3.1 交变电流同步练习-2020-2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（含答案）

3.1交变电流练习1
1.如图所示,属于交变电流的是(　　)
2.(多选)如图所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场且在线圈平面内的轴匀速转动时产生交变电流,则下列说法中正确的是(　　)
A.当线圈位于中性面时,线圈中感应电流最大
B.当穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电动势最大
C.线圈在磁场中每转一周,产生的感应电流方向改变一次
D.每当线圈经过中性面时,感应电流的方向就改变一次
3.(多选)如图所示,矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,在线圈平面经过中性面瞬间(　　)
A.线圈平面与磁感线平行
B.通过线圈的磁通量最大
C.线圈中的感应电动势最大
D.线圈中感应电动势的方向突变
4．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示位置时(　　)
A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大
D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小
5．交流发电机正常工作时产生的电动势e＝Emsin ωt，若线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式为(　　)
A．e＝Emsin ωt　　　　　　　　　 B．e＝2Emsin ωt
C．e＝2Emsin 2ωt D．e＝Emsin 2ωt
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.当t=0时,穿过线圈的磁通量为0
B.当t=0时,线圈平面与磁感线垂直,磁通量最大
C.当t=π s时,e有最大值
D.时，e = -10V最小，磁通量变化率最小
7.如图所示,一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO'沿顺时针方向转动,引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连。M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连。在线圈转动过程中,通过电阻R的电流(　　)
A.大小和方向都随时间做周期性变化
B.大小和方向都不随时间做周期性变化
C.大小不断变化,方向总是P→R→Q
D.大小不断变化,方向总是Q→R→P
8.(多选)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
9.一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像如图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.t=0时,线圈平面与中性面垂直
B.t=0.01 s时,Φ的变化率为0
C.t=0.02 s时,感应电动势达到最大
D.从t=0.01s至t=0.04s线圈转过的角度是
10.一个正方形线圈的匝数为10，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，则：(π取3．14)
(1)该线圈产生的电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？
(2)写出感应电动势随时间变化的表达式。
(3)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？
11.如图所示,匀强磁场磁感应强度B=0.1 T,所用矩形线圈的匝数n=100,边长lab=0.2 m,lbc=0.5 m,以角速度ω=100π rad/s绕OO'轴匀速转动。
(1)求感应电动势的峰值。
(2)若从线圈平面垂直磁感线时开始计时,写出线圈中瞬时感应电动势的表达式。
(3)若从线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在 时刻的感应电动势大小
12.如图所示,一矩形线圈,面积是0.05 m2,共100匝,线圈总电阻r=2 Ω,外接电阻R=8 Ω,线圈在磁感应强度B=T的匀强磁场中以n=300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动,若从线圈处于中性面时开始计时,求:
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)经s时线圈中的感应电流的瞬时值;
(3)外电路R两端电压瞬时值的表达式。
3.1交变电流练习2
1.（多选）矩形线框绕垂直于匀强磁场的轴(轴在线框平面内)匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是(　　)
A．当线框位于中性面时，线框中的感应电动势最大
B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零
C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次
D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零
2.（多选）交流发电机的示意图如图所示，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，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。关于其工作原理，下列分析正确的是(　　)
A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小
3．关于线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电流，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，感应电动势方向不变
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次
C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次
D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次
4．（多选）如图所示，线圈中产生了正弦式交变电流的是(均匀速转动)(　　)
5．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V。那么该线圈从如图所示的位置转过30°时，线圈中的感应电动势大小为(　　)
A．50 V　　　　　　　 B．25 V
C．25 V D．10 V
6.（多选）一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动。线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．图中是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的
B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零
C．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零
D．感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大
7．（多选）一矩形线圈的匝数为50，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是(　　)
A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大
B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势方向发生改变
C．电动势的最大值是157 V
D．在t＝0.4 s时，磁通量的变化率最大，为3．14 Wb/s
8.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C．t2、t4时刻通过线圈的磁通量最大
D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
9.（多选）某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断(　　)
A．在A和C时刻线圈处于中性面位置
B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从A→D时刻线圈转过的角度为π
D．若从O→D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
10．一只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像如图所示，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，Φ的变化率为零
C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大
D．从t＝0.01 s时刻至t＝0.04 s时刻线圈转过的角度是π
11．一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像如图甲所示，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，Φ的变化率达到最大
C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大
D．该线圈相应的交流电动势图像如图乙所示
12.（多选）如图甲所示为一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈内磁通量随时间t变化如图乙所示,则下列说法中正确的是(　　)
A.t1时刻线圈中的感应电动势最大
B.t2时刻ab的运动方向与磁场方向垂直
C.t3时刻线圈平面与中性面重合
D.t4、t5时刻线圈中感应电流的方向相同
13.（多选）如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示,则(　　)
A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D.曲线b表示的交变电动势最大值为10 V
14.交流发电机在工作时电动势为e=Emsin ωt,若将发电机的转速提高一倍,同时将线圈所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为(　　)
A.e'=Emsin
B.e'=2Emsin
C.e'=Emsin 2ωt
D.e'=sin 2ωt
15．在如图所示的交流发电机线圈中，如果ab边长为l1，bc边长为l2，线圈转动的角速度为ω，线圈匝数为n，磁感应强度为B，从图示位置开始转动，线圈电阻不计。
(1)求交变电动势的峰值Em。
(2)求通过电阻R的电流的瞬时值表达式。
16．如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈的总电阻r＝1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，线圈以角速度ω＝100π rad/s匀速转动。
(1)若线圈经过图示位置(线圈平面与磁感线垂直)时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式。
(2)写出交变电流的瞬时值表达式。
3.1交变电流练习1参考答案
1.【答案】C 2.【答案】BD 3.【答案】BD 4.【答案】C 5.【答案】D
6.【答案】B 7.【答案】C 8.【答案】AC 9.【答案】D
10.【答案】　(1)6．28 V　6．28 A　(2)e＝6．28cos 10πt(V)　(3)3．14 V
11.【答案】 (1)314 V　(2)e=314sin 100πt(V)　(3)157 V
12.【答案】(1) (2) (3)
3.1交变电流练习2参考答案
1.【答案】CD 2.【答案】AC 3.【答案】C 4.【答案】BCD 5.【答案】B
6.【答案】ACD 7.【答案】CD 8.【答案】B 9.【答案】CD 10.【答案】D
11.【答案】B 12.【答案】BC 13.【答案】ACD 14.【答案】C
15.【答案】(1)nBl1l2ω　(2)cos ωt
16.【答案】(1)e＝500sin 100πt(V)　(2)i＝50sin 100πt(A)