5.1交变电流课时练习解析版
单选题
1．交变电流是
A． 矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流
B． 按正弦规律变化的电流
C． 按余弦规律变化的电流
D． 大小、方向随时间做周期性变化的电流
答案D
【解析】矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流，产生的正弦式交流电，故A错误；矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时，若从中性面计时，则产生按正弦规律变化的电流，若从垂直中性面计时，则按余弦规律变化的电流，都是交流电，但交流电不一定是正余弦规律变化的，故BC错误；交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，故D正确；故选D．
2．如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时( )
A． 穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大
B． 穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最大
C． 穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小
D． 穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最小
答案A
【解析】当线圈处于图中所示位置时，线框与磁场方向平行，磁通量为零，最小；该位置与中性面垂直，感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律公式，可知磁通量的变化率最大，故A正确，BCD错误，故选A。
3．关于交变电流和直流电流的说法中正确的是（ ）
A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流
B．直流电流的大小和方向一定不变
C．交变电流一定是按正弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化
答案D
【解析】直流电的特征是电流的方向不变，电流的大小可以改变。交变电流的特征是电流的方向随时间改变。交变电流有多种形式，正弦式交流电只是交变电流中最基本、最简单的一种。故选D。
4．4．如图是一正弦式交变电流的电流图象．此正弦交变电流的周期和电流的有效值分别为（ ）
A． 0.01s，10A
B． 0.02s，10A
C． 0.02s，5A
D． 0.01s，10A
答案C
【解析】由图可知，该交流电的电流最大值为10A，周期为0.02s，所以有：
有效值：I=A，故C正确
故选：C
【点评】要能根据图象获取有用信息，并能利用这些信息进行有关运算
5．关于矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦式电流，正确的说法是( )
A． 线圈每转动一周，感应电流方向改变一次
B． 线圈每转动一周，感应电动势方向改变一次
C． 线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，感应电动势方向改变一次
D． 线圈每转动一周，感应电流方向和感应电动势方向都改变两次
答案D
【解析】感应电动势和感应电流的方向，每经过中性面时改变一次，每个周期内方向改变两次，故选D．
6．关于保险丝，下列说法中正确的是( )
A． 电路中有了保险丝，就能起到保险作用
B． 选用额定电流越小的保险丝，就越好
C． 选择适当规格的保险丝，才能够既不妨碍供电，又能起到保险的作用
D． 以上说法都不对
答案C
【解析】保险丝起到一定的保护作用，但也不是绝对的保险作用，故A错误；要根据家中电器的总电流选择保险丝，并不是电流越小越好，故B错误；只有选择适当规格的保险丝，才能够既不妨碍供电，又能起到保险的作用，故C正确，D错误．所以C正确，ABD错误。
7．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是 （ ）
A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次
B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
答案C
【解析】线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故A错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为a→b，故C对；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，B、D错误。
8．线圈的匝数为100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是（ ）
A． 在t=0?s和t=0.2s时，线圈平面和磁场垂直，电动势最大
B． 在t=0.1s和t=0.3?s时，线圈平面和磁场垂直，电动势为零
C． 在t=0.2s和t=0.4s时电流改变方向
D． 在t=0.1s和t=0.3?s时，线圈切割磁感线的有效速率最大
答案B
【解析】A、在和时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，感应电动势最大，故A错误；
B、在和时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故B正确；
C、在和时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，电流方向没有发生变化，故C错误；
D、在在和时，磁通量最大，线圈处于中性面位置，感应电动势为零，故磁通量变化率为零，线圈切割磁感线的有效速率最小，故D错误。
点睛：要掌握交流电产生过程特点，特别是两个特殊位置：中性面和垂直中性面时，掌握电流产生过程即可正确解题。
9．图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法错误的是
A．图甲、图乙均表示交流电
B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin 100πt（V）
C．图乙所示电压的有效值为20 V
D．图乙所示电压的有效值为10 V
答案C
【解析】电流方向随着时间周期性变化的电流就是交流电，故图甲、图乙均表示交流电，故A正确；图甲中电压的最大值为20 V，周期为0.02 s，故表达式为：u=Umsint=20sin 100πt（V），故B正确；图乙所示电压的最大值为20 V，根据有效值的定义，有：，解得：U=，故C错误，D正确；故选C。
10．如图甲所示，a、b为两个并排放置的共轴线圈，a中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断错误的是（ ）
A．在t1到t2时间内，a、b相吸
B．在t2到t3时间内，a、b相斥
C．t1时刻两线圈间作用力为零
D．t2时刻两线圈间吸引力最大
【答案】D
【解析】t1到t2时间内，a中电流减小，a中的磁场穿过b且减小，因此b中产生与a同向的磁场，故a、b相吸，A选项正确，同理B选项正确；t1时刻a中电流最大，但变化率为零，b中无感应电流，故两线圈的作用力为零，故C选项正确；t2时刻a中电流为零，但此时电流的变化率最大，b中的感应电流最大，但相互作用力为零，故D选项错误。
多选题
11．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如图所示，则( )
A． 在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B． 在t＝1×10－2s时刻，感应电动势最大
C． 在t＝2×10－2s时刻，感应电动势为零
D． 在0～2×10－2s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
答案BC
【解析】t=0时刻，线圈中磁通量最大，Φ的变化率达最小，感应电动势最小，故A错误；在t=1×10-2s时刻，磁通量为零，但Φ的变化率达最大，感应电动势最大，故B正确；在t=2×10-2s时刻，Φ的变化率为零，感应电动势为零，故C正确；在0-2×10-2s时间内，磁通量变化不为零，线圈中感应电动势的平均值不为零，故D错误。所以BC正确，AD错误。
12．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最大
C． 每当线框经过中性面时，感应电流方向不改变
D． 线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度不为零
答案B
【解析】线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边速度方向与磁感线平行，即不切割磁感线，穿过线框的磁通量的变化率等于零，所以电动势等于零，感应电动势或感应电流的方向在此时刻改变，垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，切割磁感线的两边的速度与磁感线垂直，有效切割速度最大，此时穿过线框的磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大，故C正确，ABD错误；故选C。
13．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间，下列说法正确的是
A． 线圈平面与磁感线平行
B． 通过线圈的磁通量最大
C． 线圈中的感应电动势最大
D． 线圈中感应电动势的方向改变
答案BD
【解析】试题分析：在中性面处磁通量最大，线圈平面与磁感线垂直，感应电动势最小为0，并且电动势的方向改变．
在中性面处线圈平面与磁感线垂直，A错误；因处线圈平面与磁感线垂直，则磁通量最大，B正确；在中性面处感应电动势为0，C错误；在电性面处感应电动势方向变化，D正确．
14．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示。由图中信息可以判断
A． 在A和C时刻线圈处于中性面位置
B． 在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零
C． 从A→D时刻线圈转过的角度为π
D． 若从O→D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
【答案】CD
解析试题分析：线圈在中性面上磁通量最大，感应电动势与感应电流均为零；线圈在平行于磁场位置（垂直于中性面处）穿过线圈的磁通量为零，感应电动势与感应电流最大；在一个周期内，电流方向改变两次，根据图象分析答题．
首先判断出感应电流的数学表达式为，其中是感应电流的最大值， 是线圈旋转的角速度。而且线圈是从中性面开始旋转。由O到D完成一次周期性变化，相应的线圈旋转一周。线圈每旋转一周，有两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向。从图可知，在O、B、D时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为π；如果从O到D时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈转动50个周期，100次经过中性面，交变电流的方向改变100次，故CD正确．
15．边长为L的正方形闭合线圈共n匝，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁感线并在线圈平面内的轴匀速转动，要使线圈中的感应电流增大1倍，下列措施可采用的是（ ）
A． 只将角速度ω增大2倍
B． 只将线圈边长L增大至2L
C． 只将线圈匝数增加至2n
D． 只将磁感应强度增大1倍
答案ABD
【解析】线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，产生正弦式交变电流，最大电动势为：Em=NBSω=nBL2ω 故感应电动势的有效值为：E== 根据欧姆定律，感应电流的有效值为：I== 其中：R=
A、只将角速度ω增大2倍，感应电流增加为2倍，故A正确；
B、只将线圈边长L增大至2L，电阻增加为2倍，感应电流增加为2倍，故B正确；
C、只将线圈匝数增加至2n，电阻R也增加为2倍，感应电流不变，故C错误；
D、只将磁感应强度增至2B，感应电动势增加为2倍，故D正确；
故选：ABD．
解答题
16．单匝矩形线框abcd如图所示，其中，，线框电阻为r，ad间接电阻R，并串入电流表A，线框以ad边为轴在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，角速度为 求：
（1）交流电流表A的示数；
（2）从图示位置转过角过程中，通过R的总电荷量；
（3）从图示位置转过角过程中，外力所做的功．
【答案】(1)；（2）；（3）．
【解析】
（1）（4分）
（2）（3分），，
（3）（3分），
17．如图所示，圆形线圈共100匝，半径为r＝0.1m，在匀强磁场中绕过直径的轴OO′匀速转动，磁感应强度B＝0.1T，角速度为，电阻为R＝10Ω，求：
(1)线圈由图示位置转过90°时，线圈中的感应电流为多大？
(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图所示，图示位置为t＝0时刻)；
(3)线圈转动过程中产生的热功率多大．
【答案】（1）3 A （2）（3）45 W
【解析】试题分析：（1）当从图示位置转过90°时，线圈中有最大感应电流，最大感应电动势为
．
（2）由题意知：，即．
（3）感应电流的有效值：
发热功率：．
18．如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω电阻R相接，求：
（1）S断开时，电压表示数；
（2）S闭合时，电流表示数；
（3）发电机正常工作时，通过电阻R的电流最大值是多少？R上所消耗的电功率是多少？
（4）线圈从图示位置转过90°的过程，中通过电阻R的电量为多少？
【答案】（1）40V；（2）2A；（3）2A， 80W（4）4×10-2C??
【解析】（1）交流发电机产生电动势的最大值（1分）
S断开时，电压表示数为电动势的有效值（2分）
（2）S闭合时，电流表示数为干路电流的有效值2A （2分）
（3）电流的最大值A （1分）
电阻R上消耗的电功率W （1分）
（4）
解得：C （3分）
试卷第1页，总3页
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