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物理选择性必修 第二册第2节 交变电流的产生课时作业
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这是一份物理选择性必修 第二册第2节 交变电流的产生课时作业，共8页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1．交流发电机在工作时的电动势，如果将其线圈的转速提高一倍，同时将线圈面积减小一半，其它条件不变，则其电动势变为（ ）
A．B．
C．D．
2．一个电动机上标“220V，1.5kW”，那么为了使它正常工作，所使用的正弦交流电应是（ ）
A．电压有效值为220V，电压最大值为220V
B．电压有效值为311V，电压最大值为220V
C．电压有效值为220V，电压最大值为311V
D．电压有效值为311V，电压最大值为311V
3．矩形线框绕垂直于匀强磁场且在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最大
C．每当线框经过中性面时，感应电流方向不改变
D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度不为零
4．一电热器接在直流电压上，消耗的电功率为P，当把它接在一正弦交变电压上时，消耗的电功率为，则该交变电压的最大值是（ ）
A．B．C．D．
5．一交流电流的图象如图所示，由图可知（ ）
A．用电流表测该电流，其示数为A
B．该交流电流的频率为0.01 Hz
C．该交流电流通过10 Ω电阻时，电阻消耗的电功率为160W
D．该交流电流瞬时值表达式为i＝4sin100πt (A)
6．某小型发电机产生的交变电动势为e=10sin10πt（V），对此电动势，下列表述正确的有（ ）
A．最大值是 V
B．频率是10Hz
C．有效值是10V
D．周期是0.2s
7．某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化．与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)．在A、B间加一交流电压，瞬时值的表达式为u＝20sin 100πt(V)，则交流电压表示数为( )
A．10 VB．20 VC．15 VD．14.1 V
8．正弦式交变电源内阻r＝5Ω与电阻R＝10Ω、交流电压表按照图甲所示的方式连接，图乙是交变电源电动势u随时间t变化的图象，已知Um＝30V．则（ ）
A．电压表读数30V
B．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝30cs50πtA
C．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝20cs100πtV
D．在 t＝0.005s那一时刻，电压表示数为零
9．如图甲所示的空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向里，磁场的右边界为MN，在MN右侧有一矩形金属线圈abcd，ab边与MN重合．现使线圈以ab边为轴按图示方向（俯视顺时针）匀速转动，将a、b两端连到示波器的输入端，若电流从a 到b为正，则从图乙中示波器观察到的ab中电流随时间变化的规律是
A．AB．BC．CD．D
10．一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A．该交变电流的电压的瞬时值表达式为u＝100sin25t（V）
B．该交变电流的频率为4Hz
C．该交变电流的电压的有效值为100V
D．若将该交变电压加在阻值为R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W
11．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V。已知R＝10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是 （ ）
A．线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零
B．从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i＝sin 50πt A
C．流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次
D．电阻R上的热功率等于10 W
12．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由图示位置(线圈平面与磁场方向平行)转过30°时，线圈中的感应电动势大小为（ ）
A．B．C．D．
13．学习了电磁感应现象中无线充电的相关知识后，西大附中某兴趣小组自制了一台电磁炉“点亮”灯泡装置，如图所示，由电磁炉、接收线圈、灯泡和导线构成。电磁炉两端所加电压为，用理想电压表测量知灯泡两端电压为11V。则（ ）
A．1s内通过灯泡的电流方向发生100次变化
B．灯泡两端的最大电压为11V
C．通过灯泡的电流为直流电
D．若电磁炉两端加足够大的直流电压，该灯泡仍能发光
14．两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流，在相同时间内两电热器产生的热量之比Q甲：Q乙为（ ）
A．1：2B．C．D．2：1
15．手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，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M、N与外电路连接，如图所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。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V的示数为
B．通过灯泡的电荷量为
C．电灯中产生的焦耳热为
D．当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，流过线圈的电流为
二、填空题（共4题）
16．频率为50Hz的正弦电流，对人体的安全电压有效值不能超过，这个交流电压的周期是______，峰值是______.
17．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．
18．正弦式交变电流和电压
电流表达式i=_________，电压表达式u=_________。其中Im、Um分别是电流和电压的_________，也叫_________。
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3题）
20．在匀强磁场中有一矩形线圈，绕线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动。线圈中产生的感应电动势随时间变化的图像如图所示，如果以t=0.5×10－2s为计时起点，其他条件不变，写出感应电动势随时间变化的关系式。
21．无线充电技术的发展给用户带来了极大的方便，可应用于手机、电脑、智能穿戴、智能家居、医疗设备、电动汽车等充电，如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成.已知受电线圈的匝数为n=50匝，电阻r=1.0Ω，在它的c、d两端接一阻值R=9.0Ω的电阻.设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间按图乙所示，可在受电线圈中产生电动势最大值为20V的正弦交流电，设磁场竖直向上.求：
(1)在时，受电线圈中产生电流的大小，c、d两端哪端电势高？
(2)在一个周期内，电阻R上产生的热量；
(3)从t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量.
22．如图所示，在水平面上固定有两平行长直导轨，右端接一电阻。导轨内有一方向竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，磁场区域为曲线方程（、的单位均为）与轴所围的空间，其中。一电阻、长度的金属棒ab垂直搁在导轨上并在水平拉力作用下从处以速度沿轴正方向做匀速直线运动。导轨电阻不计，取。求：
(1)两端电压的最大值；
(2)金属棒通过磁场的过程中，回路中产生的总焦耳热。
参考答案：
1．A
2．C
3．B
4．B
5．C
6．D
7．D
8．C
9．D
10．D
11．D
12．C
13．A
14．D
15．C
16． 0.02 36
17． 0.02s 2A
18． Imsinωt Umsinωt 最大值 峰值
19． 线圈所在的磁场不是匀强磁场
20．
21．（1） c端电势高（2）5.7×10﹣2J（3）
22．(1)1.2V；(2)1J
1．交流发电机在工作时的电动势，如果将其线圈的转速提高一倍，同时将线圈面积减小一半，其它条件不变，则其电动势变为（ ）
A．B．
C．D．
2．一个电动机上标“220V，1.5kW”，那么为了使它正常工作，所使用的正弦交流电应是（ ）
A．电压有效值为220V，电压最大值为220V
B．电压有效值为311V，电压最大值为220V
C．电压有效值为220V，电压最大值为311V
D．电压有效值为311V，电压最大值为311V
3．矩形线框绕垂直于匀强磁场且在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最大
C．每当线框经过中性面时，感应电流方向不改变
D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度不为零
4．一电热器接在直流电压上，消耗的电功率为P，当把它接在一正弦交变电压上时，消耗的电功率为，则该交变电压的最大值是（ ）
A．B．C．D．
5．一交流电流的图象如图所示，由图可知（ ）
A．用电流表测该电流，其示数为A
B．该交流电流的频率为0.01 Hz
C．该交流电流通过10 Ω电阻时，电阻消耗的电功率为160W
D．该交流电流瞬时值表达式为i＝4sin100πt (A)
6．某小型发电机产生的交变电动势为e=10sin10πt（V），对此电动势，下列表述正确的有（ ）
A．最大值是 V
B．频率是10Hz
C．有效值是10V
D．周期是0.2s
7．某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化．与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)．在A、B间加一交流电压，瞬时值的表达式为u＝20sin 100πt(V)，则交流电压表示数为( )
A．10 VB．20 VC．15 VD．14.1 V
8．正弦式交变电源内阻r＝5Ω与电阻R＝10Ω、交流电压表按照图甲所示的方式连接，图乙是交变电源电动势u随时间t变化的图象，已知Um＝30V．则（ ）
A．电压表读数30V
B．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝30cs50πtA
C．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝20cs100πtV
D．在 t＝0.005s那一时刻，电压表示数为零
9．如图甲所示的空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向里，磁场的右边界为MN，在MN右侧有一矩形金属线圈abcd，ab边与MN重合．现使线圈以ab边为轴按图示方向（俯视顺时针）匀速转动，将a、b两端连到示波器的输入端，若电流从a 到b为正，则从图乙中示波器观察到的ab中电流随时间变化的规律是
A．AB．BC．CD．D
10．一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A．该交变电流的电压的瞬时值表达式为u＝100sin25t（V）
B．该交变电流的频率为4Hz
C．该交变电流的电压的有效值为100V
D．若将该交变电压加在阻值为R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W
11．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V。已知R＝10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是 （ ）
A．线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零
B．从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i＝sin 50πt A
C．流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次
D．电阻R上的热功率等于10 W
12．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由图示位置(线圈平面与磁场方向平行)转过30°时，线圈中的感应电动势大小为（ ）
A．B．C．D．
13．学习了电磁感应现象中无线充电的相关知识后，西大附中某兴趣小组自制了一台电磁炉“点亮”灯泡装置，如图所示，由电磁炉、接收线圈、灯泡和导线构成。电磁炉两端所加电压为，用理想电压表测量知灯泡两端电压为11V。则（ ）
A．1s内通过灯泡的电流方向发生100次变化
B．灯泡两端的最大电压为11V
C．通过灯泡的电流为直流电
D．若电磁炉两端加足够大的直流电压，该灯泡仍能发光
14．两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流，在相同时间内两电热器产生的热量之比Q甲：Q乙为（ ）
A．1：2B．C．D．2：1
15．手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，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M、N与外电路连接，如图所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。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V的示数为
B．通过灯泡的电荷量为
C．电灯中产生的焦耳热为
D．当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，流过线圈的电流为
二、填空题（共4题）
16．频率为50Hz的正弦电流，对人体的安全电压有效值不能超过，这个交流电压的周期是______，峰值是______.
17．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．
18．正弦式交变电流和电压
电流表达式i=_________，电压表达式u=_________。其中Im、Um分别是电流和电压的_________，也叫_________。
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3题）
20．在匀强磁场中有一矩形线圈，绕线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动。线圈中产生的感应电动势随时间变化的图像如图所示，如果以t=0.5×10－2s为计时起点，其他条件不变，写出感应电动势随时间变化的关系式。
21．无线充电技术的发展给用户带来了极大的方便，可应用于手机、电脑、智能穿戴、智能家居、医疗设备、电动汽车等充电，如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成.已知受电线圈的匝数为n=50匝，电阻r=1.0Ω，在它的c、d两端接一阻值R=9.0Ω的电阻.设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间按图乙所示，可在受电线圈中产生电动势最大值为20V的正弦交流电，设磁场竖直向上.求：
(1)在时，受电线圈中产生电流的大小，c、d两端哪端电势高？
(2)在一个周期内，电阻R上产生的热量；
(3)从t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量.
22．如图所示，在水平面上固定有两平行长直导轨，右端接一电阻。导轨内有一方向竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，磁场区域为曲线方程（、的单位均为）与轴所围的空间，其中。一电阻、长度的金属棒ab垂直搁在导轨上并在水平拉力作用下从处以速度沿轴正方向做匀速直线运动。导轨电阻不计，取。求：
(1)两端电压的最大值；
(2)金属棒通过磁场的过程中，回路中产生的总焦耳热。
参考答案：
1．A
2．C
3．B
4．B
5．C
6．D
7．D
8．C
9．D
10．D
11．D
12．C
13．A
14．D
15．C
16． 0.02 36
17． 0.02s 2A
18． Imsinωt Umsinωt 最大值 峰值
19． 线圈所在的磁场不是匀强磁场
20．
21．（1） c端电势高（2）5.7×10﹣2J（3）
22．(1)1.2V；(2)1J
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