3.1认识交变电流 同步练习(Word版含答案)

3.1认识交变电流同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共14题）
1．关于交流发电机的下列叙述正确的是（　　）
A．交流发电机将电能转化为机械能
B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必须旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生交流电
C．交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电
D．在交流发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一个边都切割磁感线
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
3．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈内产生正弦式交变电流，当线圈平面跟中性面重合的瞬间，下列说法正确的是
A．线圈中的感应电流最大
B．穿过线圈的磁通量为零
C．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零
4．对于正弦式交流电，下列说法正确的是（ ）
A．电流在一周期内方向改变一次，大小随时间变化
B．电流在一周期内方向改变二次，大小随时间变化
C．线圈在中性面时穿过线圈的磁通量最大，电动势最大
D．线圈在垂直于中性面的位置磁通量为零，电动势为零
5．如图所示，一矩形金属线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的固定轴OO′匀速转动，通过理想变压器对小灯泡供电，下列说法正确的是（　　）
试卷第1页，共3页
A．通过图示位置时，线框中的电流方向将发生改变
B．线圈转动的频率与小灯泡闪烁的频率相同
C．通过图示位置时，穿过线框的磁通量的变化率最大
D．其他条件不变，增加变压器原线圈的匝数可提高发电机的输出功率
6．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生的交变电动势的瞬时表达式为，则
A．该交变电动势的频率为2Hz
B．时刻线圈平面与磁场平行
C．时，e达到最大值
D．在1s时间内，线圈中电流方向改变100次
7．矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿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，线框中感应电动势最大
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方向就改变一次
D．线框经过与中性面垂直的位置时，各边不切割磁感线
8．一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
9．风速仪的简易装置如图甲所示．在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化．风速为v1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为v2，且v2>v1，则感应电流的峰值Im、周期T和电动势E的变化情况是
A．Im变大，T变小 B．Im变大，T不变
C．Im变小，T变小 D．Im不变，E变大
10．下列图像，属于交变电流的是
A． B．
C． D．
11．下图中不属于交变电流的是（　　）
A．
B．
C．
D．
12．如图为一交流发电机发出的电流随时间的变化图象，则下列说法正确的是
A．在A点时穿过线圈的磁通量最大
B．在B点时穿过线圈的磁通量变化率最大
C．在A点时线圈处在中性面，电流方向改变
D．在B点时线圈处在中性面，电流方向改变
13．图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为10 Ω，外接一只电阻为90 Ω 的灯泡，不计电路的其他电阻，则
A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直
B．每秒钟内电流方向改变100次
C．灯泡两端的电压为22 V
D．0～0.01 s时间内通过灯泡的电荷量为0
14．如图甲所示的空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向里，磁场的右边界为MN，在MN右侧有一矩形金属线圈abcd，ab边与MN重合．现使线圈以ab边为轴按图示方向（俯视顺时针）匀速转动，将a、b两端连到示波器的输入端，若电流从a 到b为正，则从图乙中示波器观察到的ab中电流随时间变化的规律是
A．A B．B C．C D．D
二、填空题（共3题）
15．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次。( )
16．判断下列说法的正误。
（1）如图所示的电流为交流电。_________
（2）只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。_________
（3）线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大。_________
（4）线圈在通过中性面时电流的方向发生改变。_________
17．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）
18．如图甲所示，一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数，穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图乙所示．发电机线圈电阻，外电路中的电阻，灯泡L电阻，不计其他电阻，交流电流表为理想电流表．求：
（1）线圈从图示位置开始转动产生的电动势的瞬时值表达式；
（2）从图示位置转过的过程中电阻R产生的热量．
19．如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似于打点计时器。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。回答下列问题：
（1）当电流从电磁铁的接线柱a流入时，发现吸引小磁铁向下运动，则电磁铁的上端为什么极？小磁铁的下端为什么极？
（2）这种充气泵应该用直流电还是交流电？简单分析其原因；
（3）为增强磁场，电磁铁的铁芯绕在磁性材料上，而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料，这种电磁铁的铁芯应该采用哪种磁性材料？为什么？
20．如图所示，线圈静止，磁体按图示方向旋转，请用箭头标出图中4个线圈中产生的感应电流方向。如果没有感应电流则不用标箭头。
21．如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。磁感应强度B=0.5T，ab长20厘米，bc长10厘米，角速度ω=100rad/s。求：
（1）交流发电机产生的电动势最大值；
（2）电路中交流电压表的示数；
（3）电阻R上的功率。
参考答案：
1．C
2．A
3．D
4．B
5．A
6．A
7．C
8．C
9．A
10．C
11．D
12．D
13．B
14．D
15．正确
16． 错误 错误 错误 正确
17． Y输入 地 竖直位移 X增益
18.（1）V（2）
19．（1）电磁铁上端为极，小磁铁下端为极；
(2)交流电。用交流电可以让电磁铁上端的磁极交替变化，从而让气室不断从外吸气，对目标充气。如果用直流电，小磁铁要么被吸引，要么被排斥远离，无法连续充气。
(3)采用软磁性材料。软磁性材料撤去磁场后没有明显的剩磁，可以实现连续充气。
20．
a．由图可知，左侧磁场向左，线圈方向相对于磁铁向下，则由右手定则可知，左侧电流向里，右侧电流向外；
b．此时导线运动方向和磁场方向平行，故没有感应电流；
c．左侧磁场向右，线圈相对磁场向下运动，由右手定则可知，左侧电流向外；
d．左侧磁场向右，线圈相对磁场向下运动，由右手定则可知，左侧电流向外；
感应电流的方向如图所示
21．（1）；（2）；（3）
答案第1页，共2页