3.1 交变电流同步练习 2021—2022 学年高中物理人教版（2019）选择 性必修第二册 一、选择题（共 14 题） 1．在下列四幅 u-t 图像中，能正确反映我国居民生活所用交流电的是（ ） A． B． C． D． 2．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场 B 中以恒定的角速度转动（磁场足够大），转动轴 O1O2 是矩 形线圈的对称轴，位于线圈平面内且与匀强磁场方向垂直，线圈中的感应电流 i 随时间 t 变化规律如图乙所 示，则（ ） A．该感应电流的频率为 4HZ B．该感应电流的有效值为 2 2 A C．t=1s 时刻穿过线圈磁通量变化率最小 D．t=2s 时刻线圈所在平面与磁场方向平行 3．交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面垂直时，下列说法正确的是（　　） A．电流将改变方向 B．磁场方向和线圈平面垂直 C．线圈中产生的感应电动势最大 D．穿过线圈的磁通量最大 4．如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴 OO� 以恒定的角速度  转动，从线 圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，则在 t    时（ ） A．线圈中的感应电流最大 B．穿过线圈的磁通量最大 C．线圈中的感应电动势最小 D．穿过线圈磁通量的变化率最小 5．一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为 e  10 2sin4 t V，则（ ） A．该交变电动势的线圈转动的角速度为 4rad/s B．零时刻线圈平面与磁场垂直 C．t=0.25s 时，e 达到最大值 D．在 1s 时间内，线圈中电流方向改变 10 次 6．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 的变化图象如图所示， 则(　　) A．在 t＝0 时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B．在 0～2×10－2s 时间内，线圈中感应电动势的平均值为零 C．在 t＝2×10－2s 时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大 D．在 t＝1×10－2s 时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大 7．对于图所示的电流 i 随时间 t 做周期性变化的图象，下列描述正确的是（　　） A．电流的大小变化，方向也变化，是交变电流 B．电流的大小变化，方向不变，不是交变电流 C．电流的大小不变，方向不变，是直流电 D．电流的大小不变，方向变化，是交变电流 8．一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，穿过线圈的磁通量随时间变化的  -t 图像 如图所示．下列说法中正确的是（ ） A． t  0 时刻线圈在中性面位置 B． t  0.01s 线圈产生的感应电动势达到最大 C． t  0.02s 时线圈磁通量的变化率为零 D． t  0.03s 时线圈产生的感应电动势为零 9．如图所示，KLMN 是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为 B 的水平方向的匀强磁场中，线 框面积为 S，MN 边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度 ω 匀速转动。在 MN 边与磁场方向的夹角达到 30° 的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势 e 的大小和线框此时电流的方向分别为（已知线框按俯 视的逆时针方向转动）（ ） BSω，电流方向为 KNMLK 3 B． 2 BSω，电流方向为 KNMLK C． 2 BSω，电流方向为 KLMNK 3 D． 2 BSω，电流方向为 KLMNK 1 A． 2 1 10．让一正弦式交变电流通过电阻 R，在 t 时间内产生的热量为 Q，将 5A 的直流电通过该电阻时，在 2t 时 间内产生的热量也为 Q，则交变电流的有效值和最大值分别为（　　） A． C． 5A, 5 2A 5 2A, 10A B． 10A, 10 2A D． 2 5A, 2 10A 11．交流发电机发电的示意图如图所示，线圈的 AB 边连在金属滑环 K 上，CD 边连在金属滑环 L 上，线 圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连．线圈转动过程中，下列说法中正确的是（ A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大 B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零 C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大 D．转到图丁位置时，AB 边感应电流方向为 A � B ） 12．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．AB 边的电流方向由 B 到 A 13．关于交变电流，下列说法正确的是（　　） A．大小不变，方向不改变的电流是交变电流 B．大小变化，方向不改变的电流是交变电流 C．大小变化，方向改变的电流是交变电流 D．大小不变，方向改变的电流不是交变电流 14．矩形线圈匝数 50 匝，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 的变化 规律如图所示，则（　　） A．在 t＝0.1 s 和 t＝0.3 s 时，电动势最大 B．在 t＝0.1 s 和 t＝0.3 s 时，线圈与中性面垂直 C．在 t＝0.2 s 和 t＝0.4 s 时，磁通量变化率最大 D．在 t＝0.2 s 和 t＝0.4 s 时，电动势改变方向 二、填空题（共 4 题） 15．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次。( ) 16．一矩形线圈在匀强磁场中以角速度 4 rad/s 匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示。当 t  0 时， 线圈平面与磁感线___________，当 t  0.5s 时，e 为___________V。 17．简单的直流电动机由_________和_________两部分组成，其中一个是永久磁铁，那么另一个就是____ _____。安装在电动机转轴上用来改变电流方向的装置叫_________，压在换向器上有一对电刷，它必须通 过_________与电源相连接。 18．示波器面板如图所示，图甲图为一信号源。 （1）若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形（正弦交流信号的电流 i 随时间 t 做周期性变化的图像 如图乙所示），应将信号源的 a 端与示波器面板上的___________接线柱相连，b 端与___________接线柱 相连。 （2）若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的___________旋钮；要使此 波形横向展宽，应调节___________旋钮。 三、综合题（共 4 题） 19．一个电阻为 r、边长为 L 的正方形线圈 abcd 共 N 匝，线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁 感线的轴 OO� 以角速度  匀速转动，如图所示，外电路电阻为 R。 (1)在图中标出此刻线圈中感应电流的方向 (2)转动过程中感应电动势的峰值有多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为 60�时的感应电动势多大？ 20．如图所示，矩形线圈匝数 N=100 匝，ab=30cm，ad=20cm，匀强磁场磁感应强度 B=0.8T，绕轴 OO'从 图示位置开始匀速转动，角速度 ω=100πrad/s，试求∶ （1）穿过线圈的磁通量最大值 Φm； （2）线圈产生的感应电动势最大值 Em； （3）感应电动势 e 随时间变化的表达式。 21．如图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定 轴 OO′按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数 n=100、电阻 r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻 R 连接， 电阻 R=90Ω，与 R 并联的交流电压表为理想电表.在 t=0 时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的 磁通量 Φ 随时间 t 按图(乙)所示正弦规律变化.(取 π=3.14）求： (1)交流发电机产生的电动势的最大值； (2)从 t=0 时刻开始计时，线圈转过 60°时线圈中感应电流瞬时值及回路中的电流方向； (3)电路中交流电压表的示数； (4)从图示位置转过 90°，通过线圈的电量?整个回路的焦耳热? 2 22．如图所示，一面积 S  0.2m 的单匝圆形线圈，M、N 两端间距很小可以忽略线圈处于变化的磁场中， 磁场的磁感应强度按 B  e  Bm S cos(t ) ，其中 5 sin(100 t )(T) 的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为  Bm 为磁感应强度的最大值，线圈的电阻 想交流电压表）求： 1 （1） t  600 s 时电压表的示数； （2）交变电流经过一个周期在外电阻上产生的热量 Q； （3）在 0 ~ 1 s 的时间内通过圆形线圈的平均感应电流。 200 r =2Ω ，外接电阻 R =18Ω 。（电压表为理 参考答案： 1．C 2．B 3．C 4．A 5．B 6．D 7．B 8．D 9．B 10．C 11．D 12．B 13．C 14．C 15．正确 16． 垂直 0 17． 转子 定子 18． Y 输入 19．(1) 地 线圈 换向器 竖直位移 引出线 X 增益 ；(3) (2) Em  NB L2 e 1 NB L2 2 20．（1）0.048Wb；（2）480πV；（3）e=480πcos100πt（V） 21．(1)200V；（2）1A，电流方向 abcda；（3） 90 2 V；（4）3.14J； 10 A 22．（1） 45 2V ；（2） 4.5J ；（3） 