3.1交变电流的产生综合训练（word版含答案）

3.1交变电流的产生
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．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
3．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．线圈通过中性面时,磁通量为零
4．交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是
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A→B
5．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
6．一只闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．t=0s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大
B．t=0s时刻线圈平面与中性面重合
C．t=0.1s，线圈中电流方向改变
D．t=0.2s时刻，线圈中感应电动势最大
7．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
8．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，则（ ）
A．时，线圈平面垂直于磁感线 B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
9．如图所示，矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动，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0时，线框中的感应电动势也为0
C．当穿过线框的磁通量为0时，线框中的磁通量变化率最大
D．线框经过如图位置时，电流方向将发生改变
10．下图中不属于交变电流的是（　　）
A．
B．
C．
D．
11．如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置（线圈平面与磁感线平行）时（　　）
A．穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最大
B．穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小
C．穿过线圈的磁通量最小，感应电动势最大
D．穿过线圈的磁通量最小，感应电动势最小
12．如图为某交流电的e-t图像，则下列关于该交流电的说法正确的是（　　）
A．t1、.t3时刻线圈垂直于中性面 B．t2、t4时刻线圈中磁通量变化率最大
C．t1、t3时刻线圈中感应电流的方向改变 D．t2、t4时刻线圈中磁通量最大
13．图甲、图乙是交流发电机示意图，线圈ABCD在磁场中匀速转动．下列说法正确的是
A．图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大
B．图乙中穿过线圈的磁通量为零，电路中的感应电流最大
C．图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
D．图乙中穿过线圈的磁通量变化率最大，电路中的感应电流为零
14．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是(　　)
A．位于中性面时，线圈的感应电动势最大
B．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零
C．位于中性面时，穿过线圈的磁通量的变化率为零
D．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次
二、填空题
15．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。_________
16．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________．
17．（1）如图所示电路，已知电源的电动势E＝3V，内阻r=1Ω，外电阻R＝5Ω．若电键S闭合，则理想电流表示数为______A．
（2）我国居民照明电路使用的是______（选填“交变电流”或“恒定电流” ），电压为______V（选填“220”或“380” ）．
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________。
三、综合题
19．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？
20．下列各情况中，线圈都以角速度绕图中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。
21．如图所示是电动势随时间变化的图像，图中Oa、ab、bc、cd分别对应图3-1-5中的哪一个过程？
22．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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．交流发电机将机械能转化为电能，故A错误；
B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈可以是定子，也可以是转子，故B错误；
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，故C正确；
D．在交流发电机线圈转动的过程中，和磁感线共面的边不切割磁感线。故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
交流电是指大小和方向随时间做周期性的变化，而直流是方向不变，大小可变也可不变，当大小和方向都不变的电流为恒定直流。由图象可知，电流的方向不变，而大小作周期性变化，所以不是交流，而是直流，但不是恒定直流。
故选B。
3．C
【详解】
ABC．感应电动势的方向即为感应电流的方向，当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，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，线圈转动一周，两次经过中性面，感应电流和感应电动势方向都要改变两次，AB错误C正确；
D．线圈通过中性面时，磁通量最大，磁通量变化率为零，D错误。
故选C。
4．D
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．
【详解】
转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小为零，故A错误；转到图乙位置时，线圈产生的感应电动势最大，故B错误；转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，且感应电流方向改变，故C错误；转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A→B，故D正确；故选D．
5．C
【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。
6．B
【详解】
AB．由图知t=0时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，线圈平面应在中性面，故A错误，B正确；
C．t=0.1s时刻，磁通量为零，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大，即电动势最大，电流不改变方向，故C错误；
D．t=0.2s时刻，磁通量最大，但磁通量变化率为零，故线圈中感应电动势为零，故D错误；
故选B 。
7．D
【详解】
试题分析：当线圈由图中的位置旋转90度到磁场边缘时，线圈中没有电流产生；当进入磁场时，cd边切割磁感线，且切割磁感线的条数最多，故此时产生的感应电动势最大，再由右手判断出感应电流的方向为dcba的方向，为负值，故ABC是错误的，选项D正确；待线圈转过180度位置时感应电流为0，再转过到270度位置时感应电流最大，方向变为正方向，然后线圈从磁场出来，感应电流为0．
8．D
【详解】
A．根据图象可知，在t=0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，A错误；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．由图像可得在t=1.5s时，通过线圈的磁量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，C错误；
D．感应电动势的最大值为
有效值为
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为
D正确。
故选AD。
9．C
【详解】
A．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，各边不切割磁感线，感应电动势为零，A错误；
BC．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；感应电动势最大，线框中的磁通量变化率最大，B错误，C正确；
D．当线框位于中性面时，即线框和磁场垂直时，电流方向将发生改变，D错误。
故选C。
10．D
【详解】
大小方向都随时间变化的叫交变电流，从图像上可以看出D选项中电流的方向没有发生变化，故选D
11．C
【详解】
当线圈平面转到与磁感线平行的位置时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，则线圈中的感应电动势也最大。
故选C。
12．BC
【详解】
AC．、时刻感应电动势为零，磁通量最大，线圈通过中性面线圈中感应电流的方向改变，故A错误，C正确；
BD．、时刻感应电动势最大，磁通量变化率最大，线圈平面与中性面垂直，磁通量最小，故B正确，D错误；
故选BC。
13．BC
【详解】
AC. 图甲中线圈平面与磁感线方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，故感应电流为零，故A错误，C正确；
BD. 图乙中线圈平面与磁感线方向平行，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故感应电流最大，故B正确，D错误；
故选BC
14．CD
【详解】
A．在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误；
B．穿过线圈磁通量为0时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故B错误；
C．位于中性面时，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量的变化率为0，故C正确；
D．根据楞次定律分析可知，线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次．故D正确。
故选CD。
15． 错误 错误 错误 正确
16． 100V 50V 0.5Wb/s
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：
17． 0.5 交变电流 220
【详解】
（1）根据闭合电路的欧姆定律可知： ，则理想电流表读数为0.5A.
（2）我国居民照明电路使用的是交变电流，电压为220V．
18． BC
【详解】
（1）转动中BC边切割磁感线；
（2）BC边的速率
（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）t时刻线框中的电动势
其最大值是
（6）e-t图线如图所示
19．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。
20．产生交表电流的条件是线圈绕垂直于匀强磁场的转轴做匀速圆周运动。左上图，转轴与磁场平行，线圈在转动的过程中，线圈里始终没有磁通量，没有感应电流；右上图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流；左下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流，右下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流。
21．电动势的图像中Oa段表示从中性面开始转动90°的过程，即过程图中a→b；
ab段表示从过程图中b→c；
bc段表示从过程图中c→d；
cd段表示从过程图中d→e；
22．（1）电磁铁上端为极，小磁铁下端为极；（2）见解析；（3）见解析
【详解】
(1)根据安培定则可得电磁铁上端为极；根据异名磁极相吸可得小磁铁下端为极。
(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。
答案第1页，共2页