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
一、选择题（共15题）
1．甲、乙两电路中电流随时间的变化关系分别如图甲、乙所示，则属于交流电的是（　　）
A．甲、乙都是 B．只有甲 C．只有乙 D．甲、乙都不是
2．一矩形线圈绕垂直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随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．感应电动势的有效值为
B．t2时刻通过线圈的磁通量最大
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化最快
D．t1时刻通过线圈的磁通量为0
3．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如图所示，则
A．交流电的频率是4πHz
B．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大
C．当t＝πs时e有最大值
D．交变电流周期是πs
4．在家庭安全用电中，下列做法正确的是(　　)
A． B． C． D．
5．如图所示，面积均为S的单匝线圈（A、C、D均绕其对称轴，B绕中心轴）在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦式交流电动势的是（　　）
A． B．
C． D．
6．图示为交流发电机模型的示意图。位于磁场中的矩形导线框abcd可绕过其对称轴的轴线（图中虚线）转动。已知在t=0时刻，线框的平面与磁场方向垂直（即图示位置），并从此位置开始以恒定的角速度绕转轴沿逆时针方向转动。若规定通过电阻的电流从e到f为正，则下列i﹣t图象正确的是（　　）
A． B．
C． D．
7．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中感生电动势e随时间的变化规律如图，下面说法正确的是（　　）
A．时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
B．时通过线圈的磁通量为零
C．时刻通过线圈的磁通量的变化率最大
D．每当感应电流的方向改变时，通过线圈的磁通量的绝对值为最大
8．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垂直的位置时，感应电动势或感应电流方向就改变一次
D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线
9．小型交流发电机的原理图如图所示：单匝矩形线圈ABCD置于匀强磁场中，绕过BC、AD中点的轴OO′以恒定角速度旋转，轴OO′与磁场垂直，矩形线圈通过滑环与理想交流电流表A，定值电阻R串联，下列说法中正确的是（　　）
A．线圈平面与磁场垂直时，交流电流表A的示数最小
B．线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流最大
C．线圈平面与磁场垂直时，通过线圈的磁通量变化率最大
D．线圈平面与磁场平行时，通过线圈的磁通量最大
10．不计电阻的某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，R1为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R2为定值电阻．下列说法正确的是（ ）
A．在t＝0.01 s，穿过该线圈的磁通量为零
B．原线圈两端电压的瞬时值表达式为（V）
C．R1处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大
D．R1处温度升高时，电压表V1、V2示数的比值不变
11．如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小相等的磁场。若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图像中可能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是（ ）
A． B．
C． D．
12．如图，三相交流发电机每相电压为220V，接成星型，如果负载接成三角形，则负载每相的电压是（　　）
A．220 V B．220 V
C．220 V D．因三相负载电阻大小未知，每相的电压无法判断
13．如图，线圈在磁场中匀速转动产生交变电流，以下相关说法中正确的是
A．线圈在甲、丙图所示位置时，磁通量变化率最大
B．线圈在乙、丁图所示位置时，产生的电流最大
C．线圈平面经过甲、丙图所示位置时，电流的方向都要改变一次
D．线圈每转动一周，电流方向改变一次
14．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，产生交变电流，以下说法正确的是（　　）
A．线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次
B．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次
C．当线圈平面与磁感线垂直时，穿过线圈的磁通量最大
D．当线圈平面与磁感线平行时，线圈中感应电动势最大
15．如图甲所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈内的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示，则下列说法中错误的是（　　）
A．t1时刻线圈中的感应电动势为0
B．t2时刻ab的运动方向与磁场方向平行
C．t3时刻线圈平面与中性面垂直
D．t2和t4时刻线圈中感应电流的方向相反
二、填空题
16．判断下列图像表示的电流属于直流还是交流( )
A． B． C． D．
17．某实验小组开展“正（余）弦规律交变电流产生”的实验， 线圈转到如图所示位置，形成图中所示感应电流方向，则沿轴方向看，线框是在_________（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动。
18．如图甲所示是一种自行车上照明用的车头灯,图乙是这种车头灯发电机的结构示意图,转轴的一端装有一对随轴转动的磁极,另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的U形铁芯上,自行车车轮转动时,通过摩擦小轮带动磁极转动,使线圈中产生正弦交变电流,给车头灯供电。已知自行车车轮半径,摩擦小轮半径,线圈有,线圈横截面积,总电阻,旋转磁极的磁感应强度,车头灯电阻,当车轮转动的角速度时,则：发电机磁极转动的角速度为_____________,车头灯中电流的有效值为_____________.

综合题
19．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。
20．如图所示，矩形线圈的匝数为N=100匝，ab边长为0.4m，bc边长为0.2m．整个线圈的电阻R=1欧，在B=1T的匀强磁场中，以短边中点的连线为轴逆时针转动，=50rad/s．求：
（1）线圈从图示位置转动90度过程中的平均电动势．
（2）线圈转过90度时的瞬间电动势．
21．图甲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按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n＝100、电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，电阻，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化．（取）求：
（1）交流发电机产生的电动势的最大值；
（2）从时开始计时，转过时线圈中应电流瞬时值及感应电流的方向；
（3）电路中交流电压表的示数；
（4）从图示位量转过，整个回路产生的焦耳热．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
电流方向随时间变化的电流为交变电流，故由题图可知，甲是交流电，乙不是交流电。
故选B。
2．A
【详解】
A．根据正弦式交流电有效值和最大值的关系
A正确；
B．在t2时刻，感应电动势最大，线圈恰好转到与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量为零，B错误；
CD．t1时刻和t3时刻，感应电动势为零，线圈恰好转到中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化为零，CD错误。
故选A。
3．B
【详解】
从图像可知交流电的周期为2π s，频率为Hz， t＝0时，e最小，Φ最大，t＝π s时，e＝0最小，故B正确；ACD错误；故选B
4．B
【详解】
A项中负载过大可能烧坏接线插板，引起短路，甚至引起火灾，该做法错误，故A错误；B项中，发生火灾后，若不先切断电源，就用水浇灭电火，火会灭，但此时人若接触到水，就会触电，发生更大的危险，即使是使用泡沫灭火器，也要先断电，因为泡沫也导电．所以遇到火灾时，要切掉电源是正确的做法，故B正确；C项中，如果用钢丝代替熔断丝，当电路短路或者用电量增大了，不容易熔断，会造成火灾隐患，这种做法错误，故D错误；用手抓电线拔出插头，容易把插头里面的线扯坏，有时会把绝缘层弄坏致使触电，所以这种做法不正确，故D错误．所以B正确，ACD错误．
5．A
【详解】
由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e=BSωsinωt，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误；
故选A。
6．C
【详解】
线圈在t=0时刻，线圈处于中性面位置，此时产生的感应电动势为零，形成的感应电流为零，根据楞次定律和安培定则可知在前时间内，形成的电流由a指向b，故流过电阻的电流由f到e，与规定的正方向相反。
故选C。
7．D
【详解】
A．t2时刻线圈的感应电动势最大，通过线圈的磁通量绝对值为零，但变化率最大，故A错误；
BC．t3时刻线圈的感应电动势为零，通过线圈的磁通量变化率为零，但磁通量绝对值最大，故BC错误；
D．每当感应电流的方向改变时，线圈平面位于中性面，通过线圈的磁通量的绝对值为最大，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．当线框位于中性面时，线框中磁通量最大，感应电动势最小，故A错误；
B．当穿过线框的磁通量为零时，磁通量变化率最大，线框中的感应电动势最大，故B错误；
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，故C错误；
D．线框经过中性面时，线框切割磁感线的边的速度方向与磁场方向平行，各边不切割磁感线，故D正确。
故选D。
9．B
【详解】
A、交流电流表显示的是交流电的有效值，不随线圈的转动而变化；故A错误．B、线圈与磁场平行时，磁通量最小，此时电动势最大，电流最大；故B正确．C、线圈平面与磁场垂时，通过线圈的磁通量的变化率为零；故C错误．D、线圈平面与磁场平行时，通过线圈的磁通量为零；故D错误．故选B．
10．C
【详解】
AB、原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知最大电压，周期0.02s，故角速度是，原线圈两端电压的瞬时值表达式为，当时，，此时穿过该线圈的磁通量最大，故选项A、B错误；
C、温度升高时，阻值减小，总电阻减小，而输出电压不变，电流增大，即电流表的示数变大，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，故选项C正确；
D、处温度升高时，原副线圈电压比不变，但是不是测量副线圈电压，温度升高时，阻值减小，电流增大，则电压增大，所以示数减小，则电压表、示数的比值增大，故选项D错误．
11．D
【详解】
AB．因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线呈辐向分布，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，故AB错误；
CD．线框越过空隙段后，由于线框切割磁感线方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，故D正确，C错误。
故选D。
12．C
【详解】
三相负载接成三角形时，负载的相电压等于线电压，线电压等于三相电源相电压的倍，故负载相电压为，故选C．
13．BC
【详解】
A．当线圈出现在甲、丙位置时，线圈平面和磁场完全垂直，磁通量最大，但ab边和cd边恰好不切割磁场，瞬时感应电动势为零，根据法拉第电磁感应定律，此时磁通量的瞬时变化率为零，故A错误；
B．线圈在乙丁位置时，线圈平面和磁场方向平行，磁通量为零，但此时ab边和cd边正好垂直切割磁场，产生的感应电动势最大，故此时流过线圈的瞬时电流最大，故B正确；
C．根据交变电流产生的原理，线圈每经过一次中性面，电流方向改变一次，线圈在甲、丙图中均处于中性面，故电流方向都要改变一次，故C正确；
D．线圈每转动一周要经过两次中性面，所以线圈每转动一周，方向改变两次，故D错误。
故选BC。
14．BCD
【详解】
AB．在中性面，穿过线圈的磁通量最大，感应电流为零，方向改变，线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，感应电流方向改变两次，故选项B正确，A错误；
C．线圈平面与磁感线垂直的位置为中性面，在中性面处穿过线圈的磁通量最大，故选项C正确；
D．当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但线圈中感应电动势最大，故选项D正确。
故选BCD。
15．BC
【详解】
A．t1时刻通过线圈的磁通量最大，此时磁通量的变化率等于零，故感应电动势为零，故A正确，不符合题意；
B．t2时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，故导线ab的速度方向跟磁感线垂直，故B错误，符合题意；
C．t3时刻线圈的磁通量最大，故此时线圈与中性面重合，故C错误，符合题意；
D．由图可知t2 、t4时刻线圈中感应电流方向相反，故D正确，不符合题意。
故选BC。
16．AB是直流电，CD是交流电。
【详解】
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。
17．顺时针
【详解】
对ab边产生了由a到b的电流，根据右手定则可知，ab边向里转，则沿轴方向看，线框是在沿顺时针转动。
18．
【详解】
由图分析可以知道:因为自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,小轮与车轮接触处线速度相等，即：
小轮转动的角速度为：
发电机磁极转动的角速度等于小轮转动的角速度.发电机产生的感应电动势最大值为:
感应电动势的有效值：
通过电流的有效值：
19．见解析
【解析】
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。
20．(1) (2)400V
【详解】
（1）由法拉第电磁感应定律得：
（2）线圈转过90度时的瞬间电动势，则有 ．
21．（1） （2），电流方向为 （3） （4）
【详解】
（1）由图线可知：=，
角速度为
所以，，
（2）产生的感应电动势的瞬时表达式为（V）
感应电流的瞬时表达式为，，电流方向为；
（3）电动势的有效值为
由闭合电路欧姆定律，电路中电流有效值为
交流电压表的示数为
（4）整个回路中产生的焦耳热为，
则：．
答案第1页，共2页