3.1交变电流的产生 同步练习（word版含答案）

3.1交变电流的产生基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示图像中属于直流电的是 （　　）
A．B．C． D．
2．如图所示的四个装置中，与发电机工作原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
3．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示．下列说法中正确的是
A．时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
B．时刻通过线圈的磁通量为0
C．时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当电流方向变化时，线圈平面就会与中性面垂直
4．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
5．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图可知（　　）
A．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零
B．在A、C时刻线圈处于与中性面垂直的位置
C．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π
D．若从0时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次
6．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
7．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，以下说法错误的是（　　）
A．通过线圈的磁通量变化率达到最大值
B．通过线圈的磁通量达到最大值
C．线圈平面与磁感线方向垂直
D．线圈中的感应电动势为零
8．如图所示，三个完全相同的负载连接成星形，由不计内阻的三相交变电源供电，若C相断开，则电流表和电压表的示数变化应分别是 （ ）
A．电流表示数变小，电压表示数不变 B．电流表示数不变，电压表示数变大
C．电流表、电压表示数都变小 D．电流表、电压表示数都不变
9．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
10．如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置，下列说法正确的是（　　）
A．t1时刻穿过线框的磁通量最大
B．t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左
C．t2时刻穿过线框的磁通量变化最快
D．t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左
11．下图中不属于交变电流的是（　　）
A．
B．
C．
D．
12．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，外接一只电阻为的灯泡，不计电路的其他电阻，则（　　）
A．时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
D．线圈的转速为
13．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（　　）
A．线圈经过图示位置时，电流方向发生改变
B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置边的感应电流方向为
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
14．一矩形线圈，绕垂直于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e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是（　　）
A．时刻通过线圈的磁通量为零
B．线圈处于中性面位置
C．时刻通过线圈的磁通量变化率为零
D．时刻通过线圈的磁通量最大
15．如图所示为交流发电机的示意图，相关说法正确的是（　　）
A．线圈处于甲图时，电流有最大值
B．线圈处于乙图时，电流有最小值
C．线圈处于丙图时，电流方向改变
D．线圈处于丁图时，电流方向改变
二、填空题（共3题）
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．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。
18．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）
19．下图所示的是交流发电机模型。采取哪些措施可以使它产生的电动势增大？
20．有同学认为：在匀强磁场中，矩形线圈绕线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动时，线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，因此线圈中的感应电动势为零；线圈平面在中性面内的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因此线圈中的感应电动势最大。这种看法正确吗？为什么？
21．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？
22．如图所示为交流发电机的示意图。线圈abcd绕垂直于磁场的轴逆时针方向匀速转动，角速度ω=2πrad/s。已知产生的交流电电动势的最大值为，线圈abcd电阻为1Ω，小灯泡电阻为4Ω，其他电阻忽略不计。求：
（1）线圈在图示位置时，通过线圈的磁通量是多少？线圈中的感应电流是多少？
（2）线圈从图示位置开始转过60o角时，电动势的大小？
（3）若在灯泡两端并联交流电压表，则电压表示数？
（4）外力驱动线圈转动一周所做的功
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．B
3．C
4．C
5．B
6．D
7．A
8．A
9．B
10．B
11．D
12．B
13．C
14．C
15．C
16． 错误 错误 错误 正确
17． 笔尾金属体 氖管不发光
18． Y输入 地 竖直位移 X增益
19．
根据
可以通过增大线圈匝数、增大磁场强度、增大线框面积、增大转动角速度等措施使它产生的电动势增大。
20．
在匀强磁场中，矩形线圈绕线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动时，线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，但是此时磁通量的变化率最大，感应电动势最大；线圈平面在中性面内的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，但是此时磁通量的变化率为零，因此线圈中的感应电动势为零。
21．（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。
23．（1）；；（2）；（3）8V；（4）20J
答案第1页，共2页