3.1交变电流 同步练习（Word版含解析）.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 .如图所示的四个装置中，与发电机工作原理相同的是（）2 . 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间的变化规律如图所示。下列说法中正确的是（）A.。时刻穿过线圈的磁通量最大B.冷时刻穿过线圈的磁通量为0C.n时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大4. B【详解】A.条形磁铁以lOmad/s的角速度匀速转动，则该交流电的频率/ = = 5Hz2兀故A错误；B.由题图可知，在，=0时刻穿过线圈的磁通量为0,结合交流电产生的特点可知，/ = 0时 刻该交流电的瞬时值最大，由题图可知下一时刻

2、穿过线圈的磁通量的方向向里，由楞次定 律可知，此时线圈中的电流方向为Hcdm故B正确；CD.该交流电的周期7 = - = 0.2sf当，= 0.5s = 2.57时，线圈中的电流方向与开始时的方向相反，电流值仍然为最大值，不会 改变方向，故C、D错误。故选B。5. B【详解】A. /=()时刻磁通量最大，此时线圈平面在中性面，选项A错误：B. f=O.OI s时刻，磁通量为零，此时磁通量的变化率达最大，选项B正确：C. f=0.02s时刻，磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，感应电动势为零，选项C错 误；D. f=0.03s时刻，磁通量为零，此时磁通量的变化率达最大，感应电动势最大，选项D 错

3、误。故选B。6. B【详解】A.由图乙可知，该电压的周期7=0.02s,故频率为答案第2页，共10页/=y=50Hz故A错误；B.由电流的热效应知，一个周期内电阻产生的热量口2(J1x0.01=xO.O2RR其中的(/=竿=50V2故电压有效值为U尸50V,故B正确；C.电容器两端的瞬时电压不应超过标称电压90V,而R两端电压的瞬时值最大为100V, 故电容不能正常工作，故c错误；D.电阻R产生的热量应使用电压的有效值进行计算，故Imin内产生的热量为Q = f = L5xlOJR故D错误。故选B。7. C【详解】A. 内，线圈中电流为正方向且减小，通电螺线中产生向上的磁场且磁感应强度减 小，

4、圆环中感应出向上的磁场，则圆环中从上向下看感应电流方向为逆时针，A错误；B.因为线圈中电流为正弦电流，所以产生的磁场也是正弦变化的，变化图象也是正弦图 像，内，由图像可知，图线的斜率的绝对值逐渐增大，即磁感应强度的变化量与时 间变化量的比值逐渐增大，根据r， AB cE =8N 加得感应电动势逐渐增大，B错误；C. 日内，线圈中电流反向增大，通电螺线管产生向下的磁场，磁感应强度增大，圆环 中产生的感应电流从上往卜.看为逆时针方向，此时圆环受到安培力斜向左下，则桌面对圆 环的支持力大于重力，咫，则圆环对桌面的压力大于重力为，故c正确；答案第3页，共10页 d.亍7内，线圈中电流反向增下，通电螺线

5、管产生向下的磁场，磁感应强度增小，圆 环中产生的感应电流从上往下看为顺时针方向，此时圆环受到安培力斜向右下，圆环静 止，则圆环受到向左的摩擦力，则圆环对桌面的摩擦力向右，故D错误。故选Co8. D【详解】A.题中图示的位置穿过线框的磁通量最大，为中性面，选项A错误；8. |可路中将产生正弦式交变电流，选项B错误；TCD. /= 丁时，穿过线框的磁通量为零，感应电流最大，电流方向不发生改变，选项C错 4误、D正确。故选D。9. C【详解】AC.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

6、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。A错误，C正确： BD.线框垂直于中性面时，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，有效切割磁感线速度最大，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,BD错误。故选C。 10. A【详解】由图象可知：电流的大小变化，方向始终为正，不发生变化变，所以是直流电，电流最大 值为0.2A,周期为0.01s,所以A正确，BCD错误。故选A。答案第4页，共10页11. A【详解】由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e=BScosin(ot,而BCD图均没有导致磁通量变化，故

7、A正确，BCD错误；故选Ao12. A【详解】A.交变电流的有效值体现了等效思想，故A正确;B.平均速度体现了等效替代的思想，故B错；C.电阻的定义式为比值法，故C错误；D.重心的概念体现了等效替代思想，故D错误。故选A。13. D【详解】A.图示位置是中性面，磁通量最大，故A错误；B.图示位置，磁通量为最大，磁通量变化率最小，电流表读的是有效值，电流表的示数 不为零，故B错误：C.从图示位置开始，再过电流方向将发生变化，故C错误；D.铝框的电阻小，涡流强，所以用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好，故D正确。 故选D。14. C【详解】答案第5页，共10页线圈转动过程中，在中性面位置，磁通量最大、

8、电流等于零，方向改变，2个周期方向改变4次，由中性面经,周期到与中性而垂直，电流逐渐增大到最大。故C正确，ABD错 4误。故选C。15. D【详解】选项a中的电压的有效值为=乎（4；选项B中，根据有效值的定义有回丫R 2 R解得电压的有效值为5 =等4；选项C中，根据有效值的定义有工旭TR 2 R得电压的有效值选项D中，根据有效值的定义有JU 2一工=当R 2 R 2 R得电压的有效值a=乎）。综上所述可知选项d中图像的电压有效值最大。 故选D。16. 笔尾金属体筑管不发光【详解】用测电笔辨别火线和零线时，应用手接触笔尾金属体，笔尖接触电线，笈管不发光 表明接触的是零线。答案第6页，共10页1

9、7. AB是直流电，CD是交流电。【详解】1选项A、B表示方向不随时间变化的电流，为直流；选项C、D表示大小和方向都随时 间做周期性变化的电流，为交流。18. 顺时针【详解】1对时边产生了由。到力的电流，根据右手定则可知，时边向里转，则沿00轴方向 看，线框是在沿顺时针转动。19. BCcut cut 312Gx Ljsinty/ BLcox sin cot nBSeosin cotnBSco【详解】(1)1转动中8C边切割磁感线；(2)8c边的速率v =跖(3) 3/时刻(图中实线位置)，线框平面与中性面的夹角是0-(ot48C边的速度与磁场夹角是0=(ot(4) 5/时刻，8c边中的电动势

10、eBc= BLqx 4 sin cot线框中的电动势答案第7页，共10页e=BL2（ox. ）sin cot(5) 7时刻线框中的电动势e = 8S = 50cosl(X)/(V)； (2)0.025C； (3)4.33Wb/s【详解】(1)感应电动势最大值Em = NBSco = NBLh 2nn = 50V整个线圈中的感应电动势的瞬时值表达式为e = Em cos cot = 50cos 100r(V)(2)线圈转过30,电量为q = 1 bl答案第8页，共10页其中7= /vR总AO(R +厂)/故q = N.又。= BS(sin 30 - sin 0)= ；4代入数据得g = 0.02

11、5 C（3）线圈转过30时(P 兀 t = =s co 600此时e = 50cosl00r(V) = 25/3V而z卜 e = N加可得= -x/3Wb/s = 4.33Wb/sAr 222. (1) 27.5A； (2) 6050W, 7562.5W ； (3) 220V【详解】E紧岸35V（1）交流电动势的有效值为根据闭合电路欧姆定律Z=- = A = 27.5AR+厂 8+2（2）发电机的输出功率即电阻消耗的电功率% = /2r = 6050W电源消耗的总功率为P=E/ = 275x 27.5W = 7562.5W（3）发电机路端电压为答案第9页，共10页U = /R = 27.5x8

12、V = 220V23.见解析【详解】电动势的图像中。段表示从中性面开始转动90。的过程，即过程图中 d段表示从过程图中bc；庆段表示从过程图中c-d；段表示从过程图中d-e；答案第10页，共10页D.每当电流方向变化时，线圈平面就会与中性面垂直3.把如图甲所示的电路的、两端点接按如图乙所示的电压随时间变化的电源，三A.该交变电流的周期为02sB.该交变电流的电压的有效值为36上VC.若增大交变电流的周期而保持电压的有效值不变，则灯泡I【变亮d.若增大交变电流的频率而保持电压的有效值不变，则灯泡in变暗4.大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，如图所示为其原理简图。竖直平面内闭合线圈必固定不动，磁

13、铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁 以lOmad/s的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转。现以图示时刻为计时起A.该发电机产生的交变电流频率是10Hz B. /=0时线圈中的电流方向为川“、曲C. /=0.5s时线圈中的电流方向发生变化D. /=0.5s时线圈中的电流最小5. 只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时 间变化的图象如图所示，则下列说法中正确的是（）B. f=0.01 s时刻的变化率达最大C. f=0.02s时刻感应电动势达到最大D. /=0.03s时刻感应电动势为零6.利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流将

14、交变电流变为直流, 一种简单的整流电路如图甲所示，山为交变电流信号输入端，。为半导体二极管，R 为定值电阻。信号输入后，电阻R两端输出的电压信号如图乙所示，则关于该输出信甲A.频率为100Hz.B.电压有效值为50V号，下列说法正确的是（C. 一个标有“90V, 30”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作D.若电阻K=100d 则Imin内R产生的热量为2.5x10A. 如图甲所示，螺线管竖直置于靠近水平桌面的上方，质量为例的闭合金属圆环平放 在桌面上，螺线管的中轴线与圆环相交。现在螺线管中通入如图乙所示的正弦交变电 流，规定图甲中标出的电流方向为正方向。圆环始终静止，下列说法正确的是T T

15、B. z内，圆环中的感应电动势逐渐减小C. T子内，圆环对桌面的压力大于37D. 丁内，圆环对桌面的摩擦力方向向左8.如图所示，边长为心的正方形线框在磁感应强度大小为心的匀强磁场中，以周期r绕。轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（）X: XX臼X: XIOA.图示位置与中性面垂直B.回路中产生稳恒直流电TTC.，=三时，电流方向将发生改变D.，=二时刻穿过线框的磁通量为09.矩形线框绕垂在于匀强磁场且沿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.当穿过线框的磁通晟为零时，线框中的感应电动势也为零C.每当线框经过中性面时

16、，感应电动势或感应电流方向就改变一次D.线框经过与中性面垂直的位置时，各边不切割磁感线10.对于如图所示的电流，随时间乍周期性变化的图象，下列说法中正确的是A.电流大小变化，方向不变，是直流电B.电流大小、方向都变化，是交流电C.电流最大值为0.2A,周期为0.02sD.电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电H.如图所示，面积均为S的单匝线圈（4、C、。均绕其对称轴，4绕中心轴）在匀强磁场B中以角速度/匀速转动，能产生正弦式交流电动势的是（）A.交变电流的有效值体现了等效思想B.平均速度的概念体现了极限思想C.电阻的概念体现了控制变量思想D.重心的概念体现了理想模型思想13.如图所示，是

17、交流发电机的示意图，某时刻，线圈的边连在金属滑环K上， CD边连在滑环心上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可 以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是（）A.图示位置磁通量为零B.图示位置，电流表的示数为零C.从图示位置开始，再过电流方向将发生变化D.用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好14.关于正弦交变电流的产生过程，下列说法正确的是（）A.当线圈平面与中性面垂直时，电流方向发生变化B.线圈平面经中性面时开始计时，9周期内，电流先增大后减小C.线圈平面与中性面垂直开始计时，2个周期内电流方向改变4次D.线圈转动过程中通过线圈的磁通量最大的位置，也是感应电流最大

18、的位置15 .在如图所示的四类电压中，A、B中的曲线为正弦曲线，则电压有效值最大的图像是（）二、填空题16 .用测电笔辨别火线和零线时; 应用手接触,笔尖接触电线，表明接 触的是零线。17 .判断下列图像表示的电流属于直流还是交流（）18 .某实验小组开展“正（余）弦规律交变电流产生”的实验，线圈转到如图所示位置,形成图中所示感应电流方向，则沿。0轴方向看，线框是在 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动。19 .如图甲所示，矩形线框A8CO (C端被5端遮住，。端被A端遮住)以A。边为轴 逆时针匀速转动，角速度为。已知人8和CO边长为力，和4。边长为乙2,匀强 磁场磁感应强度为从 线框只有匝

19、。从线圈经过中性面(图中虚线位置)时开始计 时，并规定此后四分之一周期内电流沿正方向。甲乙(1)转动中(哪一条或哪几条)边切割磁感线；(2)转动中，8c边的速率是。(3)，时刻(图中实线位置)，线框平面与中性面的夹角是, 8c边的速度与磁场夹角是o(4) /时刻，8C边中的电动势esc=,线框中的电动势右 o(5)如果线框共匝，并用S表示线框的面积(也就是5则/时刻线框中的电动势e=,其最大值是Eni=o(6)在乙图中画出e-z图线 0三、解答题20 .有同学认为：在匀强磁场中，矩形线圈绕线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动 时，线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，因此线圈中的感应

20、电动 势为零；线圈平面在中性面内的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因此线圈中的感应电 动势最大。这种看法正确吗？为什么？21 .在磁感应强度为ir的匀强磁场中有一匝数为10匝的矩形线圈A8C。，如图所示，线圈绕。轴以转速=竺力匀速转动，A8 = 20cm, 8c = 25。，线圈的总电 7t阻为厂=IC,定值电阻的阻值为宠= 9Q,从图示位置开始计时。(1)写出时刻整个线圈中的感应电动势。的表达式；线圈转过30,，流过R的电荷最为多少；(3)线圈转过30,时，磁通量的变化率为多少。22 .交流发电机电枢电阻为2C,感应电动势瞬时值表达式为e=389sinl00m （V）,给 电阻R=8Q的用电器供

21、电，则（1）通过用电器的电流为多少？（2）电源输出功率和发电总功率为多少？（3）发电机输出端电压为多少？23 .如图所示是电动势随时间变化的图像，图中（必、,必、加、分别对应图3-1-5中 的哪一个过程？交变电流产生过程分析参考答案:1. B【详解】发电机工作原理为闭合回路部分导线切割磁感线，产生感应电流，B图符合，A图为电动 机原理，C图为表示通电导线周围存在磁场，D图为通电导线在磁场中受力运动，故B符 合题意，ACD不符合题意。故选B。2. C【详解】A. 时刻感应电动势最大，线圈通过与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量最小，A错误；B.及时刻感应电动势为零，线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，B错误；C.白时刻感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，C正确；D.每当电流方向变化时，线圈平面与磁场垂直，即线圈转到中性面位置，D错误。故选C。3. C【详解】A.该交变电流的周期为0.02s,选项A错误；B.该交变电流的电压的有效值为36V,选项B错误；C.若增大交变电流的周期，电感器L的感抗减小，灯泡H中电流增大，灯泡H变亮，选项C正确；D.若增大交变电流的频率，电容C的容抗变小，灯泡III中电流增大，灯泡III变亮，选项D错误。故选C。答案第1页，共10页