3.1 认识交变电流同步练习 2021—2022 学年高中物理粤教版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．某矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，以下说法正确的是（ ） A．线圈平面经过中性面时，通过线圈平面的磁通量最大，且与线圈匝数无关 B．线圈平面经过中性面时，通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 C．线圈平面垂直中性面时，线圈中的感应电流最大，且与线圈匝数无关 D．线圈平面垂直中性面时，线圈中感应电流的方向将发生改变 2．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 3．风速仪的简易装置如图甲所示．在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感 应电流随风速的变化而变化．风速为 v1 时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速 变为 v2，且 v2>v1，则感应电流的峰值 Im、周期 T 和电动势 E 的变化情况是 A．Im 变大，T 变小 B．Im 变大，T 不变 C．Im 变小，T 变小 D．Im 不变，E 变大 4．一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 示下列说法中正确的是 A．t=5×10-3s 时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t=1×10-2s 时刻，线圈平面与磁场垂直 C．t=2×10-2s 时刻，感应电动势达到最大 D．该线圈转动的角速度为 50π rad/s 5．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为 e=220 下列说法中正确的是( 2 π sin100 t（V），关于这个交变电流， ) A．交变电流的频率为 100Hz B．电动势的有效值为 220V C．电动势的有效值约为 311V D．t=0 时，线圈平面与中性面垂直 6．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 7．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 abed 处在匀强磁场中，当以线圈平面内 某虚线 OO� 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（ ） A． B． C． D． 8．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 9．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图可知（　　） A．在 A、C 时刻线圈处于中性面位置 B．在 B、D 时刻穿过线圈的磁通量为零 C．从 A 时刻到 D 时刻线圈转过的角度为 π D．若从 O 时刻到 D 时刻经过 0.02s，则在 1s 内交变电流的方向改变 100 次 10．一矩形线圈 ABCD 在匀强磁场中绕其中心轴 OO� 匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法 正确的是（　　） 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 11．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（　　） A．在中性面时，通过线圈的磁通量最小 B．在中性面时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大 C．线圈通过中性面时，电流的方向发生改变 D．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 12．图甲为发电机构造示意图,线圈匀速转动,产生的电动势随时间变化规律如图乙所示．发电机线圈的内 阻为 10  ,外接电阻阻值为 100  ,下列说法正确的是 A．线圈转动的角速度为 50π rad/s B．t=0. 01 s 时,穿过线圈的磁通量为零 C．电流表的示数约为 2.8 A D．电压表的示数为 200 V 13．一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的变化图象如图 6 所示，则下列说法中，正确的是(　　) A．t＝0.03 s 时刻，线圈中有最大感应电动势 B．t＝0.02 s 时刻，线圈中感应电流为 0 C．t＝0.01 s 时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最小 D．t＝0 时刻，线圈平面与中性面平行 14．矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,线圈跟中性面重合的瞬间,下列说法中正确的 是( ) A．线圈中的磁通量为零 B．线圈中的感应电动势最大 C．线圈的每一边都不切割磁感线 D．线圈所受到的磁场力不为零 15．如图所示，某一线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流图象，从图中可知（　　） A．在 A 和 C 时刻线圈处于中性面位置 B．在 A 和 C 时刻线圈平面与磁场方向平行 C．在 B 和 D 时刻线圈中的磁通量为零 D．在 A 和 C 时刻线圈中的磁通量的变化率为零 二、填空题（共 4 题） 16．如图所示，100 匝的线框 abcd 在图示磁场（匀强磁场）中匀速转动，角速度为 ω，其电动势的瞬时 值为 e=100cos100πtV，那么感应电动势的最大值为________，当从图示位置转过 60°角时线圈中的感 应电动势为________，此时穿过线圈的磁通量的变化率为________． 17．交流发电机 1.主要构造：_________和_________。 2.分类 （1）旋转电枢式发电机：_________转动，_________不动。 （2）旋转磁极式发电机：_________转动，_________不动。 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 OO� 轴方向看，线框是在_________（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动。 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．某一交变电流的电动势随时间变化的规律如图所示 (1)根据图像判断线圈在何处时开始计时？ (2)在横轴上已标出的时刻中，线圈在哪些时刻处于与磁场方向垂直的位置？ t1 t (3) ， 2 时刻线圈分别处于与中性面的夹角为多大处？ 21．如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似于打点计时器。当电磁铁通入 电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外 充气的效果。回答下列问题： （1）当电流从电磁铁的接线柱 a 流入时，发现吸引小磁铁向下运动，则电磁铁的上端为什么极？小磁铁 的下端为什么极？ （2）这种充气泵应该用直流电还是交流电？简单分析其原因； （3）为增强磁场，电磁铁的铁芯绕在磁性材料上，而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料，这种电 磁铁的铁芯应该采用哪种磁性材料？为什么？ 22．如图甲所示，一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转 动，线圈匝数 n  100 ，穿过每匝线圈的磁通量  随时间按正弦规律变化，如图乙所示．发电机线圈电阻 r  4 ，外电路中的电阻    3.14  R  6 ，灯泡 L 电阻 RL  12Ω ，不计其他电阻，交流电流表为理想电流表． 求： （1）线圈从图示位置开始转动产生的电动势的瞬时值表达式； o （2）从图示位置转过 90 的过程中电阻 R 产生的热量． 23．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？参考答案： 1．A 2．D 3．A 4．C 5．B 6．C 7．A 8．C 9．D 10．B 11．C 12．D 13．A 14．C 15．B 16． 100V 17． 电枢 50V 磁体 0.5Wb/s 电枢 磁极 磁极 电枢 18．顺时针 19． Y 输入 地 竖直位移 X 增益 t3 t6 t8 20．(1)中性面位置；(2)0、 、 、 ；(3)45°，90°。 21． (1)根据安培定则可得电磁铁上端为 S 极；根据异名磁极相吸可得小磁铁下端为 N 极。 (2)交流电。用交流电可以让电磁铁上端的磁极交替变化，从而让气室不断从外吸气，对目标充气。如果 用直流电，小磁铁要么被吸引，要么被排斥远离，无法连续充气。 (3)采用软磁性材料。软磁性材料撤去磁场后没有明显的剩磁，可以实现连续充气。 22．（1） e  200cos 200t V（2） 9.8J 23． 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，但是此时磁通量的变化率最大，感应电动势最大；线圈平面在中 性面内的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，但是此时磁通量的变化率为零，因此线圈中的感应电动 势为零。