3.1 交 变 电 流 的 产 生 基 础 巩 固 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．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 2．如图中不属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 3．如图所示，是交流发电机的发电过程，线圈的 AB 边和 CD 边分别连在金属滑环 K 和 L 上，电刷 E 和 F 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 r，其余电阻不计。在线圈绕 OO'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 r 上产生的焦耳热之比为 R：r 4．下列图中，线圈都在匀强磁场中匀速转动，不能产生交变电流的是(　　) A． B． C． D． 5．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 6．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动，当线圈通过中性面时 A．线圈平面与磁感线平行 B．穿过线圈的磁通量为零 C．线圈中感应电动势最大 D．电流方向发生变化 7．如图的各个图线中，表示交变电流的是（　　） A． B． C． D． 8．一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(　　) A．t＝0 时刻线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s 时刻 Φ 的变化率达最大 C．t＝0.02 s 时刻感应电动势达到最大 D．t＝0.03 s 时刻感应电动势为零 9．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势按如图所示规律变化。下列说法正确的是（　　） A．t1、t3 时刻穿过线圈的磁通量为 0 B．t2、t4 时刻线圈通过中性面 C．t1、t3 时刻线圈通过中性面 D．t2、t4 时刻穿过线圈的磁通量变化最慢 10．如图是交流发电机的示意图，线圈 ab 边连接在金属滑环 K 上， cd 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系的是（　　） A． B． C． D． 11．关于物理概念的定义所体现的思想方法，下列叙述正确的是（　　） 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 12．如图（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。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大 B．从图（b）开始计时，线圈中电流 i 随时间 t 变化的关系是 i  I m sin t C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变 D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最大，ab 边感应电流方向为 a→b 13．对于如图所示的电流 i 随时间 t 做周期性变化的图象，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．电流的周期是 0.2s，最大值是 0.2A D．电流做周期性变化，是交流电 14．如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置（线圈平面与磁感线平行）时（　　） A．穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最大 B．穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小 C．穿过线圈的磁通量最小，感应电动势最大 D．穿过线圈的磁通量最小，感应电动势最小 15．一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时，线圈内产生正弦式交变电流，当线圈 平面跟中性面重合的瞬间，下列说法正确的是 A．线圈中的感应电流最大 B．穿过线圈的磁通量为零 C．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大 D．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零 二、填空题（共 4 题） 16．交变电流：大小和方向随时间做_________变化的电流叫作交变电流，简称_________。 17．判断下列说法的正误。 （1）如图所示的电流为交流电。_________ （2）只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。_________ （3）线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大。_________ （4）线圈在通过中性面时电流的方向发生改变。_________ 18． （1）如图所示电路，已知电源的电动势 E＝3V，内阻 r=1Ω，外电阻 R＝5Ω．若电键 S 闭合，则理想电流 表 示数为______A． （2）我国居民照明电路使用的是______（选填“交变电流”或“恒定电流” ），电压为______V（选填“220”或 “380” ）． 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．在下图中，设矩形导电线圈的 AB 边长 L  50cm ，线圈在磁感应强度 B  0.1T 的匀强磁场中匀速转动， AB 边和 CD 边的线速度均为 v  4m / s 。求导电线圈平面跟磁感线平行时，线圈中产生的感应电动势。若导 电线圈与外电路连接后，全电路的总电阻 R  0.2 ，则线圈在上述位置时电路中电流的瞬时值为多大？ 21．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？ 22．交流发电机模型的示意图如图所示，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一矩形线框 abcd 可绕线框平 面内垂直于磁感线的 OO＇轴转动，由线框引出的导线 ae 和 df 分别与两个跟线框一起绕 OO＇轴转动的金 属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动良好接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持 和外电路电阻 R 及理想电流表形成闭合电路。已知 ab l2 l1 n 长度为 ，bc 长度为 ，线框电阻为 r ，匝数为 ， 线框以恒定角速度  逆时针转动。求： （1） 从线框平面处于中性面位置时开始计时，发电机产生的电动势瞬时值 e 的表达式； （2）安培表的示数 I ； （3）若不计一切摩擦，外力驱动线框转动一周所做的功 W 。 23．下列各情况中，线圈都以角速度  绕图中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。 参考答案 1．C 2．D 3．B 4．A 5．C 6．D 7．C 8．B 9．C 10．A 11．A 12．C 13．A 14．C 15．D 交流 16．周期性 错误 17．错误 18．0.5 交变电流 19．Y 输入 地 错误 正确 220 竖直位移 X 增益 20．1V；5A 21． 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； 2nBl1l2  n 2 B 2l12l22 W  22．（1） e  nBl1l2 sin t ；（2） 2( R  r ) ；（3） Rr 23． 产生交表电流的条件是线圈绕垂直于匀强磁场的转轴做匀速圆周运动。左上图，转轴与磁场平行，线圈在 转动的过程中，线圈里始终没有磁通量，没有感应电流；右上图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的 变化，能产生交表电流；左下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流，右下图， 线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流。