高中物理人教版（2019）选择性必修第二册 第三章第1节交变电流同步练习(含答案)

第1节 交变电流
1.下列电流随时间变化的图像中，属于交变电流的是（ ）
2. [多选]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时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次
D.线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零
3. [多选]下列各图中(A、B、C选项中的虚线为转轴；D选项中O点为固定点，线圈在纸面内绕O点转动，且匀强磁场区域足够大)，线圈中能产生交流电的是(　　)
4. [多选]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匀速转动，线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图9所示，则下列说法正确的是(　　)
第4题图
A.图中曲线是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的
B.t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零
C.t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零
D.感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大
5. [多选]矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图所示，下列说法中正确的是(　　)
第5题图
A.在t1时刻穿过线圈的磁通量达到最大
B.在t2时刻穿过线圈的磁通量达到最大
C.在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到最大
D.在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到最大
6. 交流发电机工作时电动势为e＝Emsin ωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势e′变为(　　)
A.Emsin B.2Emsin
C.Emsin 2ωt D.sin 2ωt
7. 如图所示，一个N匝矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴OO′以恒定的角速度ω转动，线圈产生的电动势的最大值为Em，从线圈平面与磁感线平行时开始计时，则(　　)
第7题图
A.线圈电动势的表达式为e＝Emsin ωt
B.在0～这段时间内，线圈中的感应电流先减小后增大
C.穿过线圈的磁通量的最大值为
D.在0～这段时间内，穿过线圈的磁通量一直减小
8. [多选]图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向且与线圈共面的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示.以下判断正确的是(　　)
第8题图
A.通过电阻R的电流的最大值为10 A
B.线圈转动的角速度为50π rad/s
C.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行
D.0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左
9. 如图所示，面积为0.05 m2、总电阻为1 Ω、共100匝的矩形线圈abcd处于磁感应强度B=的匀强磁场中，其外接阻值R=9 Ω的电阻，线圈以300 r/min的转速绕OO′匀速旋转。
第9题图
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
（2）画出线圈中感应电动势随时间变化的图像。
（3）求出线圈转过时，线圈中感应电动势的瞬时值。
10.如图所示，一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈总电阻r＝2 Ω，外接电阻R＝8 Ω，线圈在磁感应强度B＝ T的匀强磁场中以n＝300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，若从线圈处于中性面时开始计时，求：
第10题图
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈从开始计时，经 s时线圈中的感应电流的瞬时值；
(3)外电路R两端电压瞬时值的表达式.
第1节 交变电流
参考答案
1.C
2.CD
3.AC
4.ACD
5.BC
6.C
7.C
8.AC
9. 解：（1）从中性面开始计时，线圈中产生正弦式交流电，
则e=nBSω sin ωt
其中ω=2πn′=10 π rad/s，n′为转速
故感应电动势e=100××0.05×10π·sin 10πt（V）=50 sin 10πt（V）
（2）如图所示
（3）由e=50sin 10πt（V）可知
当t=时
et=。
拓展：若求R两端电压，则UR=
若求感应电流，则i=。
10. 解：(1)线圈转速n＝300 r/min＝5 r/s，
角速度ω＝2πn＝10π rad/s，
线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝50 V，
则感应电动势瞬时值表达式为
e＝Emsin ωt＝50sin 10πt (V)；
(2)将t＝ s代入感应电动势瞬时值表达式中，
得e′＝50sin (10π×) V＝25 V，
对应的感应电流i′＝＝ A；
(3)由闭合电路欧姆定律得u＝R＝40sin 10πt (V).