人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流优秀课时练习

第三章  交变电流

专题08：交变电流——交变电流的产生、描述的综合应用

一、选择题

1.()一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流的图像如图所示，由图可以知道 (　　)

A.0.01 s时刻线圈处于中性面

B.0.01 s时刻穿过线圈的磁通量最大

C.该交变电流的有效值为2 A

D.一个周期内该交变电流的平均值为零

2.()一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交流电动势的瞬时值表达式为e=220 sin 100πt(V)，则下列说法中正确的是 (　　)

A.当t=0时，线圈平面与中性面垂直

B.当t= s时，穿过线圈的磁通量等于零

C.该交变电流能让标识为“300 V，5 μF”的电容器正常工作

D.若线圈转速n提高1倍，其他条件不变，则感应电动势的变化规律将变为e=440 sin 100πt(V)

3.()如图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω恒定不变，则下列说法中正确的是 (　　)

甲

乙

A.电压表的示数为6 V

B.发电机的输出功率为4 W

C.在1.0×10-2 s时刻，穿过线圈的磁通量最大

D.在1.0×10-2 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大

4.()如图所示，电阻R1与R2阻值相等，D为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻无穷大)，在A、B间加一正弦式交变电流u=10 sin 100πt(V)，则理想电压表V的示数为 (　　)

A.3.5 V B.2.5 V 

C.5 V D.7.1 V

5.()如图所示，边长为L、电阻为R的等边三角形单匝金属线圈abc从图示位置开始绕轴EF以角速度ω匀速转动，EF的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，右侧没有磁场，下列说法正确的是 (　　)

A.图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大

B.从图示位置转出磁场的过程中，线圈中产生逆时针方向的感应电流

C.线圈中产生的感应电动势的最大值为

D.转动一周，外力做功的功率为

二、非选择题

6.()一台小型发电机产生的感应电动势随时间变化的图像如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，若外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示。求：

甲

乙

(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)若发电机线圈是单匝线圈，穿过线圈的最大磁通量。

答案全解全析

1.D　由题图可知，在0.01 s时产生的感应电流最大，此时线圈与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零，选项A、B错误；该交变电流的有效值为I== A=2 A，选项C错误；在一个周期内，穿过线圈的总磁通量的变化量为0，由法拉第电磁感应定律可知，一个周期内的平均感应电动势为0，则平均电流也等于0，选项D正确。

2.B　t=0时，感应电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故线圈处于中性面，选项A错误；当t= s时，e=220 sin 100π× V=220 V，感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量等于零，选项B正确；300 V是电容器的击穿电压，而该交流的电压最大值是220 V=311 V，所以此交变电流不可以使“300 V，5 μF”的电容器正常工作，选项C错误；感应电动势的瞬时值表达式为e=220 sin 100πt(V)，当线圈的转速提高一倍时，由ω=2πn，Em=NBSω，可知Em和ω都增加一倍，表达式为e=440 sin 200πt(V)，选项D错误。

3.C　由题图乙可知感应电动势最大值Em=6 V，则有效值E=6 V，电压表示数U=R=×9 V=5.4 V，选项A错误；灯泡消耗的功率即发电机的输出功率，故由功率公式可知P== W=3.24 W，故发电机输出功率为3.24 W，选项B错误；在1.0×10-2 s时刻，感应电动势为零，说明穿过线圈的磁通量最大，此时穿过线圈的磁通量变化率为零，选项C正确，D错误。

4.B　将交变电流分两段分析：(1)当电压在正半轴时，A点电势高于B点电势，二极管导通，R1被短路，R1两端电压为U1=0；(2)电压在负半轴时，B点电势高于A点电势，二极管截止，R1、R2串联分压，R1两端电压的有效值为U2=×= V。利用焦耳定律求有效值，有0+×=T，得U=2.5 V，故A、C、D错误，B正确。

5.C　在图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，选项A错误。从图示位置转出磁场的过程中，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律结合安培定则可知，线圈中产生顺时针方向的感应电流，选项B错误。线圈中产生的感应电动势的最大值为Em=NBSω=B·L2·ω=，选项C正确。外力做的功转化为线圈的焦耳热，由于线圈匀速转动，所以外力的功率等于线圈的热功率，故P=I2R=；又EF右侧没有磁场，可知线圈在转动一周的时间内有一半时间没有感应电流，线圈产生的交变电流的有效值等于峰值的一半，所以P=，选项D错误。

6.答案　(1)147.8 V　(2)12.17 J　(3)0.70 Wb

解析　(1)电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图甲知感应电动势的最大值Em=220 V，则有效值E=110 V，灯泡两端的电压U==147.8 V。

(2)电路中的电流I==1.56 A

发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=I2rt=1.562×5×1 J=12.17 J

(3)Em=NBSω=Φmω=220 V

由题图知T=0.02 s，则ω==100π rad/s

穿过线圈的最大磁通量Φm==0.70 Wb