3.1交变电流 同步练习（Word版含答案）

3.1交变电流专题复习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15题）
1．一个矩形线圈在匀强磁场中绕固定轴做匀速转动，转动轴垂直于磁感线，当线圈平面转到与磁感线平行时，关于穿过线圈的磁通量、磁通量的变化及线圈中的感应电动势，下列说法中正确的是（ ）
A．磁通量最大，磁通量变化最快，感应电动势最大
B．磁通量最大，磁通量变化最慢，感应电动势最大
C．磁通量最小，磁通量变化最快，感应电动势最大
D．磁通量最小，磁通量变化最慢，感应电动势最小
2．一交变电流的图像如图所示，则该交变电流的有效值为（　　）
A． B． C． D．
3．如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）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，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的最大电流为Im。下列选项正确的是（　　）
A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零
B．从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为
C．在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为c→d
4．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
5．下列电流随时间变化的图像中，属于交变电流的是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示为一台小型发电机示意图，磁场为水平方向．若线圈绕着转轴做匀速圆周运动，当线圈转到如图所示的水平位置时，下列判断正确的是（ ）
A．通过线圈的磁通量最大 B．此时线圈恰好经过中性面
C．线圈中产生的电动势最大 D．此时交流电流正好改变方向
7．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
8．一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
9．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
10．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是（　　）
A．线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次
B．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
C．线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
D．线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
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，单匝闭合金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为Φm，线框中产生的最大感应电动势为Em，从线框平面与磁场平行时刻（图示位置）开始计时，下面说法正确的是
A．线框转动的角速度为
B．线框中的电流方向在图示位置发生变化
C．当穿过线框的磁通量为Φm的时刻，线框中的感应电动势为Em
D．若转动周期减小一半，线框中的感应电动势也减小一半
13．小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数．将发电机与一个标有“6 V，6 W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻．当线圈的转速为n＝5 r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时表达式为(　　)
A．i＝sin 5t(A) B．i＝sin 10πt(A)
C．i＝1.41sin 5t(A) D．i＝1.41sin 10πt(A)
14．某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（　　）
A．t1时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零
C．t3时刻，线圈中的感应电动势达最大值
D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值
15．图中A、B、C是三相交流电源的三根相线，O是中线，电源的相电压为220V，L1、L2、L3是三个“220V，60W”的灯泡，开关K1断开，K2、K3闭合，由于某种原因，电源中线在图中O′处断了，那么L2和L3两灯泡将（　　）
A．立刻熄灭 B．变得比原来亮一些 C．变得比原来暗一些 D．保持亮度不变
二、填空题（共4题）
16．直流：_________不随时间变化的电流称为直流。
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________。
19．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）
20．如图所示，一矩形线圈位于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈面积为，匝数为，内阻为，绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，转速，外接电阻。时刻，线圈从图示位置（穿过线圈的磁通量为0）开始转动。
（1）求理想电流表的示数（计算结果取整数）；
（2）求最初个周期内通过线圈某横截面的电荷量。
21．如图所示，匀强磁场的磁感应强度，所用矩形线圈的匝数匝，边长，，以角速度绕对称轴匀速转动，当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：
(1)线圈中感应电动势的表达式；
(2)至过程中的平均电动势。
22．图甲为一台小型发电机构造示意图，发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100，内阻r＝5Ω，外电路电阻R＝95 Ω，电路中其余电阻不计．转动过程中穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化，如图乙所示，求（1）该小型发电机的电动势最大值；（2）交流电流表的读数；（3）0~7.85×10-3s内通过R的电荷量．（取）
23．一个电阻为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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．D
3．A
4．B
5．C
6．C
7．D
8．D
9．C
10．C
11．D
12．A
13．D
14．D
15．C
16．方向
17． 最大 零 i=Imcosωt 最小 改变 最大 b→a
18． BC
19． Y输入 地 竖直位移 X增益
20．（1）44A；（2）
21．(1)；(2)。
22．（1） （2） (3)
23．(1) (2) ；(3)
答案第1页，共2页