人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流优秀同步训练题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流优秀同步训练题，共10页。试卷主要包含了交变电流与直流，交变电流的产生，正弦式交变电流的变化规律，交变电流的图像等内容，欢迎下载使用。
3.1 交变电流课中练一、交变电流与直流【课堂引入】1.交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流。2.常见的交变电流的波形图实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图1所示。3.直流方向不随时间变化的电流叫作直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。【例题】1. 下列四个电流的图象中，不属于交变电流的是（　　）A.  B.    C.  D. 【课堂练习】2. 如图所示，属于交流电的是(    )A.  B. C.  D.
二、交变电流的产生【课堂引入】3. 假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则：（1）线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？（2）线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？【例题】4. 图中闭合金属线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是（　　）A.   B.   C.  D. 【课堂练习】5. 如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置，下列说法正确的是（　　）A. t1时刻穿过线框的磁通量最大B. t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左C. t2时刻穿过线框的磁通量变化最快D. t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 6. 如下图中各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时能产生正弦交变电动势的图是（　　）A.  B. C.  D. 三、正弦式交变电流的变化规律课堂引入】7. 如图所示，线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt。设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S=L1L2，磁感应强度为B，则：（1）ab边产生的感应电动势为多大？（2）整个线圈中的感应电动势为多大？（3）若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势为多大？
 
例题】8. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4Ω。求：（1）转动过程中线圈中感应电动势的最大值；（2）从图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始感应电动势的瞬时值表达式；（3）由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值；（4）线圈从开始计时经s时线圈中的感应电流的瞬时值；（5）外电路R两端电压的瞬时值表达式。
 【课堂练习】9. 一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻为R=4Ω，线圈在磁感应强度为T的匀强磁场中以300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值。（2） 线圈中感应电动势的瞬时值表达式。（3）线圈从开始计时经s时，线圈中电流的瞬时值。四、交变电流的图像【课堂引入】如图甲、乙所示，从图像中可以得到以下信息：（1）交变电流的峰值Em、Im。（2）两个特殊值对应的位置：①e＝0（或i＝0）时：线圈位于中性面上，此时＝0，Φ最大。②e最大（或i最大）时：线圈平行于磁感线，此时最大，Φ＝0。（3）e、i大小和方向随时间的变化规律。【例题】10. 已知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甲所示，则下列说法正确的是（　　）A. t=0时刻线圈平面与中性面垂直 B. t=0.01s时刻的变化率达最大C. t=0.02s时刻感应电动势达到最大 D. 该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示【课堂练习】11. 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示。下列说法中正确的是（　　）A. t1时刻穿过线圈的磁通量最大   B. t2时刻穿过线圈的磁通量为0C. t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大 D. 每当电流方向变化时，线圈平面就会与中性面垂直12. 如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图像中可能正确的是（　　）A.  B. C.  D.
参考答案1. D【解析】只要电流的大小和方向均随时间做周期性变化，则即为交流电，故ABC均为交流；D中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变；故D不是交流电；本题选不属于交变电流的，故选D．2. C【解析】交流电是指电流的大小和方向均随时间做周期性变化的电流；由图可知，符合条件的只有C；故选C．3. 【解析】（1）根据右手定则可知各个过程的电流方向为转动过程电流方向甲→乙B→A→D→C乙→丙B→A→D→C丙→丁A→B→C→D丁→甲A→B→C→D（2）线圈转到乙或丁位置时线圈中的感应电流最大。线圈转到甲或丙位置时线圈中感应电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面。4. AD【解析】矩形线圈在匀强磁场内绕垂直磁场的轴匀速转动时，线圈中就会产生正弦式交变电流。A．图中虽然只有一半金属线圈在磁场中，但在线圈绕固定轴转动的过程中，始终有一边切割磁感线，保证线圈在转动过程中产生的感应电动势连续，按照正弦规律变化，A正确；B．图中固定轴与磁场方向平行，线圈转动过程中，磁通量不变，无感应电流产生，B错误；C．图中线圈转动过程中，每个周期内只有半个周期内有感应电流，不能产生正弦式交变电流，C错误；D．图中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且在线圈平面内的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流，D正确。故选AD。5. B【解析】AB．t1时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电流最大，根据楞次定律，通过电阻的电流方向从右向左，故A错误，B正确；CD．t2时刻，穿过线框的磁通量最大，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零，故CD错误。故选B。6. A【解析】由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误；故选A．7. 【答案】（1）BSωsin ωt；（2）BSωsin ωt；（3）NBSωsin ωt【解析】（1）eab=BL1vsin ωt=BL1sin ωt=BL1L2ωsin ωt=BSωsin ωt。（2）整个线圈中的感应电动势由ab和cd两边产生的感应电动势组成，且eab=ecd，所以e总=eab＋ecd=BSωsin ωt。（3）若线圈有N匝，则相当于N个完全相同的电源串联，所以e=NBSωsin ωt。8. 【答案】（1）2V；（2）e＝2cos 2πt （V）；（3）A；（4）A；（5）uR＝cos 2πt（V）【解析】（1）设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为Em，则Em＝nBL2ω＝100××0.12×2π V＝2V（2）从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcos ωt＝2cos 2πt （V）（3）从题图所示位置转过30°角时感应电动势的瞬时值e′＝cos 30° V＝V则电路中电流的瞬时值为i＝＝A（4）t＝s时，瞬时电动势为e″＝Emcos ωt＝cos（）＝V对应的电流的瞬时值i′＝（5）外电路R两端电压的最大值为则外电路R两端电压的瞬时值表达式为9.【答案】（1）50V；（2）e=50sin10πt（V）；（3）【解析】 (1)线圈中感应电动势的最大值为联立，可得(2) 线圈中感应电动势的瞬时值表达式为代入数据，得(3)线圈从开始计时经s时，线圈中电动势的瞬时值为根据闭合电路欧姆定律，有联立，可得10. B【解析】A.t=0时刻磁通量最大，线圈位于中性面位置，故A错误；B.t=0.01s时刻磁通量为零，线圈位于垂直中性面的位置，电动势最大，磁通量的变化率最大，故B正确；C.t=0.02s时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C错误；D.感应电动势与磁通量的变化率成正比，电动势随时间变化的图象为正弦曲线，D错误．11. C【解析】A．t1时刻感应电动势最大，线圈通过与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量最小，A错误；B．t2时刻感应电动势为零，线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，B错误；C．t3时刻感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，C正确；D．每当电流方向变化时，线圈平面与磁场垂直，即线圈转到中性面位置，D错误。故选C。12. C【解析】以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，为负值，且线圈远离中性面，Φ减小，电流增大。故选C。