同步课时精练（十）3.1认识交变电流（后附解析）

同步课时精练（十）3.1 认识交变电流（后附解析）
一、单选题
1．他和达·芬奇是世界公认的两大旷世奇才，他是交流电之父，他是（　　）
A．安培 B．法拉第 C．特斯拉 D．爱迪生
2．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈内产生正弦式交变电流，当线圈平面跟中性面重合的瞬间，下列说法正确的是
A．线圈中的感应电流最大
B．穿过线圈的磁通量为零
C．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零
3．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
4．如图所示，一个矩形线圈abcd 绕位于线圈平面内且垂直于匀强磁场的固定轴OO′匀速转动，OO′为bc 和 ad 边的中垂线。当线圈平面转到与磁感应强度B的方向平行时，下列说法中正确的是（　　）
A．穿过线圈的磁通量最大
B．线框中产生的感应电动势最小
C．线框中产生的感应电流最小
D．线框中的电流方向不发生改变
5．如图所示的的几种电流随时间变化的图线中，不属于交变电流的是（　　）
A． B．
C． D．
6．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，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按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则（　　）
A．t＝0时，线圈平面垂直于磁感线
B．t＝1s时，线圈中的电流改变方向
C．t＝1.5s时，线圈中磁通量的变化率最大
D．t＝2s时，线圈中的感应电流最大
7．在正弦交流电的产生原理中，有个称之为“中性面”的概念，下列关于它的说法中，正确的是（　　）
A．中性面，就是线圈所在的平面 B．中性面与磁场平行
C．线圈经过中性面时，磁通量最大 D．线圈经过中性面时，电动势最大
8．如图所示，abcd为一个单匝闭合矩形金属线框，已知ab的长度，bc的长度，线框电阻，图中虚线为匀强磁场的右边界（磁场左边界足够远），与线框的ab边平行，且将边等分，磁场的磁感应强度大小、方向垂直线框平面向里。时线框由图示位置开始绕ab边以角速度匀速转动，下列关于线框中感应电流随时间变化的图像可能正确的是（图像中只画了一个周期，图线均为正弦曲线，实线表示实际电流，虚线表示没有电流）（　　）
A． B．
C． D．
9．某旋转电枢式发电机产生的交流电的电压随时间变化的图象如图，若仅将线圈转动的转速变为原来的两倍，则产生的新交流电的电压随时间变化的图象是（　　）
A． B．
C． D．
二、多选题
10．如图所示的各图象中表示交变电流的是（　　）
A． B．
C． D．
11．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则
A．t=0.01s时线框平面与中性面重合
B．t=0.005s时线框的磁通量变化率为零
C．线框产生的交变电动势有效值为220V
D．线框产生的交变电动势的频率为50Hz
12．如图甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原副线圈匝数比为1:10的理想变压器给一灯泡供电，灯泡上标有“220V 22W”字样，如图丙所示，则
A．灯泡中的电流方向每秒钟改变100次
B．t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零
C．灯泡正常发光
D．电流表示数为0.1A
三、解答题
13．你知道哪些发电方式？请你从电磁感应的角度总结不同发电方式的共同点。
14．一位学生问：“当电流为正时，能量进入灯泡；当电流为负时，能量流出灯泡。因此净流入为零．那么，交变电流为什么还要消耗功率呢？”说明这种说法为什么是错误的。
15．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
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参考答案：
1．C
解析：特斯拉发明了交流电（AC），并制造出世界上第一台交流电发电机，与达·芬奇一起被世界公认为两大旷世奇才。
答案：C。
2．D
解析：在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大．磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流也为零，故D正确，ABC错误．
答案：D.
3．D
解析：A．当线圈通过中性面时，线圈平面与磁感线垂直，故A错误；
B．此时穿过线圈的磁通量最大，故B错误；
C．此位置穿过线圈的磁通量的变化率为零，线圈中感应电动势为零，故C错误；
D．线圈经过此位置时电流方向发生变化，故D正确。
答案：D。
4．D
解析：线圈平面转到与磁感应强度B的方向平行时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线框中产生的感应电流最大，线框的ab边和dc边切割磁感线的方向不变，则线框中的电流方向不发生改变，答案：选项D正确，ABC错误。
答案：D。
5．C
解析：直流电是指电流的方向不发生变化的电流，其大小可以变化，交流电是指电流的方向发生变化的电流，但是它的电流的大小可以不变，故ABD属于交流电，C属于直流电。
本题选不属于交变电流的，答案：C。
6．D
解析：A．根据图像可知，在时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，选项A错误；
B．图像的斜率为，即表示磁通量的变化率，在之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流方向不变，选项B错误；
C．图像的斜率为，t＝1.5s时，斜率为零，则线圈中磁通量的变化率为零，选项C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律可得
所以在时，斜率为最大，则感应电动势为最大，感应电流最大，选项D正确。
答案：D。
7．C
解析：ABC．中性面是指线圈平面与磁感线垂直的位置，则线圈在中性面时磁通量最大，故AB错误，C正确；
D．线圈经过中性面时，磁通量最大，由于没有任何一条切割磁感线，即磁通量的变化率为零，故产生的感应电动势为零，故D错误。
答案：C。
8．A
解析：当线框从图示位置转过90°时，线框中的感应电动势和感应电流最大，且最大感应电动势
最大感应电流
线框转动周期
在线框从图示位置转动的一个周期中，在最初转过的和最后转过的，所对应时间为最初的和最后的时间内，由于线框在磁场方向的投影面积不变，即穿过线框的磁通量保持不变，因此在这两段时间内线框中没有感应电流，而在一个周期内中间的时间内，感应电流按正弦规律变化。
答案：A。
9．C
解析：根据交流电压的最大值
可知，当转速变为原来两倍时，电压的最大值变为原来的两倍，又周期
可知，周期将变为原来的一半，ABD错误，C正确，答案：C。
10．BCD
解析：A．电流的大小和方向都随时间周期性变化的电流叫做交变电流，A中电流虽然大小变化，但方向没有变化，所以A错误；
BCD．电流的大小和方向都随时间周期性变化的电流叫做交变电流，BCD中的电流都满足“电流的大小和方向都随时间周期性变化”，所以BCD正确；
故本题选BCD。
11．ACD
解析：A．由图2可知 T=0.02s，Em=311V；由图可知t=0.01s时刻感应电动势等于零，线框平面与中性面重合，故A正确；
B．t=0.005s时感应电动势最大，线框的磁通量变化率最大，故B错误；
C．根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为E==220V，故C正确．
D．T=0.02s，线框产生的交变电动势的频率为f=50Hz，故D正确；
答案：ACD．
12．AC
解析：A项：由图可知，交流电的周期为0.02s，频率为，所以灯泡中的电流方向每秒钟改变100次，故A正确；
B项：由图乙可知，当0.01s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故B错误；
C项：由于交变电流电压的有交值为，由公式解得：，所以灯泡正常发光，故C正确；
D项：原线圈输入电压为有效值为22V，则副线圈的电压为22×10=220V；由P=UI可知，副线圈电流，则由公式，求得I1=1A，故D错误．
13．发电方式有火力发电、风力发电、水力发电、太阳能发电、核能发电、潮汐能发电等；
火力发电、风力发电、水利发电、核能发电、潮汐能发电等发电方式的共同点是：先利用其它形式的能转化为机械能，再利用机械能转化为电能，都利用电磁感应现象来发电。
解析：发电方式有火力发电、风力发电、水力发电、太阳能发电、核能发电、潮汐能发电等；
火力发电、风力发电、水利发电、核能发电、潮汐能发电等都是先利用其它形式的能转化为机械能，再利用机械能转化为电能，都利用电磁感应现象来发电，利用发电机转子(电磁场)旋转，定子线圈切割磁力线，发出电能；而太阳能发电是利用半导体材料的光电效应来发电。
14．见解析
解析：交变电流的大小和方向随时间做周期性的变化，当电流为正时，能量进入灯泡，灯泡点亮，消耗电能，当电流为负时，能量反方向进入灯泡，灯泡点亮，消耗电能，因此无论电流是为正方向还是为负方向都会进入灯泡，灯泡点亮，消耗电能。
这位同学的说法是错误的，因为这位同学认为交流电流为正时是能量进入灯泡的，电流为负时是能量流出灯泡的，电能没有减少，认为灯泡不消耗电能。这是对交流电不理解产生的。
15．（1）；；（2）；（3）8V；（4）20J
解析：（1）线圈在图示位置时，线圈平面与磁场方向平行，所以线圈在图示位置时，通过线圈的磁通量为
线圈在图示位置时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的感应电流最大，所以线圈中的感应电流为
（2）线圈在图示位置时，线圈平面与磁场方向平行，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，则电压表示数是路端电压的有效值，所以电压表示数为
（4）外力驱动线圈转动一周所做的功
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