高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 认识交变电流当堂达标检测题

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

3.1认识交变电流 跟踪训练（解析版）

1．一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势如图所示。下列判断正确的是（　　）

A．t＝0.01 s时刻，线圈平面处于中性面位置

B．t＝0.02 s时刻，线圈平面与磁感线平行

C．t＝0.01 s时刻，通过线圈平面的磁通量为零

D．1 s内电流的方向变化50次

2．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

3．如图是交流发电机的示意图，线圈边连接在金属滑环上，边连接在金属滑环上，左右两个导体电刷分别压在滑环、上，线圈转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。若线圈绕转轴顺时针匀速转动，取从左向右通过电流表为电流正方向，从图示位置开始计时，下列图中能正确表示电流表中电流随时间变化关系的是（　　）

A． B．

C． D．

4．线圈在匀强磁场中转动时产生交变电流，下列说法正确的是（　　）

A．线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次

B．线圈每转动一周，感应电动势出现两次最大值

C．线圈平面每经过中性面时，穿过线圈的磁通量变化最快

D．线圈平面每经过中性面时，穿过线圈的磁通量达到最小值

5．如图所示，为交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈转动时通过滑环和电刷保持与外电路的闭合，线圈沿顺时针方向匀速转动通过图中位置瞬间，下列说法正确的是（　　）

A．穿过线圈的磁通量最大

B．通过电阻的电流瞬时值最大

C．穿过线圈的磁通量的变化率为零

D．AB边的电流方向由B到A

6．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

7．如图所示，是交流发电机的发电过程，线圈的AB边和CD边分别连在金属滑环K和L上，电刷E和F分别压在滑环K和L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。两磁极之间的磁场视为匀强磁场，A为理想交流电流表，R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。在线圈绕OO'轴逆时针匀速转动的过程中（甲、丙位置线圈平面竖直，乙、丁位置线圈平面水平），下列说法错误的是（　　）

A．线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量的变化率为零

B．线圈转到图甲和图丙位置时，交流电流表的示数为零

C．线圈转到图乙和图丁位置时，流经电阻R的电流方向相反

D．线圈转动一周，R和r上产生的焦耳热之比为R：r

8．一矩形线圈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。下列说法错误的是（　　）

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，穿过线圈的磁通量为零，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，产生的电流最小

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，产生的电流在增大

9．闭合线圈在磁场中做如下运动，不能产生正弦式交变电流的情景是（　　）

A． B．

C． D．

10．矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是（　　）

A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大

B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零

C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次

D．线框经过与中性面垂直的位置时，各边不切割磁感线

11．如图所示，交流发电机内矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，下列说法正确的是（　　）

A．图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为零

B．图示时刻穿过线圈磁通量最大，感应电动势最大

C．线圈从图示时刻转过90°时，磁通量变化最快

D．线圈在图示时刻，磁通量变化最快

12．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中感生电动势e随时间的变化规律如图，下面说法正确的是（　　）

A．时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大

B．时通过线圈的磁通量为零

C．时刻通过线圈的磁通量的变化率最大

D．每当感应电流的方向改变时，通过线圈的磁通量的绝对值为最大

13．关于正弦交变电流的产生过程，下列说法正确的是（　　）

A．当线圈平面与中性面垂直时，电流方向发生变化

B．线圈平面经中性面时开始计时，周期内，电流一直增大

C．线圈平面与中性面垂直开始计时，2个周期内电流方向改变4次

D．线圈转动过程中通过线圈的磁通量最大的位置，也是感应电流最大的位置

14．两人在赤道上站立，各自手握金属绳OPO'的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t＝0时刻，则下列说法正确的是（　　）

A．电路中存在周期为T的变化电流

B．t＝0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大

C．t＝时刻，电流向左通过灵敏电流计

D．t＝时刻，回路磁通量最小，电路中电流最小

15．将一段铜制裸导线弯折成如图甲所示形状的线框，将它置于一节干电池的正极上（线框上端的弯折位置与正极良好接触），一块圆柱形强磁铁N极向上吸附于电池的负极，使导线框下面的两端P、Q套在磁铁上并与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会发生转动，从而制成了一个“简易电动机”，如图乙所示。关于该电动机，下列说法正确的是（　　）

A．俯视，线框将顺时针转动

B．若将磁铁吸附在负极的磁极对调，线框转动的方向不变

C．电池的输出功率一定大于线圈转动时的机械功率

D．若线圈电阻不受发热影响，则线圈从静止开始转动的过程中，线框中电流保持不变

16．对交变电流及中性面的理解正确的是（　　）

A．交变电流是方向随时间做周期性变化的电流

B．交变电流的大小一定随时间做周期性的变化

C．当线圈平面位于中性面时，线圈平面与磁感线平行

D．当线圈平面位于中性面时，线圈平面与磁感线垂直

17．矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．此交变电流的频率为0.2Hz

B．1s内电流方向变化10次

C．t=0.1s时，线圈平面与磁场方向平行

D．1s内线圈转5圈

18．某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间的变化规律可用如图表示，那么在图中（　　）

A．t1和t3时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大

B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零

C．t3时刻，线圈中的感应电动势为零

D．t4时刻，线圈中的感应电动势达到最大值

 参考答案

1．A

【详解】

ABC．由题图可知t＝0.01 s和t＝0.02 s时，感应电流为零，则感应电动势为零，磁通量最大，线圈平面处于中性面位置，B C错误A正确；

D．由于正弦式交变电流在一个周期内电流方向变化两次，而该交变电流的周期为0.02 s，则1 s内电流的方向变化100次，D错误。

故选A。

2．C

【详解】

交变电流是指电流方向随时间作周期性变化的电流，故C正确，ABD错误。

故选C。

3．A

【详解】

图示位置线圈中通过的磁通量最大，线圈平面处于中性面，感应电流为零；线圈顺时针转动，在线圈中产生感应电流的方向是从a到b，通过电流表的电流，从右到左，为负方向，故A正确，BCD错误。

故选A。

4．B

【详解】

A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周的过程中两次经过中性面，故电流方向改变两次，A错误；

B．当线圈平面与磁感线平行时，线圈中的磁通量最小，但此时导线切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电动势最大，线圈转动一周的过程中两次线圈平面与磁感线平行时，感应电动势出现两次最大值，B正确；

C．当线圈与磁感线垂直时，经过中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，由于没有任何一边切割磁感线，线圈中没有感应电动势产生，穿过线圈的磁通量变化最慢，CD错误。

故选B。

5．B

【详解】

ABC．线圈通过图中位置瞬间，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，根据

所以感应电流也最大，通过电阻的电流瞬时值最大，AC错误B正确；

D．线圈的AB边切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流有A指向B，D错误。

故选B。

6．D

【详解】

A．根据图像可知，在时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，选项A错误；

B．图像的斜率为，即表示磁通量的变化率，在之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流方向不变，选项B错误；

C．图像的斜率为，t＝1.5s时，斜率为零，则线圈中磁通量的变化率为零，选项C错误；

D．根据法拉第电磁感应定律可得

所以在时，斜率为最大，则感应电动势为最大，感应电流最大，选项D正确。

故选D。

7．B

【详解】

A．线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量最大，其变化率为零，故A正确，与题意不符；

C．线圈转到图乙和图丁位置时，由楞次定律或右手定则可判定流经电阻R的电流方向相反，C正确，与题意不符；

D．电热，因流经R和r的电流总相等，故R和r上产生的焦耳热之比为R：r，D正确，与题意不符；

B．交流电流表指示的是交流电的有效值，而非瞬时值，故不为零，B错误与题意相符。

故选B。

8．A

【详解】

A．线圈经过甲图位置(中性面)时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流为零。故A错误，与题意相符；

B．线圈经过乙图位置(与中性面垂直)时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大，根据楞次定律可知电流的方向为图中箭头指向。故B正确，与题意不符；

C．线圈经过丙图位置(中性面)时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流最小为零。故C正确，与题意不符；

D．线圈从丙图位置(中性面)转到丁图位置(与中性面垂直)的过程中，根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量减小，产生的电流在增大。故D正确，与题意不符。

故选A。

9．B

【详解】

ACD．线圈在匀强磁场内绕固定轴转动，磁通量发生变化，有感应电流，线圈中能产生正弦式交变电流，ACD正确，不符合题意；

B．线圈转动，磁通量不变，无感应电流，B错误，符合题意。

故选B。

10．C

【详解】

AC．线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边速度方向与磁感线平行，即不切割磁感线，穿过线框的磁通量的变化率等于零，所以电动势等于零，感应电动势或感应电流的方向在此时刻改变。A错误，C正确；

BD．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，切割磁感线的两边的速度与磁感线垂直，有效切割磁感线速度最大，此时穿过线框的磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大，BD错误。

故选C。

11．D

【详解】

AB．图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为最大，AB错误；

C．线圈从图示时刻转过90°时，线圈平面与磁场垂直，线圈的竖直边切割磁感线的有效速度最小，感应电动势为零，由

可知，磁通量变化最慢，C错误；

D．线圈在图示时刻，线圈的竖直边切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，磁通量变化最快，D正确。

故选D。

12．D

【详解】

A．t2时刻线圈的感应电动势最大，通过线圈的磁通量绝对值为零，但变化率最大，故A错误；

BC．t3时刻线圈的感应电动势为零，通过线圈的磁通量变化率为零，但磁通量绝对值最大，故BC错误；

D．每当感应电流的方向改变时，线圈平面位于中性面，通过线圈的磁通量的绝对值为最大，故D正确。

故选D。

13．BC

【详解】

线圈转动过程中，在中性面位置，磁通量最大、电流等于零，方向改变，2个周期方向改变4次，由中性面经周期到与中性面垂直，电流逐渐增大到最大。故BC正确AD错误。

故选BC。

14．AD

【详解】

A．用类比法，如线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生周期性变化的交变电流，所以这个电路中存在周期为T的变化电流，则A正确；

B．由于地磁场方向等效为由南指向北，则t=0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最小为0，所以B错误；

C． t＝时刻，第一次经过水平位置，这个过程磁通量减小，由榜次定律可知，感应电流方向向右通过灵敏电流计，所以C错误；

D． t＝时刻，回路磁通量最小，电路中电流最小，故D正确。

故选AD。

15．AC

【详解】

AB．假设磁铁下端为N极，上端为S极，则线框周围的磁感线向上，一定会有垂直导线向上的分量，由于线框的下端靠近磁极，所以受力起主要作用，根据电池正负极画出电流的方向如图，根据左手定则判断安培力的方向如图，说明线框从上向下看，逆时针转动；

线框中有电流，就能够转动，所以导线框下面两端P、Q有一端与磁铁表面不接触，线框中也有电流，能够转动；改变磁场的方向，根据上述原理可知线框转动的方向改变，B错误， A正确；

C．电池的输出功率一部分转化为线圈转动的机械功率，一部分用于电阻产生热量，C正确；

D．线框从静止开始旋转达到稳定的过程中，导线框切割磁感线会产生反电动势，电流会减小，D错误。

故选AC。

16．AD

【详解】

AB．交变电流的方向随时间做周期性变化，大小未必随时间做周期性的变化，所以A正确； B错误；

CD．中性面指的是与磁感线垂直的平面，所以 C错误； D 正确；

故选AD。

17．BD

【详解】

A．由图像可知，交变电流的周期，则此交变电流的频率为

所以A错误；

B．根据交变电流一个周期电流方向改变两次，1s内为5个周期，所以电流方向改变10次，则B正确；

C．由图像可知，t=0.1s时感应电动势为0，则线圈平面位于中性面与磁场方向垂直，磁通量最大，所以C错误；

D．由于交变电流的周期，所以1s内线圈转5圈，则D正确；

故选BD。

18．CD

【详解】

AC．t1和t3时刻，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的感应电动势为零，故A错误，C正确；

B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大，故B错误；

D．t4时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大，线圈中的感应电动势最大，故D正确。

故选CD。