3.2交变电流的产生 同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的产生 同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 383.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-09 22:58:18 | ||
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文档简介
2021-2022学年（下）鲁科版《选择性必修二》同步练习
交变电流的产生
一．单项选择题
一交流电压为u＝100sin（100πt）V，由此表达式可知
A．用电压表测该电压其示数为50V
B．该交流电压的周期为0.02s
C．将该电压加在“100V 100W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100W
D．ts时，该交流电压的瞬时值为50 V
如图甲所示为科技小制作的风力发电机简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式交变电流如图乙所示，则
A．时穿过线圈的磁通量为零
B．磁铁的角速度为
C．风速减半时电流的表达式为
D．风速减半时线圈中电流的有效值为0.6A
在匀强磁场中，有一个200匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁场垂直的固定轴匀速转动，已知穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，线圈总电阻为2Ω，则
A．t＝0.5s时，线圈中的感应电流最大
B．t＝1s时，线圈中的电流方向发生变化
C．t＝1.5s时，线圈平面垂直中性面
D．一个周期内，线圈产生的焦耳热量为32π2J
如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电u＝20sin100πt（V），则加在R2上的电压有效值为
A．10V B．20V C．5V D．5V
如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则
A．两次t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3
C．曲线b表示的交变电动势最大值为10V
D．曲线a表示的交变电动势瞬时值为e＝15sin25πt（V）
如图所示为发电机结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状。M是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动。磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布，即磁场方向始终与线圈平面平行。从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，图中能正确反映线框感应电动势e随时间t的变化规律的是
A B C D
二、多项选择题
一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电流随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是
A．感应电流的有效值为1A
B．感应电流的瞬时值isin100πt（A）
C．电流的方向改变时线圈中磁通量最小
D．线框平面从开始转过45°时，电流瞬时值为1A
如图甲所示，形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动。在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的时间是
A．0～t1 B．t1～t2
C．t2～t3 D．t3～t4
线圈ABCD的面积是0.03m2，共100匝，线圈电阻为2Ω，外接纯电阻R为8Ω，线圈处于如图所示匀强磁场中，磁感应强度为T．自t=0时刻起，线圈由中性面开始绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，角速度为rad/s．下列说法正确的是
A．t=0.05s时，线圈中的电流方向为ADCBA
B．t=0.05s时，电流表的示数为2.5A
C．t=0.05s时，线圈中的电流大小为2.5A
D．t=0.05s时，穿过线圈的磁通量为
如图所示，在磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场中，等腰直角三角形导线框abc以直角边ac为轴按图示方向以20πrad/s的角速度匀速转动，ab边的边长为30cm，闭合导线框的总电阻为2Ω。若从图示位置开始计时（t＝0时刻），则
A．t＝0时，通过ab边的电流方向从a到b
B．回路中感应电动势的最大值为 V
C．100s内，导线框产生的焦耳热为 J
D．t＝0时，bc边受到的安培力大小为 N
三、计算题
如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．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Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)电路中交流电压表的示数；
(3)线圈从图示位置开始转动90°的过程中通过电阻R的电荷量．
如图甲所示，在两根水平放置的平行金属导轨两端各接一只R＝1 Ω的电阻，导轨间距L＝0.2 m，导轨的电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.8 T．一根电阻r＝0.3 Ω的导体棒ab置于导轨上，且始终与导轨保持良好接触．若导体棒沿平行于导轨的方向在PQ和MN之间运动，其速度图象如图乙所示．求：
(1)导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式；
(2)整个电路在1 min内产生的热量．
某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：
(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；
(3)外接电阻上电流的有效值I。
交变电流是怎样产生的 参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B D C C D ABD AC AC BD
11、
（1）由图可知，每匝线圈磁通量的最大值为
线圈转动的周期为T=6.28×10﹣2s
发电机产生的电动势最大值为
（2）由闭合电路的欧姆定律，可得感应电流的最大值
感应电流的有效值为
电压表的读数是
（3）电动势的平均值为
由闭合电路的欧姆定律，可得电流的平均值为
通过电阻的电量
12.
(1)由速度图象可得，某时刻导体棒做简谐运动的速度表达式vt＝10sin10πt m/s.
导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式
e＝BLvt＝1.6sin10πt V.
(2)感应电动势的最大值为Emax＝10BL＝1.6 V，
感应电动势的有效值为，
回路中的总电阻为R′＝r＋R/2＝0.8 Ω，
回路中的电流
整个电路在1 min内产生的热量为Q＝I2R′t＝96 J.
13、
(1)bc、ad边的运动速度v＝ω
感应电动势Em＝4NBlv
解得Em＝2NBl2ω
(2)电流Im＝，安培力F＝2NBIml
解得F＝
(3)一个周期内，通电时间t＝T
R上消耗的电能W＝IRt 且W＝I2RT
解得I＝
交变电流的产生
一．单项选择题
一交流电压为u＝100sin（100πt）V，由此表达式可知
A．用电压表测该电压其示数为50V
B．该交流电压的周期为0.02s
C．将该电压加在“100V 100W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100W
D．ts时，该交流电压的瞬时值为50 V
如图甲所示为科技小制作的风力发电机简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式交变电流如图乙所示，则
A．时穿过线圈的磁通量为零
B．磁铁的角速度为
C．风速减半时电流的表达式为
D．风速减半时线圈中电流的有效值为0.6A
在匀强磁场中，有一个200匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁场垂直的固定轴匀速转动，已知穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，线圈总电阻为2Ω，则
A．t＝0.5s时，线圈中的感应电流最大
B．t＝1s时，线圈中的电流方向发生变化
C．t＝1.5s时，线圈平面垂直中性面
D．一个周期内，线圈产生的焦耳热量为32π2J
如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电u＝20sin100πt（V），则加在R2上的电压有效值为
A．10V B．20V C．5V D．5V
如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则
A．两次t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3
C．曲线b表示的交变电动势最大值为10V
D．曲线a表示的交变电动势瞬时值为e＝15sin25πt（V）
如图所示为发电机结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状。M是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动。磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布，即磁场方向始终与线圈平面平行。从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，图中能正确反映线框感应电动势e随时间t的变化规律的是
A B C D
二、多项选择题
一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电流随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是
A．感应电流的有效值为1A
B．感应电流的瞬时值isin100πt（A）
C．电流的方向改变时线圈中磁通量最小
D．线框平面从开始转过45°时，电流瞬时值为1A
如图甲所示，形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动。在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的时间是
A．0～t1 B．t1～t2
C．t2～t3 D．t3～t4
线圈ABCD的面积是0.03m2，共100匝，线圈电阻为2Ω，外接纯电阻R为8Ω，线圈处于如图所示匀强磁场中，磁感应强度为T．自t=0时刻起，线圈由中性面开始绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，角速度为rad/s．下列说法正确的是
A．t=0.05s时，线圈中的电流方向为ADCBA
B．t=0.05s时，电流表的示数为2.5A
C．t=0.05s时，线圈中的电流大小为2.5A
D．t=0.05s时，穿过线圈的磁通量为
如图所示，在磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场中，等腰直角三角形导线框abc以直角边ac为轴按图示方向以20πrad/s的角速度匀速转动，ab边的边长为30cm，闭合导线框的总电阻为2Ω。若从图示位置开始计时（t＝0时刻），则
A．t＝0时，通过ab边的电流方向从a到b
B．回路中感应电动势的最大值为 V
C．100s内，导线框产生的焦耳热为 J
D．t＝0时，bc边受到的安培力大小为 N
三、计算题
如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．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Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)电路中交流电压表的示数；
(3)线圈从图示位置开始转动90°的过程中通过电阻R的电荷量．
如图甲所示，在两根水平放置的平行金属导轨两端各接一只R＝1 Ω的电阻，导轨间距L＝0.2 m，导轨的电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.8 T．一根电阻r＝0.3 Ω的导体棒ab置于导轨上，且始终与导轨保持良好接触．若导体棒沿平行于导轨的方向在PQ和MN之间运动，其速度图象如图乙所示．求：
(1)导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式；
(2)整个电路在1 min内产生的热量．
某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：
(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；
(3)外接电阻上电流的有效值I。
交变电流是怎样产生的 参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B D C C D ABD AC AC BD
11、
（1）由图可知，每匝线圈磁通量的最大值为
线圈转动的周期为T=6.28×10﹣2s
发电机产生的电动势最大值为
（2）由闭合电路的欧姆定律，可得感应电流的最大值
感应电流的有效值为
电压表的读数是
（3）电动势的平均值为
由闭合电路的欧姆定律，可得电流的平均值为
通过电阻的电量
12.
(1)由速度图象可得，某时刻导体棒做简谐运动的速度表达式vt＝10sin10πt m/s.
导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式
e＝BLvt＝1.6sin10πt V.
(2)感应电动势的最大值为Emax＝10BL＝1.6 V，
感应电动势的有效值为，
回路中的总电阻为R′＝r＋R/2＝0.8 Ω，
回路中的电流
整个电路在1 min内产生的热量为Q＝I2R′t＝96 J.
13、
(1)bc、ad边的运动速度v＝ω
感应电动势Em＝4NBlv
解得Em＝2NBl2ω
(2)电流Im＝，安培力F＝2NBIml
解得F＝
(3)一个周期内，通电时间t＝T
R上消耗的电能W＝IRt 且W＝I2RT
解得I＝