选择性必修二3.1认识交变电流(word版含答案)

3.1 认识交变电流
一、单选题
1．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．
2．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
3．在匀强磁场中，一个闭合矩形金属线圈，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t的变化关系如图所示。则（　　）
A．t=0.5s时线圈中电流方向将要改变
B．t=1.0s时线圈平面平行于磁感线
C．t=1.5 s时线圈中感应电流为0
D．t=2.0 s时线圈中的感应电动势为0
4．如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕位于线圈平面内垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动，t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（　　）
A．t=0时，线圈中的感应电动势最大
B．1s内电路中的电流方向改变了次
C．滑片P向下滑动时，电压表的示数不变
D．线圈匀速转动的角速度ω变大时，电流表的示数不变
5．关于正弦交流电，下列说法正确的是（　　）
A．一个周期内，电流的方向改变1次 B．一个周期内，电流的方向改变2次
C．线圈跟中性面重合时，磁通量最小 D．线圈跟中性面重合时，感应电动势最大
6．如图所示，竖直长直导线通有向下的恒定电流，位于导线右侧的矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动。线圈绕轴沿逆时针（沿轴线从上往下看）方向匀速转动，转动周期为T。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　）
A．线圈中产生正弦式交流电
B．时间内，线圈中感应电流方向为
C．时，线圈的磁通量最大，感应电动势也最大
D．线圈每转动一周电流方向改变一次
7．下列图像中不属于交流电的有（　　）
A． B．
C． D．
8．矩形线框绕垂直于匀强磁场且在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，线框的磁通量最大，磁通量变化最快
B．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零
C．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零
D．线框绕轴每转动一周，感应电流方向就改变一次
9．某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．1s内线圈中电流方向改变50次
B．t=0时，线圈平面与中性面重合
C．t=0.01s时，磁通量变化率的绝对值为40πWb/s
D．t=0.015s时，线圈中的感应电流最大
10．一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
11．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
12．图甲为小型发电机的结构简图，通过线圈在两磁极间转动给小灯泡供电，电表均为理想交流电表，已知小灯泡获得的交变电压如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．图甲中电压表的示数为62V
B．图乙中的0时刻就是图甲所示时刻
C．图乙中时，穿过图甲中线圈的磁通量最小
D．图乙中时，穿过图甲中线圈的磁通量最小
13．如图是交流发电机的示意图，线圈边连接在金属滑环上，边连接在金属滑环上，左右两个导体电刷分别压在滑环、上，线圈转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。若线圈绕转轴顺时针匀速转动，取从左向右通过电流表为电流正方向，从图示位置开始计时，下列图中能正确表示电流表中电流随时间变化关系的是（　　）
A． B．
C． D．
14．交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面垂直时，下列说法正确的是（　　）
A．电流将改变方向
B．磁场方向和线圈平面垂直
C．线圈中产生的感应电动势最大
D．穿过线圈的磁通量最大
15．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
二、填空题
16．为了防止静电的危害，富兰克林通过一系列实验，发现了_______放电现象，并且在1753年发明了避雷针．电荷的_____形成电流；大小和____随时间发生周期性变化的电流叫交流电．
17．一矩形线圈在匀强磁场中以角速度匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示。当时，线圈平面与磁感线___________，当时，e为___________V。
18．如图所示，一个边长L=10cm，匝数N=100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，磁感应强度B=0.50T，角速度ω=10π rad/s，外电路电阻R=4.0Ω，线圈内阻r=1.0Ω．
则线圈转动的周期________，感应电动势的最大值________；线圈由图中所示位置开始计时，感应电动势的瞬时表达式________．
三、解答题
19．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长，，匝数匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行．线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值 的定值电阻连接．现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴 以角速度匀速转动.电路中其它电阻以及线圈的自感系数均可忽不计，求：
(1)线圈转动过程中电阻R的发热功率；
(2)从线圈经过图示位置开始计时，经过 周期时间通过电阻R的电荷量.
20．如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中，图中abcd分别为矩形线圈的四个顶点，其中的c点被磁铁遮挡而未画出。线圈可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画出了其中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上；用导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1＝50cm，bc边和ad边的长度L2＝20cm，匝数n＝100匝，线圈的总电阻r＝5.0Ω，线圈转动的角速度ω＝282rad/s，外电路的定值电阻R＝45Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.05T。电流表和电压表均为理想电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽不计，计算中取π＝3.14，＝1.41。
（1）请推导出线圈在匀速转动过程中感应电动势最大值Em的表达式（用题中已知物理量的符号表示），并求出此最大值；
（2）求电流表的示数I；
（3）求维持线圈匀速转动1圈，所需外力做的功W（结果保留3位有效数字）。
21．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．
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
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参考答案：
1．C
2．C
3．D
4．B
5．B
6．B
7．B
8．B
9．C
10．D
11．C
12．C
13．A
14．C
15．C
16． 尖端 定向移动 方向
17． 垂直 0
18． 0.2s 15.7V e=15.7cos10πt
19．(1)P=4.5W (2)
20．（1），141V；（2）；（3）4.45J。
21．(1) (2)400V
22．（1）；；（2）；（3）8V；（4）20J
答案第1页，共2页
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