3.2 交变电流的产生同步练习 2021—2022 学年高中物理鲁科版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．某正弦交流电通过一阻值为 20 Ω 的电阻，2 s 内产生的电热为 40 J，则 A．此交流电的电流强度的有效值为 1 A，最大值为 B．此交流电的电流强度的有效值为 2 2 A A，最大值为 4 A C．电阻两端的交流电电压的有效值为 20 2 V，最大值为 40 V D．电阻两端的交流电电压的有效值为 40 V，最大值为 40 2 V 2．如图所示，图 1 和图 2 分别表示两种交变电压随时间变化关系图像，其中图 2 为正弦交变电压图像。分 别用 A． C． U1 和 U2 表示图 1 和图 2 中交变电压的有效值，则（　　） U1 : U 2  1: 2 U1 : U 2  1: 2 B． U1 : U 2  2 : 1 D． U1 : U 2  2 :1 3．甲灯标有“220V，40W”的字样，乙灯标有“110V，40W”的字样，它们都正常工作时，下列说法中正确的 是（　　） A．甲灯较亮 B．乙灯较亮 C．一样亮 D．额定电压不同无法比较 4．.交流发电机的线圈在匀强磁场中转动，当线圈平面通过中性面时，下列说法正确的是（ A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大 ） C．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零 D．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零 5．如图甲所示，一小型发电机内有矩形线圈，线圈电阻为1 。在外力作用下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 OO ' 匀速转动，发电机线圈两端与 R  10 的电阻构成闭合回路。 通过电阻 R 的电流随时间变化如图乙所示，下列判断正确的是（　　） A．图甲时刻，线圈平面与中性面垂直 B．该发电机产生交流电的最大感应电动势为 200 2V C．该发电机产生的交变电流的频率为100Hz D．电阻 R 的热功率为 4kW 6．如图所示，交流发电机线圈的面积为 0.05m2，共 100 匝。该线圈在磁感应强度为 1 T 的匀强磁场中，以  10πrad/s 的角速度匀速转动，电阻 R1 和 R2 的阻值均为 50Ω，线圈的内阻忽略不计，若从图示位置开始计时， 则（　　） A．线圈中的电动势为 e＝50sin（10πt）V B．电流表的示数为 2 C．电压表的示数为 50 A 2 A D．R1 上消耗的电功率为 50W 7．如图所示，边长为 L、匝数为 N 的正方形闭合线 abcd 圈绕对称轴 OO'匀速转动，角速度为 w，空间中 只有 OO'左侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B。若闭合线圈的总电阻为 R，则（） 2 NBL2 A．线圈中感应电动势的有效值为 2 1 B．线圈中感应电动势的最大值为 2 NBL  2 C．在转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流 1 2 D．当线圈转到图中所示位置时，穿过线圈的磁通量为 NBL 2 8．如图所示，单匝矩形线圈 abcd 处在磁感应强度为 B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，以恒定的角 速度 ω 绕 ab 边转动，线圈所围面积为 S，线圈的总电阻为 R.t=0 时刻线圈平面与纸面重合，且 cd 边正在离 开纸面向外运动．则(　　) A．时刻 t 线圈中电流的瞬时值 i= B．线圈中电流的有效值 I= BS cosωt R 2BS R C．线圈中电流的有效值 I= D．线圈消耗的电功率 P BS R  BS  2 R 9．如图，匀强磁场中，匝数为 50 匝的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，负载电阻为1 ，线 圈自身电阻忽略不计，穿过线圈的磁通量  随时间 t 的变化规律   0.04sin  t (Wb) ，下面说法正确的是（ ） A．感应电流的周期为 1s B． t  1s 时，线圈中的电流为零 C． t  1.5s 时，线圈中的电流最大 2 D． 0 ~ 4s 时间内，线圈产生的热量为 8 J 10．手摇式发电机是实验室中常用的演示工具，如图甲所示，它可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交 流发电机的矩形线圈面积为 S，匝数为 n，线圈总电阻为 r，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中以矩形线圈中 轴线为轴以角速度 ω 匀速转动，产生的交流电通过 E、F 与外电路连接，外电路电灯电阻为 R，电压表为 理想交流电压表。在线圈由平行于磁场方向位置转过 90°的过程中，下面说法正确的是（　　） A．电压表的示数为 nBSω R Rr n 2 BS B．通过灯泡的电荷量为 R  r n 2 B 2 S 2 πR 4 Rr 2 C．电灯中产生的焦耳热为 （） D．流过线圈的电流的平均值为 11．一个长为 L1 宽为 L2 nBSω R+ r 单匝的矩形线框 abcd 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中按照下图中的甲、乙、丙三 种情景以相同的角速度  绕 OO� 匀速转动给相同的小灯泡供电。其中甲图和乙图中的 OO� 为线框的左右对 称轴，丙图的 A． C． 2 :1:1 2 :1: I甲乙: I : I 丙 OO� ab 和 边重合，则以下三种情况所产生的交变电流有效值的比值 是（　　） B． 2 D． 2 : 2 :1 2 :1:1 12．正弦交变电源与电阻 R、交流电压表按照图甲所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是 10 V．图乙是交变电源输出电压 u 随时间 t 变化的图象．则(　　) A．通过 R 的电流 iR 随时间 t 变化的规律是 iR＝ B．通过 R 的电流 iR 随时间 t 变化的规律是 iR＝ C．R 两端的电压 uR 随时间 t 变化的规律是 uR＝5 D．R 两端的电压 uR 随时间 t 变化的规律是 uR＝5 2 2 cos(100πt) A cos(50πt) A 2 2 cos(100πt) V cos(50πt) V 13．交变电流 n  50sin100 t (V) 的（ ） A．周期为 100s C．电压峰值为 50 2V B．频率为 50Hz D．电压有效值为 50V 14．如图所示，两根电阻不计、长度均为 l  2m 的平行导轨 MN、PQ 固定于方向竖直向下的匀强磁场中， 导轨的间距为 L  1m ，导轨右端连接着一阻值 R=8Ω 的定值电阻和理想交流电流表，长度为 1m、电阻 r  2Ω 的导体棒垂直导轨放置。第 1 次，开关 S 断开，保持磁感应强度大小恒为 B  2T ，导体棒以 OO1 为 平衡位置在导轨上左右往复运动，其速度随时间的关系为 v  2 sin 20 t  m/s  ，电流表的示数为 I；第 2 次， 拿走导体棒，闭合开关 S，使磁感强度随时间按图乙所示规律变化，电流表的示数仍为 I，则下列说法正确 的是（　　） A．第 1 次产生的是周期为 1s 的正弦交流电 B．第 2 次产生的是周期为 10s 的交流电 C．电流表的示数 I  1A D．两种情况下 1s 内定值电阻 R 上产生的热量均为 Q  0.32J 15．一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为 e  311sin 314t（V），则此发电机产生的电动势的最大值 为（　　） A．311 V B．220 V C．31.1 V D．22 V 二、填空题（共 4 题） 16．如图是某正弦式电流的图象，则此正弦式电流的周期为_______s,电流的峰值为_______A． 17．如图所示，矩形线圈 abcd 放在匀强磁场中．线圈以 ad 边为轴匀速转动，产生正弦武交变电流的感应 电动势 e=311sin100 π t，如果将其转速增加一倍，其他条件保持不变，则该正弦式交变电流的周期交为 ___s，感应电动势的最大值变为_______V. 18．如图所示表示的是交流电的电流随时间变化的图像，负方向为正弦图像的一部分，则此交流电的电流 的有效值是_______A． 19．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器， 在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。 （1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第 1 个向上的“尖峰”到出现第 31 个向上的“尖峰”经历的时间为 1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为____________rad/s。 （2）屏上出现的电压波形不是正弦波，其原因可能是_____________________。（写出一条即可） （3）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图像，此电流的瞬时值表达式 为_____________，电流的有效值为_______________。 三、综合题（共 4 题） 20．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如下图甲所示．已知发电机线圈内阻为 5.0Ω，则外接一只电阻为 95.0Ω 的灯泡，如下图乙所示． 求： （1）电压表的示数； （2）发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热； （3）若发电机是单匝线圈，通过线圈的最大磁通量． 21．如图所示，矩形线圈匝数 N＝100，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场磁感应强度 B＝0.8 T，绕轴 OO′ 从图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始匀速转动，角速度 ω＝100π rad/s，则： （1）穿过线圈的磁通量最大值 Φm 为多大？ （2）线圈产生的感应电动势最大值 Em 为多大？ （3）求感应电动势 e 随时间 t 变化的表达式。（从图示位置开始计时） （4）从图示位置开始匀速转动 60°时，线圈中产生的感应电动势为多少？ 22．正弦交变电压 u=50sin314tV，加在一氖管的两端．已知当氖管电压达到 25 2 V 时，才开始发光，求 此氖管在一个周期内发光的时间和 5min 内发光的次数． 2 23．如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B  π T，边长 L＝10 cm 的正方形线圈 abcd 共 100 匝，线圈电阻 r ＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴 OOʹ 匀速转动，角速度 ω＝2π rad/s，外电路电阻 R＝4 Ω．求： (1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值； (2)电压表的读数； (3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过 30°角的过程中产生的平均感应电动势． 参考答案： 1．A 2．B 3．C 4．C 5．D