3.1交变电流 同步训练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.1交变电流 同步训练（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 678.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-02 17:57:49 | ||
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文档简介
3.1交变电流
一、选择题（共14题）
1．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．
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．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴作匀速转动时，则（ ）
A．当线圈平面处于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，感应电动势最大
B．当线圈平面处于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大,感应电动势为零
C．当线圈平面与磁感线平行瞬间，穿过线圈平面的磁通量为零，感应电动势为零
D．线圈转动一周，感应电流的方向改变一次
4．如图中不属于交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
5．闭合线圈在磁场中做如下运动，不能产生正弦式交变电流的情景是（ ）
A． B．
C． D．
6．关于家庭电路的下列做法，不符合安全用电常识的是（ ）
A．发现有人触电，应首先切断电源
B．检修电路故障时，应尽量在通电情况下作业
C．有金属外壳的用电器，金属外壳一定要接地
D．为了保证电路安全，家里尽量不要同时使用多个大功率电器
7．如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零
B．线框中产生交变电压的表达式为u＝500sin(200t)V
C．变压器原、副线圈匝数之比为50：11
D．允许变压器输出的最大功率为2200W
8．有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示，图中N，S是一对固定的磁极，磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是（ ）
A．自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电
B．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关
C．知道摩擦轮与后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数
D．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大
9．如图是交流发电机的示意图，线圈边连接在金属滑环上，边连接在金属滑环上，左右两个导体电刷分别压在滑环、上，线圈转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。若线圈绕转轴顺时针匀速转动，取从左向右通过电流表为电流正方向，从图示位置开始计时，下列图中能正确表示电流表中电流随时间变化关系的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，矩形闭合线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向的转轴OO′以恒定的角速度转动，当线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时（ ）
A．穿过线圈的磁通量最小 B．线圈中的感应电流为零
C．线圈中的感应电动势最大 D．AB边所受的安培力最大
11．如图所示，线圈ABCD处于匀强磁场中，匝数，面积，磁场边界MN与线圈的AB边重合，磁感应强度大小，若线圈从图示位置开始绕AB边以的角速度匀速转动。则以下说法正确的是（ ）
A．线圈产生的是正弦式交变电流
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为60V
C．线圈转动时产生的瞬时感应电动势为
D．线圈产生的感应电动势的有效值为40V
12．一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
二、多选题
13．图中闭合金属线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
14．两人在赤道上站立。各自手握金属绳OPO'的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t=0时刻，则下列说法正确的是（ ）
A．电路中存在周期为T的变化电流
B．时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大
C．时刻，电流向左通过灵敏电流计
D．时刻，电路中电流为零
三、填空题
15．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。
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．如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷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连接。
（1）图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量___________，磁通量变化率___________（填“最大”或“零”）。
（2）从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是___________（填“i=Imsinωt”填“i=Imcos ωt”）。
（3）当线圈转到图（c）位置时，感应电流___________ （填“最小”或“最大”），且感应电流方向___________ （填“改变”或“不改变”）。
（4）当线圈转到图（d）位置时，感应电动势___________（填“最小”或“最大”），ab边感应电流方向为___________（填“a→b”或“b→a”）。
18．如图甲所示，矩形线框ABCD（C端被B端遮住，D端被A端遮住）以AD边为轴逆时针匀速转动，角速度为。已知AB和CD边长为L1，BC和AD边长为L2，匀强磁场磁感应强度为B，线框只有一匝。从线圈经过中性面（图中虚线位置）时开始计时，并规定此后四分之一周期内电流沿正方向。
（1）转动中___________（哪一条或哪几条）边切割磁感线；
（2）转动中，BC边的速率是___________。
（3）t时刻（图中实线位置），线框平面与中性面的夹角是_________，BC边的速度与磁场夹角是___________。
（4）t时刻，BC边中的电动势eBC=___________，线框中的电动势e=___________。
（5）如果线框共n匝，并用S表示线框的面积（也就是）。则t时刻线框中的电动势e=___________，其最大值是Em=___________。
（6）在乙图中画出e-t图线________。
四、解答题
19．如图所示，线圈的面积是，共100匝，线圈的总电阻，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度，线圈以角速度匀速转动。
(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)求线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值。
20．如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．求：
(1)t＝0时感应电流的方向；
(2)感应电动势的瞬时值表达式；
(3)线圈转动一圈整个电路中产生的电热；
(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量．
21．如图所示，矩形线圈abcd的匝数为 n＝50匝，线圈ab的边长为L1＝0.2 m，bc的边长为L2＝0.25 m，在磁感应强度为B＝0.4 T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω＝rad/s，试求：
(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φm；
(2)线圈在题图所示位置(线圈平面与磁感线平行)时，感应电动势e的大小；
(3)若线圈在中性面位置开始计时，写出此交变电流电动势瞬时值表达式．
22．如图所示，一半径为r=10cm的圆形线圈共100匝，在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n=600r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时。
(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；
(2)求线圈从图示位置开始在s时的电动势的瞬时值；
(3)求线圈从图示位置开始在s时间内的电动势的平均值。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
发电机工作原理为闭合回路部分导线切割磁感线，产生感应电流，B图符合，A图为电动机原理，C图为表示通电导线周围存在磁场，D图为通电导线在磁场中受力运动，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
2．A
【解析】
【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.
点睛：本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．知道当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．
3．B
【解析】
【详解】
AB．当线圈平面处于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，感应电动势为零，故A错误，B正确；
C．当线圈平面与磁感线平行瞬间，穿过线圈平面的磁通量为零，感应电动势最大，故C错误；
D．线圈转动一周，感应电流的方向改变两次，故D错误。
故选B。
4．D
【解析】
【详解】
ABC．大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，则ABC三项都是交变电流，不符合题意；
D．D项图像中电流的方向不变，不是交变电流，故D项符合题意。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
ACD．线圈在匀强磁场内绕固定轴转动，磁通量发生变化，有感应电流，线圈中能产生正弦式交变电流，ACD正确，不符合题意；
B．线圈转动，磁通量不变，无感应电流，B错误，符合题意。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
当发现有人触电时，应该立即采取的措施是：迅速切断电源或用绝缘体挑开电线，不能用手拉开电线和触电的人，这样自己也会触电．符合安全用电常识；检修电路故障时，必须使电路断开．不符合安全用电常识；金属外壳的用电器的外壳一定要接地，避免金属外壳用电器漏电时发生触电事故．符合安全用电常识；电路中电流过大的原因有两个：一是短路；二是家中使用用电器的总功率过大．故大功率用电器同时使用时，将会使电路中的电流过大，引起火灾．符合安全用电常识．此题选择不符合安全用电常识的，故选B．
7．B
【解析】
【详解】
A．由图可知，此时线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为0，故A错误。
B．矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为
Em＝nBSω＝50××0.5×200V＝500V
所以线框中产生交变电压的表达式为
u＝500sin(200t)V
故B正确；
C．有效值：
E＝＝500V
由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为
＝
故C错误；
D．由于熔断器允许通过的最大电流为10A，所以允许变压器输出的最大功率为
P＝UI＝500×10W＝5000W
故D错误。
故选B。
8．C
【解析】
【详解】
自行车匀速行驶时，线圈中在磁场中旋转产生感应电动势，如果从中性面开始计时，则e=Emsinωt，所以产生的是交流电，故A错误；小灯泡亮度决定于电功率，电功率P=EI，而，所以灯泡亮度与自行车的行驶速度有关，故B错误；如果摩擦轮半径为r，后轮的半径为R，则，则后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数为N=R/r，故C正确；磁通量的变化率为，与线圈匝数无关，故D错误．故选C．
【点睛】
本题主要是考查交流电答产生和线速度、角速度答关系，解答本题要知道物体做匀速圆周运动过程中，同缘且不打滑则它们边缘的线速度大小相等；而共轴则它们的角速度相同．
9．A
【解析】
【分析】
【详解】
图示位置线圈中通过的磁通量最大，线圈平面处于中性面，感应电流为零；线圈顺时针转动，在线圈中产生感应电流的方向是从a到b，通过电流表的电流，从右到左，为负方向，故A正确，BCD错误。
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
线圈平面转到与磁场方向垂直的位置叫中性面，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率：也就是感应电动势最小，感应电流最小，且为0，所以AB边所受的安培力最小，B正确，ACD错误。
故选B。
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．线圈绕该有界匀强磁场转动的过程中，在一个周期的时间内，只有半个周期产生感应电流，故线圈产生的电流不是正弦式交变电流，A错误；
B．感应电动势最大值
B错误；
C．线圈转动时，转过角度为，瞬时感应电动势
C错误；
D．由
可得线圈产生的感应电动势的有效值，D正确。
故选D。
12．A
【解析】
【详解】
试题分析：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动将产生随时间按正弦（或余弦）规律变化的交流电，线圈处于与磁场方向垂直的位置是中性面，此时，不切割磁感线，所以，通过线圈的磁通量达到最大值，而磁通量变化率为零，感应电动势为零,A说法错误；B、C、d说法正确; 故选A．
考点：交流电的产生．
13．AD
【解析】
【分析】
【详解】
矩形线圈在匀强磁场内绕垂直磁场的轴匀速转动时，线圈中就会产生正弦式交变电流。
A．图中虽然只有一半金属线圈在磁场中，但在线圈绕固定轴转动的过程中，始终有一边切割磁感线，保证线圈在转动过程中产生的感应电动势连续，按照正弦规律变化，A正确；
B．图中固定轴与磁场方向平行，线圈转动过程中，磁通量不变，无感应电流产生，B错误；
C．图中线圈转动过程中，每个周期内只有半个周期内有感应电流，不能产生正弦式交变电流，C错误；
D．图中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且在线圈平面内的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流，D正确。
故选AD。
14．AD
【解析】
【详解】
A．用类比法，如线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生周期性变化的交变电流，所以这个电路中存在周期为T的变化电流，故A正确；
B．由于地磁场方向等效为由南指向北，则t=0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最小为0，故B错误；
C．时刻，第一次经过水平位置，这个过程磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流方向向右通过灵敏电流计，故C错误；
D．时刻，导线速度方向与磁场方向平行，磁通量变化率为零，则电路中电流为零，故D正确。
故选AD。
15．右手
【解析】
【详解】
略
16． 垂直 0
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图像知时，，线圈位于中性面位置，线圈平面和磁感线垂直；
[2]当时，，
17． 最大 零 i=Imcosωt 最小 改变 最大 b→a
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，磁通量变化率为零。
（2）[3]从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i=Imcos ωt。
（3）[4][5]当线圈转到图（c）位置时为中性面，感应电流为零，最小，且感应电流方向发生改变。
（4）[6][7]当线圈转到图（d）位置时，磁通量变化率最大，此时感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a。
18． BC
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]转动中BC边切割磁感线；
（2）[2]BC边的速率
（3）[3]t时刻（图中实线位置），线框平面与中性面的夹角是
[4]BC边的速度与磁场夹角是
（4）[5]t时刻，BC边中的电动势
eBC=
[6]线框中的电动势
e=
（5）[7]t时刻线框中的电动势
[8]其最大值是
（6）[9]e-t图线如图所示
19．(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】
(1)线圈中感应电动势的最大值为
线圈中感应电动势瞬时值
所以
(2)交变电流的最大值
所以电流的瞬时值表达式为
(3) 交变电动势的平均值
20．(1)感应电流方向沿adcba （2) e＝314cos(100πt) V (3)98.6 J (4)0.1 C
【解析】
【详解】
(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.
(2)线圈的角速度ω＝2πn＝100π rad/s
图示位置的感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω
代入数据得Em＝314 V
感应电动势的瞬时值表达式e＝Emcos ωt＝314cos (100πt) V.
(3)电动势的有效值
线圈匀速转动的周期T＝＝0.02 s
线圈匀速转动一圈，Q=I2(R＋r)T＝T
代入数据得W≈98.6 J.
(4)从t＝0起转过90°过程中，Δt内流过R的电荷量：
代入数据得q＝0.1 C.
21．(1)0.02Wb (2) (3)
【解析】
【详解】
(1)穿过线圈平面的最大磁通量
(2)线圈在图示位置时感应电动势最大，此时感应电动势的值
(3)感应电动势的最大值，线圈转动的角速度，若从中性面位置开始计时，此交变电流电动势瞬时值表达式
22．(1)e=100sin20πt(V)；(2)86.6V；(3)V
【解析】
【详解】
(1) 交变电动势的瞬时值
E=Emsinωt
Em=NBSω
解得
e=100sin20πt(V)
(2) 线圈从图示位置开始在s时的电动势的瞬时值
(3)在s内线圈转过的角度
由Φ=BScosωt知
线圈从图示位置开始在s时间内的电动势的平均值
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、选择题（共14题）
1．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．
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．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴作匀速转动时，则（ ）
A．当线圈平面处于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，感应电动势最大
B．当线圈平面处于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大,感应电动势为零
C．当线圈平面与磁感线平行瞬间，穿过线圈平面的磁通量为零，感应电动势为零
D．线圈转动一周，感应电流的方向改变一次
4．如图中不属于交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
5．闭合线圈在磁场中做如下运动，不能产生正弦式交变电流的情景是（ ）
A． B．
C． D．
6．关于家庭电路的下列做法，不符合安全用电常识的是（ ）
A．发现有人触电，应首先切断电源
B．检修电路故障时，应尽量在通电情况下作业
C．有金属外壳的用电器，金属外壳一定要接地
D．为了保证电路安全，家里尽量不要同时使用多个大功率电器
7．如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零
B．线框中产生交变电压的表达式为u＝500sin(200t)V
C．变压器原、副线圈匝数之比为50：11
D．允许变压器输出的最大功率为2200W
8．有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示，图中N，S是一对固定的磁极，磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是（ ）
A．自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电
B．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关
C．知道摩擦轮与后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数
D．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大
9．如图是交流发电机的示意图，线圈边连接在金属滑环上，边连接在金属滑环上，左右两个导体电刷分别压在滑环、上，线圈转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。若线圈绕转轴顺时针匀速转动，取从左向右通过电流表为电流正方向，从图示位置开始计时，下列图中能正确表示电流表中电流随时间变化关系的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，矩形闭合线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向的转轴OO′以恒定的角速度转动，当线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时（ ）
A．穿过线圈的磁通量最小 B．线圈中的感应电流为零
C．线圈中的感应电动势最大 D．AB边所受的安培力最大
11．如图所示，线圈ABCD处于匀强磁场中，匝数，面积，磁场边界MN与线圈的AB边重合，磁感应强度大小，若线圈从图示位置开始绕AB边以的角速度匀速转动。则以下说法正确的是（ ）
A．线圈产生的是正弦式交变电流
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为60V
C．线圈转动时产生的瞬时感应电动势为
D．线圈产生的感应电动势的有效值为40V
12．一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
二、多选题
13．图中闭合金属线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
14．两人在赤道上站立。各自手握金属绳OPO'的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t=0时刻，则下列说法正确的是（ ）
A．电路中存在周期为T的变化电流
B．时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大
C．时刻，电流向左通过灵敏电流计
D．时刻，电路中电流为零
三、填空题
15．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。
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．如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷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连接。
（1）图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量___________，磁通量变化率___________（填“最大”或“零”）。
（2）从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是___________（填“i=Imsinωt”填“i=Imcos ωt”）。
（3）当线圈转到图（c）位置时，感应电流___________ （填“最小”或“最大”），且感应电流方向___________ （填“改变”或“不改变”）。
（4）当线圈转到图（d）位置时，感应电动势___________（填“最小”或“最大”），ab边感应电流方向为___________（填“a→b”或“b→a”）。
18．如图甲所示，矩形线框ABCD（C端被B端遮住，D端被A端遮住）以AD边为轴逆时针匀速转动，角速度为。已知AB和CD边长为L1，BC和AD边长为L2，匀强磁场磁感应强度为B，线框只有一匝。从线圈经过中性面（图中虚线位置）时开始计时，并规定此后四分之一周期内电流沿正方向。
（1）转动中___________（哪一条或哪几条）边切割磁感线；
（2）转动中，BC边的速率是___________。
（3）t时刻（图中实线位置），线框平面与中性面的夹角是_________，BC边的速度与磁场夹角是___________。
（4）t时刻，BC边中的电动势eBC=___________，线框中的电动势e=___________。
（5）如果线框共n匝，并用S表示线框的面积（也就是）。则t时刻线框中的电动势e=___________，其最大值是Em=___________。
（6）在乙图中画出e-t图线________。
四、解答题
19．如图所示，线圈的面积是，共100匝，线圈的总电阻，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度，线圈以角速度匀速转动。
(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)求线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值。
20．如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．求：
(1)t＝0时感应电流的方向；
(2)感应电动势的瞬时值表达式；
(3)线圈转动一圈整个电路中产生的电热；
(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量．
21．如图所示，矩形线圈abcd的匝数为 n＝50匝，线圈ab的边长为L1＝0.2 m，bc的边长为L2＝0.25 m，在磁感应强度为B＝0.4 T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω＝rad/s，试求：
(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φm；
(2)线圈在题图所示位置(线圈平面与磁感线平行)时，感应电动势e的大小；
(3)若线圈在中性面位置开始计时，写出此交变电流电动势瞬时值表达式．
22．如图所示，一半径为r=10cm的圆形线圈共100匝，在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n=600r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时。
(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；
(2)求线圈从图示位置开始在s时的电动势的瞬时值；
(3)求线圈从图示位置开始在s时间内的电动势的平均值。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
发电机工作原理为闭合回路部分导线切割磁感线，产生感应电流，B图符合，A图为电动机原理，C图为表示通电导线周围存在磁场，D图为通电导线在磁场中受力运动，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
2．A
【解析】
【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.
点睛：本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．知道当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．
3．B
【解析】
【详解】
AB．当线圈平面处于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，感应电动势为零，故A错误，B正确；
C．当线圈平面与磁感线平行瞬间，穿过线圈平面的磁通量为零，感应电动势最大，故C错误；
D．线圈转动一周，感应电流的方向改变两次，故D错误。
故选B。
4．D
【解析】
【详解】
ABC．大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，则ABC三项都是交变电流，不符合题意；
D．D项图像中电流的方向不变，不是交变电流，故D项符合题意。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
ACD．线圈在匀强磁场内绕固定轴转动，磁通量发生变化，有感应电流，线圈中能产生正弦式交变电流，ACD正确，不符合题意；
B．线圈转动，磁通量不变，无感应电流，B错误，符合题意。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
当发现有人触电时，应该立即采取的措施是：迅速切断电源或用绝缘体挑开电线，不能用手拉开电线和触电的人，这样自己也会触电．符合安全用电常识；检修电路故障时，必须使电路断开．不符合安全用电常识；金属外壳的用电器的外壳一定要接地，避免金属外壳用电器漏电时发生触电事故．符合安全用电常识；电路中电流过大的原因有两个：一是短路；二是家中使用用电器的总功率过大．故大功率用电器同时使用时，将会使电路中的电流过大，引起火灾．符合安全用电常识．此题选择不符合安全用电常识的，故选B．
7．B
【解析】
【详解】
A．由图可知，此时线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为0，故A错误。
B．矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为
Em＝nBSω＝50××0.5×200V＝500V
所以线框中产生交变电压的表达式为
u＝500sin(200t)V
故B正确；
C．有效值：
E＝＝500V
由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为
＝
故C错误；
D．由于熔断器允许通过的最大电流为10A，所以允许变压器输出的最大功率为
P＝UI＝500×10W＝5000W
故D错误。
故选B。
8．C
【解析】
【详解】
自行车匀速行驶时，线圈中在磁场中旋转产生感应电动势，如果从中性面开始计时，则e=Emsinωt，所以产生的是交流电，故A错误；小灯泡亮度决定于电功率，电功率P=EI，而，所以灯泡亮度与自行车的行驶速度有关，故B错误；如果摩擦轮半径为r，后轮的半径为R，则，则后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数为N=R/r，故C正确；磁通量的变化率为，与线圈匝数无关，故D错误．故选C．
【点睛】
本题主要是考查交流电答产生和线速度、角速度答关系，解答本题要知道物体做匀速圆周运动过程中，同缘且不打滑则它们边缘的线速度大小相等；而共轴则它们的角速度相同．
9．A
【解析】
【分析】
【详解】
图示位置线圈中通过的磁通量最大，线圈平面处于中性面，感应电流为零；线圈顺时针转动，在线圈中产生感应电流的方向是从a到b，通过电流表的电流，从右到左，为负方向，故A正确，BCD错误。
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
线圈平面转到与磁场方向垂直的位置叫中性面，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率：也就是感应电动势最小，感应电流最小，且为0，所以AB边所受的安培力最小，B正确，ACD错误。
故选B。
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．线圈绕该有界匀强磁场转动的过程中，在一个周期的时间内，只有半个周期产生感应电流，故线圈产生的电流不是正弦式交变电流，A错误；
B．感应电动势最大值
B错误；
C．线圈转动时，转过角度为，瞬时感应电动势
C错误；
D．由
可得线圈产生的感应电动势的有效值，D正确。
故选D。
12．A
【解析】
【详解】
试题分析：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动将产生随时间按正弦（或余弦）规律变化的交流电，线圈处于与磁场方向垂直的位置是中性面，此时，不切割磁感线，所以，通过线圈的磁通量达到最大值，而磁通量变化率为零，感应电动势为零,A说法错误；B、C、d说法正确; 故选A．
考点：交流电的产生．
13．AD
【解析】
【分析】
【详解】
矩形线圈在匀强磁场内绕垂直磁场的轴匀速转动时，线圈中就会产生正弦式交变电流。
A．图中虽然只有一半金属线圈在磁场中，但在线圈绕固定轴转动的过程中，始终有一边切割磁感线，保证线圈在转动过程中产生的感应电动势连续，按照正弦规律变化，A正确；
B．图中固定轴与磁场方向平行，线圈转动过程中，磁通量不变，无感应电流产生，B错误；
C．图中线圈转动过程中，每个周期内只有半个周期内有感应电流，不能产生正弦式交变电流，C错误；
D．图中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且在线圈平面内的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流，D正确。
故选AD。
14．AD
【解析】
【详解】
A．用类比法，如线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生周期性变化的交变电流，所以这个电路中存在周期为T的变化电流，故A正确；
B．由于地磁场方向等效为由南指向北，则t=0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最小为0，故B错误；
C．时刻，第一次经过水平位置，这个过程磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流方向向右通过灵敏电流计，故C错误；
D．时刻，导线速度方向与磁场方向平行，磁通量变化率为零，则电路中电流为零，故D正确。
故选AD。
15．右手
【解析】
【详解】
略
16． 垂直 0
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图像知时，，线圈位于中性面位置，线圈平面和磁感线垂直；
[2]当时，，
17． 最大 零 i=Imcosωt 最小 改变 最大 b→a
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，磁通量变化率为零。
（2）[3]从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i=Imcos ωt。
（3）[4][5]当线圈转到图（c）位置时为中性面，感应电流为零，最小，且感应电流方向发生改变。
（4）[6][7]当线圈转到图（d）位置时，磁通量变化率最大，此时感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a。
18． BC
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]转动中BC边切割磁感线；
（2）[2]BC边的速率
（3）[3]t时刻（图中实线位置），线框平面与中性面的夹角是
[4]BC边的速度与磁场夹角是
（4）[5]t时刻，BC边中的电动势
eBC=
[6]线框中的电动势
e=
（5）[7]t时刻线框中的电动势
[8]其最大值是
（6）[9]e-t图线如图所示
19．(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】
(1)线圈中感应电动势的最大值为
线圈中感应电动势瞬时值
所以
(2)交变电流的最大值
所以电流的瞬时值表达式为
(3) 交变电动势的平均值
20．(1)感应电流方向沿adcba （2) e＝314cos(100πt) V (3)98.6 J (4)0.1 C
【解析】
【详解】
(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.
(2)线圈的角速度ω＝2πn＝100π rad/s
图示位置的感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω
代入数据得Em＝314 V
感应电动势的瞬时值表达式e＝Emcos ωt＝314cos (100πt) V.
(3)电动势的有效值
线圈匀速转动的周期T＝＝0.02 s
线圈匀速转动一圈，Q=I2(R＋r)T＝T
代入数据得W≈98.6 J.
(4)从t＝0起转过90°过程中，Δt内流过R的电荷量：
代入数据得q＝0.1 C.
21．(1)0.02Wb (2) (3)
【解析】
【详解】
(1)穿过线圈平面的最大磁通量
(2)线圈在图示位置时感应电动势最大，此时感应电动势的值
(3)感应电动势的最大值，线圈转动的角速度，若从中性面位置开始计时，此交变电流电动势瞬时值表达式
22．(1)e=100sin20πt(V)；(2)86.6V；(3)V
【解析】
【详解】
(1) 交变电动势的瞬时值
E=Emsinωt
Em=NBSω
解得
e=100sin20πt(V)
(2) 线圈从图示位置开始在s时的电动势的瞬时值
(3)在s内线圈转过的角度
由Φ=BScosωt知
线圈从图示位置开始在s时间内的电动势的平均值
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页