s．求：
（1）线圈从图示位置转动90度过程中的平均电动势．
（2）线圈转过90度时的瞬间电动势．
22．如图所示是电动势随时间变化的图像，图中Oa、ab、bc、cd分别对应图3-1-5中的哪一个过程？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．题图甲中电压表的示数为小灯泡获得的交流电的有效值
故A错误；
B．题图乙中的0时刻感应电动势为零，而题图甲所示时刻，感应电动势最大，故B错误；
C．题图乙中时，感应电动势最大，则此时穿过题图甲中线圈的磁通量最小，故C正确；
D．题图乙中时感应电动势为零，则此时穿过题图甲中线圈的磁通量最大，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
线圈平面经过中性面时，通过线圈平面的磁通量最大，且与线圈匝数无关，选项A正确；线圈平面经过中性面时，通过线圈的磁通量变化率的绝对值最小，选项B错误；根据 可知，线圈平面垂直中性面时，线圈中磁通量变化率的绝对值最大，感应电动势最大，感应电流最大，且与线圈匝数有关，选项C正确；线圈经过中性面时，感应电流的方向发生变化，线圈平面垂直中性面时，线圈中感应电流的方向不发生改变，选项D错误；故选A.
3．A
【详解】
由图可知电流的大小变化，方向不变，不是交变电流。
故选A。
4．D
【详解】
转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小为零，故A错误；转到图乙位置时，线圈产生的感应电动势最大，故B错误；转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，且感应电流方向改变，故C错误；转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A→B，故D正确；故选D．
5．C
【详解】
只要电流的大小和方向均随时间做周期性变化，则即为交流电，故C是交流电；ABD中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变；故ABD不是交流电；故选C．
6．C
【详解】
线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故A错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为a→b，故C对；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，B、D错误．
7．D
【详解】
在中性面时，感应电动势为零，选项A错误；穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势最大，选项B错误；穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率最大，选项C错误；在中性面时，通过线圈的磁通量最大，选项D正确.
8．B
【详解】
根据右手定则，由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向为A→D→C→B→A，由丙转到丁的过程中，线圈中的电流方向为A→B→C→D→A，A错误、B正确；丙位置是中性面，此时穿过线圈的磁通量为BS，最大，C错误；转动一圈的过程中，线圈产生的电能为，D错误．故选B
9．C
【详解】
ABD．图示位置线圈与磁场方向平行，磁通量变化率最大，线圈中的感应电流最大，线圈经过中性面时时，电流方向才发生改变，线圈经过图示位置时，电流方向不变，故ABD错误；
C．线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则知，ab边的感应电流方向是a→b，故C正确。
故选C。
10．C
【详解】
ABC．中性面是指线圈平面与磁感线垂直的位置，则线圈在中性面时磁通量最大，故AB错误，C正确；
D．线圈经过中性面时，磁通量最大，由于没有任何一条切割磁感线，即磁通量的变化率为零，故产生的感应电动势为零，故D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周的过程中两次经过中性面，故电流方向改变两次，A错误；
B．当线圈平面与磁感线平行时，线圈中的磁通量最小，但此时导线切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电动势最大，线圈转动一周的过程中两次线圈平面与磁感线平行时，感应电动势出现两次最大值，B正确；
C．当线圈与磁感线垂直时，经过中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，由于没有任何一边切割磁感线，线圈中没有感应电动势产生，穿过线圈的磁通量变化最慢，CD错误。
故选B。
12．A
【详解】
试题分析：在中性面磁通量最大，感应电流为0，方向改变．故A正确
线圈每转动一周，经过两次中性面，方向改变方向两次．故B错误
线圈平面与磁感线垂直时，为中性面，感应电动势为0．故C错误
当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为0．故D错误
故选A
13．AC
【详解】
试题分析：在中心面位置，线圈的磁通量最大，没有切割磁感线运动，磁通量变化率为零，每经过一次中心面，电流方向就改变一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变两次，所以AC正确，BD错误
故选AC
14．ACD
【详解】
为了防止触电，大功率电器要接入地线，其中虚线部分即为与地线相连部分；正常时其电压为0；主要作用是将与之相接的电器外壳的电荷导入大地，从而可以防止电器漏电时触电，故ACD正确B错误．
15．AB
【详解】
试题分析：所谓中性面，就是线圈平面与磁感线垂直的平面位置，此时通过线圈的磁通量最大，故A是正确的；但线圈处于中性面时，线圈两边切割磁感线的方向与磁感线的方向平行，故不切割磁感线，所以感应电动势为零，也可以认为是磁通量的变化率为0，故B也是正确的；C中穿过线圈的磁通量为零时，线圈磁通量的变化率最大，故感应电动势也最大，C不对；线圈每通过一次中性面，线圈切割磁感线的方向就要发生改变，故其中的感应电流的方向也会相应改变，故D也不对．
16． 尖端 定向移动 方向
【详解】
为了防止静电的危害，富兰克林通过一系列实验，发现了尖端放电现象，并且在1753年发明了避雷针．电荷的定向移动形成电流；大小和方向随时间发生周期性变化的电流叫交流电.
17． 周期性变化 时间 次数
【详解】
电流，电压随时间做周期性变化，这样的电流叫做交变电流；
我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做它的周期；
交流电在1s内完成的周期性变化的次数叫做它的频率。
18． 周期性 交流
19． 电枢 磁体 电枢 磁极 磁极 电枢
20．当线圈平面与磁感线平行时，，而两条长边正好垂直切割磁感线，故此时线圈中感应电动势E最大；又，故此时磁通量的变化率最大；当线圈平面与磁感线垂直时，最大，此时两条长边的转动方向刚好与磁感线平行，不切割磁感线，所以，又，故此时磁通量的变化率（注意：磁通量的变化率的大小等于单匝线圈产生的感应电动势的大小，与线圈匝数n无关）。
21．(1) (2)400V
【详解】
（1）由法拉第电磁感应定律得：
（2）线圈转过90度时的瞬间电动势，则有 ．
22．电动势的图像中Oa段表示从中性面开始转动90°的过程，即过程图中a→b；
ab段表示从过程图中b→c；
bc段表示从过程图中c→d；
cd段表示从过程图中d→e；