3.1交变电流的产生同步训练（Word版含答案）

3.1交变电流的产生
一、单选题
1．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
2．电磁感应现象的发现，标志着人类从蒸汽机时代步入了电气化时代，下列设备利用电流热效应原理的是（　　）
A．电风扇
B．电熨斗
C．发电机
D．电磁起重机
3．闭合线圈在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，下列情况中不能产生交流电的是( )
A．B．C．D．
4．判断下列所示的电流一时间图像，属于描述恒定电流的是（ ）
A．B．C．D．
5．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动，当线圈通过中性面时
A．线圈平面与磁感线平行
B．穿过线圈的磁通量为零
C．线圈中感应电动势最大
D．电流方向发生变化
6．如图所示图象中不属于交变电流的有( )
A． B．
C． D．
7．如图的各个图线中，表示交变电流的是（　　）
A．B．C． D．
8．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．下列说法正确的是
A．图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B．从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是
C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变
D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a
9．闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈处于中性面时（　　）
A．线圈平面与磁感线平行
B．通过线圈的电流为零，电流方向发生改变
C．线圈磁通量的变化率达到最大值
D．线圈中的感应电动势达到峰值
10．如图所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T。若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡，测得a、b两点间的电压为20V，则可知：从中性面开始计时，当时，穿过线圈的磁通量的变化率约为 (　　)
A．1.41Wb/s B．2.0Wb/s
C．14.1Wb/s D．20.0Wb/s
11．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
12．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
二、多选题
13．如图所示，下列图象属于交流电的有（ ）
A．
B．
C．
D．
14．下列各图中能产生交变电流的是(　　)
A． B．
C． D．
15．如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量O随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是
A．“t1时刻线圈中感应电动势最大；
B．t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直；
C．t3时刻线圈中感应电动势最大
D．t5时刻线圈中感应电流方向发生变化
三、填空题
16．中性面
（1）中性面：与磁感线_________的平面。
（2）当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量_________，线圈中的电流为_________。
17．判断下列图像表示的电流属于直流还是交流( )
A． B． C． D．
18．用测电笔辨别火线和零线时，应用手接触_____，笔尖接触电线，______表明接触的是零线。
19．如图所示，100匝的线框abcd在图示磁场（匀强磁场）中匀速转动，角速度为ω，其电动势的瞬时值为e=100cos100πtV，那么感应电动势的最大值为________，当从图示位置转过60°角时线圈中的感应电动势为________，此时穿过线圈的磁通量的变化率为________．
四、解答题
20．有一台发电机，它的矩形导电线圈的长和宽分别为和，内部匀强磁场的磁感应强度为。当这台发电机的线圈以的角速度匀速转动时，它输出的最大电压为，则其线圈应有多少匝？
21．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。
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．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．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．B
【解析】
【详解】
A．电扇的主要元件是电动机，电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动工作的。故A错误；
B．电熨斗是利用电流的热效应工作的。故B正确；
C．发电机是利用电磁感应现象工作的。故C错误；
D．电磁起重机主要工作部件是电磁继电器，电磁继电器的内部主要有一个电磁铁构成，故是利用电流的磁效应的原理。故D错误。
故选B。
3．B
【解析】
【详解】
ACD．当线圈转动时，穿过线圈的磁通量均发生变化，则均可产生感应电流；
B．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线转动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流；
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
大小和方向都不随时间改变的电流为恒定电流，故选项A描述的是恒定电流，B、C、D描述的均为交变电流.
故选A。
5．D
【解析】
【详解】
试题分析：当线圈通过中性面时，线圈平面与磁感线垂直，选项A错误；此时穿过线圈的磁通量最大，选项B错误；此位置穿过线圈的磁通量的变化率为零，线圈中感应电动势为零，选项C错误；线圈经过此位置时电流方向发生变化，选项D正确；故选D.
考点：交流电的产生.
6．D
【解析】
【详解】
ABC．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，电流的方向变化的是ABC，故ABC是交流电，不符合题意；
D．D图中的电流方向没有变化，D不是交流电，是直流电，符合题意。
7．C
【解析】
【详解】
ABD．交流电是指方向随时间做周期性的变化，而这三个图中电流的方向始终为正，没变化，故不是交变电流，故ABD错误；
C．电流大小不变，但方向随时间呈周期性变化，故C是交变电流，故C正确。
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
A．图（a）中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误；
B．从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是，故B错误；
C．当线圈转到图（c）位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，故C正确；
D．当线圈转到图（d）位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，ab边感应电流方向为b→a，故D错误。
故选C。
【点睛】
要解决此题，需要掌握发电机的制作原理，知道发电机是根据电磁感应原理制成的，感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线的方向有关。
9．B
【解析】
【详解】
A． 当线圈处于中性面时，线圈平面与磁感线垂直，故A错误；
B． 通过线圈的电流为零，线圈经过中性面，电流方向发生改变，故B正确；
CD． 当线圈处于中性面时，线圈平面与磁感线垂直，切割速度为零，感应电动势为零，线圈磁通量的变化率为零，故CD错误；
故选B。
10．B
【解析】
【详解】
一个匝数为10匝的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T，若用交流电压表测得a、b两点间的电压为20.0V，所以
从中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
当时，
所以时线圈的磁通量的变化率
故选B。
11．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。
12．B
【解析】
【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
【名师点睛】根据右手定则即可线圈中感应电流的方向；中性面位置穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小为零；在计算线圈产生的电能时，要用感应电动势的有效值计算．
13．AC
【解析】
【详解】
交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，电流的方向变化的是AC，AC是交流电，BD是直流电；
故选AC．
14．CD
【解析】
【详解】
试题分析：根据有无磁通量发生变化分析解题
AB选项中线框在磁场平面平动，无磁通量变化，故没有感应电流产生，CD选项中穿过线框的磁通量发生变化，故有感应电流产生，CD正确．
15．BD
【解析】
【详解】
A．t1时刻通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率等于零，故感应电动势为零，故A错误；
B．t2时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，故导线ad的速度方向跟磁感线垂直，故B正确；
C．t3时刻通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率等于零，故感应电动势为零，故C错误；
D．由图可知t5时刻通过线圈的磁通量最大，处于中性面，感应电流改变方向，故D正确；
16． 垂直 最大 零
【解析】
略
17．AB是直流电，CD是交流电。
【解析】
【详解】
[1]选项A、B表示方向不随时间变化的电流，为直流；选项C、D表示大小和方向都随时间做周期性变化的电流，为交流。
18． 笔尾金属体 氖管不发光
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]用测电笔辨别火线和零线时，应用手接触笔尾金属体，笔尖接触电线，氖管不发光表明接触的是零线。
19． 100V 50V 0.5Wb/s
【解析】
【分析】
根据感应电动势的瞬时值表达式分与法拉第电磁感应定律析答题．
【详解】
由可知，感应电动势的最大值为100V，当从图示位置转过60°角时，，线圈中的感应电动势为50V，由
可知，此时穿过线圈的磁通量的变化率为：
【点睛】
本题考查了求感应电动势最大值、瞬时值、磁通量变化率问题，记住并灵活应用交变电流的瞬时值表达式即可正确解题．
20．7405
【解析】
【详解】
根据
其中
代入数据解得
N≈7405
21．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
22．（1） （2） (3)
【解析】
【详解】
（1）根据Em=nBSω带入数据可知Em=200V
（2）电流表的读数：
(3)由
可得：
23．(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.
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页