2021学年3.1 交变电流的产生习题

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．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大

B．在中性面时，感应电动势最大

C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零

D．线圈每个周期内通过中性面两次，电流方向改变一次

2．一闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生的感应电流随时间变化的规律如图所示。则（　　）

A．t=0.005s时线圈平面处于中性面位置

B．t=0.02s时穿过线圈的磁通量为零

C．线圈转动的角速度为50πrad/s

D．1s内电流的方向变化100次

3．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动时，产生的交变电流的最大值出现（     ）

A．线圈平面与磁感线平行时 B．线圈平面与磁感线垂直时

C．线圈平面与中性面重合时 D．线圈平面与中性面成300角时

4．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（图示位置），则（　　）

A．当线圈从图示位置绕固定轴转动，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

C．此时穿过线框的磁通量为

D．线框平面转动一圈的过程中，电流方向不变

5．一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Ф－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时线圈产生的感应电动势最大

C．t=0.02s时线圈磁通量的变化率为零

D．t=0.03s时线圈中的电流方向发生改变

6．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，通过线圈的磁通量变化最快

B．在垂直中性面时，通过线圈的磁通量最小，感应电动势最大

C．穿过线圈的磁通量最大时，感应电动势也最大

D．线圈每通过中性面两次，电流方向改变一次

7．如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）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，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的最大电流为Im。下列选项正确的是（　　）

A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零

B．从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为

C．在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大

D．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为c→d

8．下图电动机线框abcd的面积为S，匝数为n，匀强磁场磁感应强度为B，线框平面与磁场平行．若此时闭合开关，则下列说法正确的是

A．该线框将会顺时针转动

B．转动过程中线圈中电流和流过R的电流方向都不变

C．若同时调转电极和磁极方向，则线圈的转动方向改变

D．线框转过90°时，穿过线框平面的磁通量最大，且为nBS

9．一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势随时间t的变化规律如图所示，下列说法是正确的是 （　　）

A．线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次

B．t2时刻穿过线圈的磁通量变化率为零

C．t=0时刻，线圈处于中性面位置

D．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零

10．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

11．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图象如图，则（       ）

A．t1、t3线圈通过中性面

B．t2、t4线圈中磁通量最大

C．t1、t3线圈中磁通量变化率最大

D．t2、t4线圈平面与中性面平行

12．如图所示为交流发电机示意图，线圈的边连在金属滑环上，边连在滑环上，用导体做的两个电刷、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的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是（　　）

A．当线圈平面转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大

B．当线圈平面转到中性面时，线圈中的感应电动势最大

C．当线圈平面转到跟中性面垂直时，穿过线圈的磁通量的变化率最小

D．当线圈平面转到跟中性面垂直时，线圈中的感应电流最小

13．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则（　　）

A．t＝0时，线圈平面垂直于磁感线

B．t＝1s时，线圈中的电流改变方向

C．t＝1.5s时，线圈中磁通量的变化率最大

D．t＝2s时，线圈中的感应电流最大

14．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，以下说法错误的是（　　）

A．通过线圈的磁通量变化率达到最大值

B．通过线圈的磁通量达到最大值

C．线圈平面与磁感线方向垂直

D．线圈中的感应电动势为零

15．某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。在线圈A中通入电流i与时间t的关系如图A、B、C、D所示，那么在t1~t2这段时间内，可以观察到线圈B中产生交变电流的是（　　）

A． B．

C． D．

二、填空题（共4题）

16．我们的家庭用电是__________电（填“交流”或“直流”）。

17．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，则沿轴方向看，线框是在_________（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动。

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．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？

21．如图所示，矩形线圈的匝数为N=100匝，ab边长为0.4m，bc边长为0.2m．整个线圈的电阻R=1欧，在B=1T的匀强磁场中，以短边中点的连线为轴逆时针转动，=50rad/s．求：

（1）线圈从图示位置转动90度过程中的平均电动势．

（2）线圈转过90度时的瞬间电动势．

22．一台发电机发出正弦式交变电流，其电动势的最大值为，导电线圈匀速转动的角速度为。从中性面开始计时，试写出电动势瞬时值的表达式。电动势的周期是多少？在内电流方向改变了多少次？

23．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）

参考答案：

1．A

2．D

3．A

4．A

5．D

6．B

7．A

8．A

9．A

10．C

11．A

12．A

13．D

14．A

15．D

16．交流

17．顺时针

18．     最大     零     i=Imcosωt     最小     改变     最大     b→a

19．     Y输入     地     竖直位移     X增益

20.

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。

21．(1) (2)400V

22．；0.02s；100

23．（1） （2） (3)