3.1认识交变电流 自主提升过关练（word版含答案）

3.1认识交变电流 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．如图所示，一个矩形线圈abcd 绕位于线圈平面内且垂直于匀强磁场的固定轴OO′匀速转动，OO′为bc 和 ad 边的中垂线。当线圈平面转到与磁感应强度B的方向平行时，下列说法中正确的是（　　）
A．穿过线圈的磁通量最大
B．线框中产生的感应电动势最小
C．线框中产生的感应电流最小
D．线框中的电流方向不发生改变
2．下列四幅图像表示的电流中不是交变电流的一项是（　　）
A． B．
C． D．
3．一矩形线圈绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．感应电动势的有效值为
B．t2时刻通过线圈的磁通量最大
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化最快
D．t1时刻通过线圈的磁通量为0
4．如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中无电流 B．电流方向将发生改变
C．线圈中的电流最大 D．穿过线圈磁通量的变化率为0
5．如图甲所示，在匀强磁场中有一个匝的闭合矩形线圈绕轴匀速转动，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为，从图甲所示位置开始计时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象如图乙所示，则（　　）
A．在时，线圈中的感应电动势为零
B．所产生交变电流的感应电动势的有效值为
C．所产生交变电流的感应电动势的最大值为
D．线圈从图示位置转过时穿过线圈的磁通量变化最快
6．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则（　　）
A．t＝0时，线圈平面垂直于磁感线
B．t＝1s时，线圈中的电流改变方向
C．t＝1.5s时，线圈中磁通量的变化率最大
D．t＝2s时，线圈中的感应电流最大
7．矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴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，线框的磁通量最大，磁通量变化最快
B．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零
C．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零
D．线框绕轴每转动一周，感应电流方向就改变一次
8．下列事物与磁现象无关的是（　　）
A．白炽灯 B．电动机
C．指南针 D．交流发电机
9．如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕位于线圈平面内垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动，t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（　　）
A．t=0时，线圈中的感应电动势最大
B．1s内电路中的电流方向改变了次
C．滑片P向下滑动时，电压表的示数不变
D．线圈匀速转动的角速度ω变大时，电流表的示数不变
10．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
11．一闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生的感应电流随时间变化的规律如图所示。则（　　）
A．t=0.005s时线圈平面处于中性面位置
B．t=0.02s时穿过线圈的磁通量为零
C．线圈转动的角速度为50πrad/s
D．1s内电流的方向变化100次
12．某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．1s内线圈中电流方向改变50次
B．t=0时，线圈平面与中性面重合
C．t=0.01s时，磁通量变化率的绝对值为40πWb/s
D．t=0.015s时，线圈中的感应电流最大
13．一不计电阻的矩形导线框，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的正弦交流电如图甲所示．把该交流电接在图乙中理想变压器的a、b两端，Rt为热敏电阻（温度升高时，其电阻减小），R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．下列说法正确的是
A．在t=l.5×10-2 s时刻，线框平面与磁场方向垂直
B．该交流电电压的瞬时值表达式为
C．Rt处温度升高时，Vl表示数与V2表示数的比值增大
D．Rt处温度升高时，V2表示数与A表示数的比值不变
14．如图1所示，负载电阻R＝55 Ω，A、V均为理想电表，D为理想二极管，交流发电机的输出电压如图2所示，电压表的示数为110 V，不计输电线路及变压器中的能量损失，下列说法正确的是
A．电流表的示数为2 A
B．当t=0时，穿过线框abcd的磁通量为0
C．理想变压器原线圈中的电流为2 A
D．原、副线圈匝数比为2:1
15．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值
B．在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值
C．在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值
D．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值
二、解答题
16．如图所示为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线框的面积为S，共有N匝，线框的总电阻为r，线框处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接，在外力作用下线框以恒定的角速度绕垂直于磁场的线框平面内的对称轴匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦），推导发电机线框产生感应电动势最大值的表达式。
17．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？
试卷第页，共页
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
线圈平面转到与磁感应强度B的方向平行时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线框中产生的感应电流最大，线框的ab边和dc边切割磁感线的方向不变，则线框中的电流方向不发生改变，故选选项D正确，ABC错误。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
由图像可知，电流方向不变而大小做周期性变化，属于直流电，因此ABD属于交变电流，C不属于交变电流，故ABD错误，C正确。
故选C。
3．A
【解析】
A．根据正弦式交流电有效值和最大值的关系
A正确；
B．在t2时刻，感应电动势最大，线圈恰好转到与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量为零，B错误；
CD．t1时刻和t3时刻，感应电动势为零，线圈恰好转到中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化为零，CD错误。
故选A。
4．C
【解析】
【详解】
AC．当线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生正弦式交流电。当线圈转到图乙所示位置时，线圈中电流最大，A错误，C正确；
B．线圈转到中性面时，电流方向发生改变，B错误；
D．图乙所示位置为中性面的垂面，磁通量为零，但穿过线圈磁通量的变化率最大，D错误；
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
A．时，磁通量为0，磁感线与线圈平行时，磁通量的变化率最大，线圈中的感应电动势最大，选项A错误；
C．由图知角速度
最大感应电动势为
选C错误；
B．感应电动势的有效值为
选项B正确；
D．线圈在图示位置磁通量为0，磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量变化最快，转过90°时，磁通量最大，磁通量变化率为0，选项D错误。
故选B。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据图像可知，在时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，选项A错误；
B．图像的斜率为，即表示磁通量的变化率，在之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流方向不变，选项B错误；
C．图像的斜率为，t＝1.5s时，斜率为零，则线圈中磁通量的变化率为零，选项C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律可得
所以在时，斜率为最大，则感应电动势为最大，感应电流最大，选项D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦式交流电；中性面时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，各边不切割磁感线，感应电动势为零，感应电流为零；故A错误，B正确；
C．当线圈平面与中性面垂直时，线圈平面与磁感线平行，此时磁通量最小为零，而感应电动势最大，故C错误；
D．每当线圈经过中性面时，感应电流的方向一定会改变一次；在一个周期内交流电的方向会改变两次，故D错误；
故选B。
8．A
【解析】
【详解】
A．白炽灯是利用电流的热效应工作的，与磁现象无关，A正确；
B．电动机是利用电流在磁场中受到的安培力工作的，与题意不符，B错误；
C．指南针是小磁针在地磁场的作用下偏转而进行指明方向的，与题意不符，C错误；
D．交流发电机是利用电磁感应现象工作的，与题意不符，D错误。
故选A。
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．t=0时，线圈位于中性面位置，此时线圈中的感应电动势为零，A错误；
B．交流电的频率为
1s内电流方向改变2f次，即次，B正确；
C．滑片P向下滑动时，外电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表示数变大，C错误；
D．线圈内产生的电动势的最大值为
当线圈匀速转动的角速度ω变大时，电动势变大，电流表的示数变大，D错误。
故选B。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
线圈在中性面时，磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零；在垂直于中性面时，磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大。
故选C。
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．t=0.005s时，感应电流最大，感应电动势最大，线圈平面处于与中性面垂直位置，故A错误；
B．t=0.02s时，感应电流为零，则感应电动势为零，磁通量最大，故B错误；
C．线圈转动的角速度为
故C错误；
D．一个周期内电流方向改变2次，周期0.02s，所以1s内电流的方向变化100次，故D正确。
故选D。
12．C
【解析】
【详解】
A．交变电流的周期为0.02s，频率为50Hz，每个周期电流方向变化两次，1s内线圈中电流方向改变100次，A错误；
B．t=0时，磁通量等于零，线圈平面与磁感线平行，与中性面垂直，B错误；
C．根据法拉第电磁感应定律
又因为
解得
C正确；
D．t=0.015s时，磁通量最大，线圈与磁感线垂直，线圈中的感应电流等于零，D错误。
故选C。
13．BC
【解析】
【详解】
A、在t＝l.5×10﹣2s时刻，交变电压最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，穿过该线圈的磁通量为零，线框平面与磁场方向平行，故A错误；
B、由图知，最大电压，周期0.02s，角速度是，则该交流电电压的瞬时值表达式为，故B正确；
C、Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，故副线圈两端电压不变，设副线圈两端电压为，Rt温度升高时，阻值减小，则副线圈所在电路的电流，电流变大，根据闭合电流欧姆定律：，故V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C正确；
D、Rt处温度升高时，阻值减小，V2表示数与A表示数的比值等于电阻Rt，故减小，故D错误；
14．CD
【解析】
【详解】
A．因为理想二极管只能通过单向电流，根据有效值的定义
可求出电阻R两端的电压为，所以电流表的示数应为，选项A错误；
B．由题图2可知，当t=0时，变压器原线圈上的输入电压为零，即交流发电机的输出电压为零，此时线圈处于中性面，穿过线圈abcd的磁通量最大，选项B错误；
C．因为是理想变压器，所以变压器输入功率等于输出功率，根据
可求出
选项C正确．
D．电压表的示数为110 V，说明变压器的输出电压有效值为110 V，而由题图2可知变压器输入电压的有效值为220 V，根据变压器的规律可求出原、副线圈匝数比为2:1，选项D正确；
15．BC
【解析】
【详解】
AC．由题图可知，t1和t3时刻，i最大，所以这两个时刻磁通量的变化率最大，线圈处于垂直中性面的位置，穿过线圈的磁通量为0，故A错误，C正确；
BD．t2和t4两时刻i=0，即
=0
线圈处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，故B正确，D错误。
故选BC。
16．见解析
【解析】
【详解】
线框平面与磁场方向平行时产生的感应电动势最大，ab边切割磁感线时产生的感应电动势与cd边产生的感应电动势串联，即
所以
其中得
同理
所以
17．见解析
【解析】
【详解】
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。
试卷第页，共页