3.1 交变电流的产生同步练习 2021—2022 学年高中物理沪教版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．下列几幅图描述的是电流 i 随时间 t 变化的关系，其中表示交变电流的是（　　） A． B． C． D． 2．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 3．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． ’ 4．如图所示为一台小型发电机示意图，磁场为水平方向．若线圈绕着转轴 OO 做匀速圆周运动，当线圈 转到如图所示的水平位置时，下列判断正确的是（ ） A．通过线圈的磁通量最大 B．此时线圈恰好经过中性面 C．线圈中产生的电动势最大 D．此时交流电流正好改变方向 5．由 i-t 图可知，属于交流电的是 A． B． C． D． 6．对于正弦式交流电，下列说法正确的是（ ） A．电流在一周期内方向改变一次，大小随时间变化 B．电流在一周期内方向改变二次，大小随时间变化 C．线圈在中性面时穿过线圈的磁通量最大，电动势最大 D．线圈在垂直于中性面的位置磁通量为零，电动势为零 7．如图所示，KLMN 是一个竖直的 n 匝矩形导线框，全部处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中，线框面 � 积为 S，KL 边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度匀速转动。此时线框面与磁场方向夹角为 30 （图示位 置），则（　　） � A．当线圈从图示位置绕固定轴转动 120 ，在此过程中磁通量变化量为 BS B．此时线框中的电流方向为 N→K→L→M→N 1 C．此时穿过线框的磁通量为 2 nBS D．线框平面转动一圈的过程中，电流方向不变 2 8．如图所示，50 匝矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小 B＝ 10 T 的水平匀强磁场中，线框面积 S ＝0.5m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴 OO′以角速度 ω＝200rad/s 匀速转动，并与理想变压器原 线圈相连，副线圈接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为 10A，下 列说法正确的是（　　） A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零 B．线框中产生交变电压的表达式为 u＝500 2 sin(200t)V C．变压器原、副线圈匝数之比为 50：11 D．允许变压器输出的最大功率为 2200W 9．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 10．下列电流随时间变化的图像中，属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 11．一台发电机的结构示意图如图所示，其中 N、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。 M 是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯 M 中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝 隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图所示位置开始计时，此时电动势为正值，图中能正确反映线圈中 的感应电动势 e 随时间 t 的变化规律的是（　　） A． B． C． D． 12．一闭合矩形线圈 abcd 绕垂直于磁感线的固定轴 OO' 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 t 的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（　　） t1 t3 A． 、 时刻通过线圈的磁通量变化率最大 t2 t 4 B． 、 时刻线圈中感应电流方向改变 t2 t 4 C． 、 时刻线圈中磁通量最大 t1 t3 D． 、 时刻线圈中感应电动势最小 13．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕 OOˊ 轴匀速转动，产生交变电流．以下说法正确的是（　 　） A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次 B．线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次 C．当线圈平面与磁感线垂直时，线圈中感应电动势最大 D．当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量最大 14．下列说法正确的是 A．质子、中子和氘核的质量分别为 m1、m2、m3，则质子与中子结合为氘核的反应是人工核转变，放出的 能量为（m3－m1－m2）c2 B．交流发电机由产生感应电动势的线圈（通常叫做电枢）和产生磁场的磁体组成，分为旋转电枢式发电 机和旋转磁极式发电机，能够产生几千伏到几万伏的电压的发电机都是旋转电枢式发电机 C．1927 年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，证实了电子的波动性并提出实物粒子也具 有波动性 D．玻尔将量子观念引入原子领域，提出了轨道量子化与定态的假设，成功地解释了氢原子光谱的实验规 律 15．如图甲所示的空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向里，磁场的右边界为 MN，在 MN 右侧有 一矩形金属线圈 abcd，ab 边与 MN 重合．现使线圈以 ab 边为轴按图示方向（俯视顺时针）匀速转动，将 a、b 两端连到示波器的输入端，若电流从 a 到 b 为正，则从图乙中示波器观察到的 ab 中电流随时间变化的 规律是 A．A B．B C．C D．D 二、填空题（共 4 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．判断下列说法的正误． (1)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．( ) (2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度一定是零．( ) (3)在 B、I、L 大小一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小．( (4)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大．( ) ) (5)对于磁电式电流表，在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关．( ) 18．如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的 ab 边连在 金属滑环 K 上，cd 边连在金属滑环 L 上，用导体制成的两个电刷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连接。 （1）图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量___________，磁通量变化率___________（填“最大”或 “零”）。 （2）从图（b）开始计时，线圈中电流 i 随时间 t 变化的关系是___________（填“i=Imsinωt”填“i=Imcos ωt”）。 （3）当线圈转到图（c）位置时，感应电流___________ （填“最小”或“最大”），且感应电流方向________ ___ （填“改变”或“不改变”）。 （4）当线圈转到图（d）位置时，感应电动势___________（填“最小”或“最大”），ab 边感应电流方向为__ _________（填“a→b”或“b→a”）。 19．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） 20．矩形线圈 abcd 绕 OO ' 轴在匀强磁场中转动，如图所示，请定性分析线圈平面与磁感线平行时穿过线圈 的磁通量及磁通量的变化率；当线圈平面与磁感线垂直时又如何？ 21．图甲为一台小型发电机构造示意图，发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 ω 绕垂直于磁 场方向的固定轴转动，线圈匝数 n＝100，内阻 r＝5Ω，外电路电阻 R＝95 Ω，电路中其余电阻不计．转动 过程中穿过每匝线圈的磁通量 Φ 随时间 t 按正弦规律变化，如图乙所示，求（1）该小型发电机的电动势最 大值；（2）交流电流表的读数；（3）0~7.85×10-3s 内通过 R 的电荷量．（取 ） 22．如图所示是电动势随时间变化的图像，图中 Oa、ab、bc、cd 分别对应图 3-1-5 中的哪一个过程？ 23．如图甲所示，绝缘轻杆将一个 N=100 匝的矩形线圈固定在竖直平面内，悬点 P 为 AB 边中点。矩形线 圈水平边 AB=CD=5cm，竖直边 AD=BC=4cm，E、F 分别为 AD 和 BC 边的中点，在 EF 上方有一个垂直纸 面的匀强磁场。矩形线圈的质量 m=10g、电阻为 R=1Ω，取如图所示的磁场方向为正方向，磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图乙所示。（已知 g=10m/s2） (1)求在 t=0.1s 时线圈中电流大小及 AB 边电流的方向； (2)求在 t=0.1s 时轻杆对线圈的作用力大小； (3)求线圈中感应电流的有效值。 参考答案： 1．D 2．C 3．C 4．C 5．B 6．B 7．A 8．B 9．C 10．C 11．D 12．D 13．A 14．D 15．D 16． 笔尾金属体 17． 正确； 18． 最大 19． Y 输入 氖管不发光 错误； 零 地 错误； i=Imcosωt 竖直位移 正确； 最小 改变 最大 b→a X 增益 20． 当线圈平面与磁感线平行时，   0 ，而两条长边正好垂直切割磁感线，故此时线圈中感应电动势 E 最大； 又E    ，故此时磁通量的变化率 最大；当线圈平面与磁感线垂直时，   BS 最大，此时两条长边 t t 的转动方向刚好与磁感线平行，不切割磁感线，所以 E  0 ，又 E    0 ，故此时磁通量的变化率 t t （注意：磁通量的变化率的大小等于单匝线圈产生的感应电动势的大小，与线圈匝数 n 无关）。 2 21．（1） 200V （2）1.41A (3) 1�10 C 22． 电动势的图像中 Oa 段表示从中性面开始转动 90°的过程，即过程图中 a→b； ab 段表示从过程图中 b→c； bc 段表示从过程图中 c→d； cd 段表示从过程图中 d→e； 6 A 3 23．(1) 1A ，方向从 A 指向 B；(2)5.1N；(3)