3.1交变电流 同步练习（Word版含解析） (2).docx

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1、人教版（2019）选择性必修二3.1交变电流同步练习一、单选题1 .利用示波器可以显示输入信号的波形，单匝正方形金属线框乃处在匀强磁场 中，当以线圈平面内某虚线。为轴匀速转动时，线圈内产生的电流随时间的变化关 系如图甲所示。则在四个选项所示的情景中，无论从线圈平面处于哪个位置开始计 时，都不可能产生该电流的是（）图甲or2 .如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合同路。小尬时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置，下列说法正确的是（）参考答案:1. A【解析】【详解】A.当以线圈平面内某虚线。0,为轴匀速转动时，线圈中的磁通量

2、始终不变，没有感应电 流产生，故A不可能产生该电流，故A符合题意；BCD.三图中线圈绕垂直于磁场方向的轴转动，磁通量发生变化，根据交变电流的产生原 理可知，三者均产生示波器中的正弦式交变电流，故BCD不符合题意。故选Ao2. B【解析】【详解】AB.力时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电流最大， 根据楞次定律，通过电阻的电流方向从右向左，故A错误，B正确；CD.a时刻，穿过线框的磁通量最大，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零， 故CD错误。故选Bo3. B【解析】【分析】【详解】A.线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量最大，其变化率为零，故A正确，与题意不符；C

3、.线圈转到图乙和图丁位置时，由楞次定律或右手定则可判定流经电阻R的电流方向相 反，C正确，与题意不符；D.电热。=放，因流经R和的电流总相等，故R和一上产生的焦耳热之比为R：厂，D 正确，与题意不符；B.交流电流表指示的是交流电的有效值，而非瞬时值，故不为零，B错误与题意相符。故选Bo4. B【解析】答案第1页，共9页【分析】【详解】AB.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦式交流电；中性面时，磁 通量最大，磁通量的变化率为零，各边不切割磁感线，感应电动势为零，感应电流为零； 故A错误，B正确；C.当线圈平面与中性面垂直时，线圈平面与磁感线平行，此时磁通量最小为零，而感应 电动

4、势最大，故C错误；D.每当线圈经过中性面时，感应电流的方向一定会改变一次；在一个周期内交流电的方 向会改变两次，故D错误；故选B。5. D【解析】【分析】【详解】AB.图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为最大，AB错误；C.线圈从图示时刻转过90。时，线圈平面与磁场垂直，线圈的竖直边切割磁感线的有效速 度最小，感应电动势为零，由可知，磁通量变化最慢，C错误；D.线圈在图示时刻，线圈的竖直边切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，磁通 量变化最快，D正确。故选D。6. A【解析】【分析】【详解】图示位置线圈中通过的磁通量最大，线圈平面处于中性面，感应电流为零；线圈顺时针转 动，在线圈中产生

5、感应电流的方向是从。到乩 通过电流表的电流，从右到左，为负方 向，故A正确，BCD错误。答案第2页，共9页 故选Ao7. B【解析】【分【详解】A.线圈经过甲图位置（中性面）时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流为零。故A错 误；B.线圈经过乙图位置（与中性面垂直）时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大， 根据楞次定律可知电流的方向为图中箭头指向。故B正确；C.线圈经过丙图位置（中性面）时，穿过线圈的磁通量最大，产生的磁通量变化率最小 为零。故c错误；D.线圈从丙图位置（中性面）转到丁图位置（与中性面垂直）的过程中，根据法拉第电 磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在增大。故D错

6、误。故选Bo8. B【解析】【详解】A.磁场并非匀强磁场，线圈中产生的交流电不是正弦交流电，故A错误；B.由楞次定律可知。:7时间内，线圈转过90。角，此时线圈中感应电流方向为。儿Hz,4故B正确；C.由右手定则可知，直导线右侧的磁场方向垂直纸面向外，贝卜=0时，线圈中的磁通量 最大，磁通量的变化率最小，产生的感应电动势最小，故c错误；D.线圈每转动一周电流方向改变两次，故D错误。故选Bo9. B【解析】【分析】【详解】根据交流电的定义可知，方向随时间做周期性变化的电流为交变电流。答案第3页，共9页故选B。10. A【解析】【详解】AD.线圈通过中性面时，线圈中磁通量最大时，感应电动势为零，故

7、A正确，D错误;BC.线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势的方向就改变一次，故BC错 误。故选Ao11. D【解析】【详解】A.方式一中，在。从A点沿圆弧移动到题图中ZADC = 30位置的过程中，穿过回路磁通量的变化量为二 BR22由法拉第电磁感应定律L ,E,人E =, I = , q = /Azt r联立解得A CbR?q =r 2r故A错误；B.第一种方式中穿过回路的磁通量=BR? sin 69/所产生的电动势为el = gBR2 cos卯在C沿圆弧移动到圆心。的正上方时，导线框中的磁通量最大，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势最小，感应电动势为零，故B错误；CD.第二种方

8、式中穿过回路的磁通量答案第4页，共9页所产生的电动势为a/32BR1 cos gt_V3一 2?BR- sin co2t则两种方式所产生的正弦交流电动势的有效值之比为Ej _ 2（0E2 6g）2时间满足力 _180：_2co2t2 901产生的焦耳热盛小0=%2rr若Q =。2则_ 3? 8故C错误，D正确。故选Do12. A【解析】【详解】A.图示位置穿过线框的磁通量最大，为中性面，故A正确；B.回路中将产生正弦式交变电流，故B错误；CD.时，线框与磁感线方向平行，穿过线框的磁通量为零，感应电流最大，电流方4向不会立即变化，故CD错误。故选Ao13. D【解析】【详解】答案第5页，共9页A

9、. 4、4时刻通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率等于零，A错误；BC.由题图乙知，2、。时刻通过线圈的磁通量最小，线圈与中性面垂直，线圈中感应电流方向不发生改变，BC错误；D. 4、匕时刻线圈中磁通量的变化率为零，感应电动势最小，D正确。故选D。14. B【解析】【分析】【详解】ABC.线圈通过图中位置瞬间，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，穿过线圈的磁 通量的变化率最大，根据/一R所以感应电流也最大，通过电阻的电流瞬时值最大，AC错误B正确；D.线圈的A3边切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流有A指向8, D错误。故选Bo15. A【解析】【详解】A.由图可知，1 = 0时，穿过线

10、圈的磁通量为零，则线圈平面位于与中性面垂直的位置， 故A正确；B.由图可知，= ls时，穿过线圈的磁通量为零，则线圈平面位于与中性面垂直的位置， 而线圈通过中性面时线圈中的电流改变方向，故B错误；C.由图可知，= L5s时，穿过线圈的磁通量最大，则线圈平面位于中性面位置，线圈中感 应电动势为零，故C错误；D.由图可知，= 2s时，穿过线圈的磁通量为零，则线圈平面位于与中性面垂直的位置， 线圈中感应电流最大，故D错误。故选Ao16. 周期性变化时间次数答案第6页，共9页【解析】【详解】电流，电压随时间做周期性变化，这样的电流叫做交变电流；我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做它的周期；

11、3交流电在1s内完成的周期性变化的次数叫做它的频率。17. 正确【解析】【分析】【详解】川在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零，线圈每通过中性面一次，电流方向 改变一次，此说法正确。18. 尖端定向移动方向【解析】【详解】1 2为了防止静电的危害，富兰克林通过一系列实验，发现了尖端放电现象，并且在 1753年发明了避雷针.电荷的定向移动形成电流；大小和方向随时间发生周期性变化的电 流叫交流电.19 .交流【解析】【详解】我们的家庭用电是交流电。20 . Blh;qBI123 cos R【解析】【分析】【详解】解：（1）线圈平面与磁场方向平行时，线圈转动产生的感应电动势的峰值为Em =

12、nBSco - nBlxl2CD线圈从垂直于中性面位置开始转动，感应电动势表达式可写为e = Em cos cot答案第7页，共9页通过电阻R的电流的瞬时值表达式为I- - -cos cotR R21. 见解析【解析】【详解】这种说法不对。因为当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，此时穿过线 圈的磁通量的变化率最小为零，故感应电动势为零；当线圈平面转到与中性面垂直的瞬 间，穿过线圈的磁通量为零，根据法拉第电磁感应定律，则有线圈中磁通量的变化率最 大，则线圈的感应电动势也最大。22. (1) 44A； (2) 0.1C【解析】【分析】【详解】(1)线圈转动的角速度。=2万，产生的电动

13、势的最大值根据闭合电路欧姆pI定律，有/含，理想电流表的示数请，联立可得/=44A(2)最初、个周期内线圈转过的角度6 = 30。，此时磁通量变化量为=BS sin 90 = 0.01 Wb由法拉第电磁感应定律得- (【)E = N又由闭合电路欧姆定律得一 百 -I =, q = IR + r解得q = OAC23. (1) 0.048Wb； (2) 480ttV； (3) e=480兀cosIOOtU (V)【解析】【详解】(1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值，为答案第8页，共9页0,7-BS=O.8xO.3xO.2Wb=O.O48Wb(2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值，

14、为E尸 NBSco=480tiV(3)从图示位置开始计时，电动势的瞬时值表达式为e二兀cos 100兀，(V)答案第9页，共9页A.力时刻穿过线框的磁通量最大B.力时刻电阻中的电流最大，方向从右向左C.亥时刻穿过线框的磁通量变化最快D.亥时刻电阻中的电流最大，方向从右向左3.如图所示，是交流发电机的发电过程，线圈的AB边和CO边分别连在金属滑环K 和L上，电刷E和歹分别压在滑环K和L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持 与外电路的连接。两磁极之间的磁场视为匀强磁场，A为理想交流电流表，R为定值电 阻，线圈电阻为其余电阻不计。在线圈绕轴逆时针匀速转动的过程中（甲、丙 位置线圈平面竖直，乙、丁位

15、置线圈平面水平），下列说法错误的是（）A.线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量的变化率为零B.线圈转到图甲和图丙位置时，交流电流表的示数为零C.线圈转到图乙和图丁位置时，流经电阻R的电流方向相反D.线圈转动一周，R和一上产生的焦耳热之比为R 4 .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5 .如图所示，交流发电机内矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速

16、转动，下列说法正确的是（）A.图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为零B.图示时刻穿过线圈磁通量最大，感应电动势最大C.线圈从图示时刻转过90。时，磁通量变化最快D.线圈在图示时刻，磁通量变化最快6.如图是交流发电机的示意图，线圈必边连接在金属滑环K上，边连接在金属滑 环L上，左右两个导体电刷分别压在滑环K、L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G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G中电流随时间变化关7. 一矩形线圈ABC。在匀强磁场中绕其中心轴00匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的

17、是（Q用0甲f a0)O： “ /few0 乙A.线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大B.线圈经过乙图位置时，穿过线圈磁通量为零，产生的电流最大，电流的方向为图中箭头指向C.线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率也最大D.线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在减小8.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外必可绕其竖直对称轴。/。2转动。线圈绕轴沿逆时针（沿轴线从上往下看）方向匀速转动,转动周期为兀从图示位置开始计时，下列说法正确的是（）/ VO2A.线圈中产生正弦式交流电8 .。!T时间内，线圈

18、中感应电流方向为次（必 4C.，= 0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9 .下列“图像中表示交变电流的是（）A.线圈中磁通量最大时，感应电动势为零B.线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变C.线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都不改变D.线圈通过中性面时，磁通量为零 11.由法拉第电磁感应定律可知，若穿过某截面的磁通量为=R“sin,则产生的感应电动势为e = 9mCos而。如图所示，竖直面内有一个闭合导线框ACO （由细软弹 性电阻丝制成），端点A、。固定。在以水平线段为直径的半圆形区域内，有磁感应强度大小

19、为3、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。设导线框的电阻恒为入圆的半 径为凡 用两种方式使导线框上产生感应电流。方式一：将导线与圆周的接触点。点以恒定角速度仞（相对圆心。）从A点沿圆弧移动至。点；方式二：以AQ为轴，保XX 短、X X 义、, x X X持/ADC = 30。，将导线框以恒定的角速度82转90二则下列说法正确的是（）X x/ Z X 义 X X X 、xAoD L%A.方式一中，在。从A点沿圆弧移动到图中ZAOC = 30。位置的过程中，通过导线截面的电荷量9 = 4迦rB.方式一中，在。沿圆弧移动到圆心。的正上方时，导线框中磁通量的变化率最大E 2C.两种方式回路中电动势的有效值

20、之比直=耳D.若两种方式电阻丝上产生的热量相等，则& = |CD O12 .如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为物的匀强磁场中，以周期丁绕0。轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（）XjXXX|X|XX；XX0A.图示位置为中性面B.回路中产生稳恒直流电C.，=（时，电流方向将发生改变D.，=:时刻穿过线框的磁通量为87213 . 一闭合矩形线圈Hcd绕垂直于磁感线的固定轴。0,匀速转动，线圈平面位于如图 甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量随时间，的变化规律如图乙所示，下列说 法正确的是（ ）,0甲乙A.4、A时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.弓、。时刻线圈中感应电流

21、方向改变C.2、时刻线圈中磁通量最大D.乙、与时刻线圈中感应电动势最小14 .如图所示，为交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强 磁场，线圈转动时通过滑环和电刷保持与外电路的闭合，线圈沿顺时针方向匀速转动 通过图中位置瞬间，下列说法正确的是（ ）A.穿过线圈的磁通量最大B.通过电阻的电流瞬时值最大C.穿过线圈的磁通量的变化率为零D. 43边的电流方向由8到A15.在匀强磁场中，一个10。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2Q,则A.，= 0时，线圈平面位于与中性面垂直的位置B. E = ls时，

22、线圈中的电流改变方向C., = 1.5s时，线圈中的感应电动势最大D.，= 2s时，线圈中的电流为。二、填空题16 .交变电流：电流，电压随时间做,这样的电流叫做交变电流。我们把交 变电流完成一次周期性变化所需的，叫做它的周期。交流电在1s内完成的周 期性变化的 叫做它的频率。17 .线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次。（）18 .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.19 .我们的家庭用电是电（填“交流”或“直流”）。三、解答题20 .在如图所示的交流发电机线圈中，如果外边

23、长为4,儿边长为4,线圈转动的角 速度为线圈匝数为几，磁感应强度为 以 从图示位置开始转动，线圈电阻不计。求交变电动势的峰值耳”;21 .有人说，在下图中，导电线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大,因而线圈中产生的感应电动势最大；导电线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，因而线圈中产生的感应电动势为零。这种说法是否正确？为什么？交流发电机的结构和原理图22 .如图所示，一矩形线圈位于磁感应强度大小为3 = 1T的匀强磁场中，线圈面积为5 = 200cm2,匝数为N = 100,内阻为r=lC,绕垂直于磁感线的对称轴。匀速转动，转速 = 50r/s,外接电阻R=9O。1 = 0时刻，线圈从图示位置(穿过线圈的磁通 量为0)开始转动。(1)求理想电流表的示数(计算结果取整数)；(2)求最初1个周期内通过线圈某横截面的电荷量。1223.如图所示，矩形线圈匝数2100匝，H=30cm, d=20cm,匀强磁场磁感应强度B=0.8T,绕轴00从图示位置开始匀速转动，角速度g=100兀rad/s,试求：(1)穿过线圈的磁通量最大值。加；(2)线圈产生的感应电动势最大值；(3)感应电动势e随时间变化的表达式。