物理1 交变电流巩固练习

3.1交变电流专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图1所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间t变化的规律如图2所示。已知线圈匝数为20匝，则下列说法正确的是（　　）

A．线圈转动的角速度为

B．1.5s时线圈所在平面与中性面垂直

C．100s内线圈中电流方向改变50次

D．感应电动势的最大值为4πV

2．一只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所示，则下列说法中正确的是(　　)

A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直

B．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达最大

C．t＝0.02 s时刻感应电动势达到最大

D．t＝0.03 s时刻感应电动势为零

3．如图所示的线圈不能产生交变电流的是(　　)

A． B． C． D．

4．在匀强磁场中，一个闭合矩形金属线圈，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。则（　　）

A．t=0时，线圈平面垂直于磁感线

B．t=1.0s时，线圈中的电流方向发生改变

C．t=1.0 s时，线圈中的感应电动势最大

D．t=2 s时，线圈刚好不受安培力

5．把发光颜色不同的两个二极管并联（该类二极管具有单向导电性，导通时发光），使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中一个二极管的电流是（　　）

A．交流电 B．直流电

C．恒定电流 D．涡流

6．如图所示，线圈ABCD处于匀强磁场中，匝数，面积，磁场边界MN与线圈的AB边重合，磁感应强度大小，若线圈从图示位置开始绕AB边以的角速度匀速转动。则以下说法正确的是（　　）

A．线圈产生的是正弦式交变电流

B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为60V

C．线圈转动时产生的瞬时感应电动势为

D．线圈产生的感应电动势的有效值为40V

7．线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，则（　　）

A．线圈位于中性面时，感应电动势最大

B．当线圈通过中性面时，感应电流方向将改变

C．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电流也为零

D．当线圈转过一周时，感应电流方向改变一次

8．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势按如图所示规律变化。下列说法正确的是（　　）

A．t1、t3时刻穿过线圈的磁通量为0

B．t2、t4时刻线圈通过中性面

C．t1、t3时刻线圈通过中性面

D．t2、t4时刻穿过线圈的磁通量变化最慢

9．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e=220sin100t（V），关于这个交变电流，下列说法中正确的是(     )

A．交变电流的频率为100Hz B．电动势的有效值为220V

C．电动势的有效值约为311V D．t=0时，线圈平面与中性面垂直

10．下列关于交变电流和直流的说法中，正确的是(　　)

A．如果电流的大小做周期性变化，则一定是交变电流

B．直流的大小可以变化，但方向一定不变

C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的

D．以上说法都不正确

11．关于正弦交流电，下列说法正确的是（　　）

A．一个周期内，电流的方向改变1次 B．一个周期内，电流的方向改变2次

C．线圈跟中性面重合时，磁通量最小 D．线圈跟中性面重合时，感应电动势最大

12．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用．下面列举的四种器件中，在工作时利用了电磁感应现象的是（   ）

A．回旋加速器 B．变压器

C．质谱仪 D．速度选择器

13．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ωb边与磁场垂直，ωb边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连．现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动．下列说法中正确的是：

A．将交流电流表串到电路中，其示数随时间按余弦规律变化．

B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小．

C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大E=NBSω

D．线圈平面每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为零．

14．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴和以相同的角速度匀速转动。当线圈平面转到与磁场方向平行时（　　）

A．线圈绕转动时的电流大于绕转动时的电流

B．线圈绕转动时的电动势等于绕转动时的电动势

C．线圈绕和转动时电流的方向相同，都是

D．线圈绕转动时边受到的安培力大于绕转动时边受到的安培力

15．大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，下图为其原理简图。竖直平面内闭合线圈abcd固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以10π rad/s的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转。现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是

A．该发电机产生的交流电频率是10Hz

B．t=0时线圈中的电流方向为abcda

C．t=0.5s时线圈中的电流方向发生变化

D．t=5s时线圈中的电流最小

二、填空题（共4题）

16．交变电流的产生

交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用___________定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向。

17．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在中性面时，通过线圈的磁通量最大。(      )

18．已知交变电流的瞬时值的表达式是i＝5sin50πt(A)，从t=0到第一次出现最大值的时间是______

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．如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似于打点计时器。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。回答下列问题：

（1）当电流从电磁铁的接线柱a流入时，发现吸引小磁铁向下运动，则电磁铁的上端为什么极？小磁铁的下端为什么极？

（2）这种充气泵应该用直流电还是交流电？简单分析其原因；

（3）为增强磁场，电磁铁的铁芯绕在磁性材料上，而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料，这种电磁铁的铁芯应该采用哪种磁性材料？为什么？

21．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）

22．在如图甲所示区域(图中直角坐标系Oxy的一、三象限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B，半径为l，圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R.

(1)求线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f；

(2)在图乙中画出线框在一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象(规定与图中线框的位置相应的时刻为t=0)

23．如图所示，空间存在一水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为，一阻值、面积的U形框通过M、N两点处的电刷与一标有“6V   12W”的纯电阻用电器L相连接，现以U形框所在平面与磁场平行时作为0时刻，让U形框以恒定的角速度绕M、N所在直线做匀速圆周运动。

(1)求U形框中产生的感应电动势的瞬时值的表达式；

(2)从0时刻开始，U形框转过个周期的过程中流过用电器的电荷量为多少？该电荷量与U形框的角速度大小是否有关？

(3)用电器L能否正常工作？如果能请写出必要的计算过程，如果不能求用电器消耗的实际功率。

参考答案：

1．D

2．B

3．A

4．C

5．B

6．D

7．B

8．C

9．B

10．B

11．B

12．B

13．C

14．B

15．B

16．右手

17．正确

18．0.01s

19．     Y输入     地     竖直位移     X增益

20．（1）电磁铁上端为极，小磁铁下端为极；

(2)交流电。用交流电可以让电磁铁上端的磁极交替变化，从而让气室不断从外吸气，对目标充气。如果用直流电，小磁铁要么被吸引，要么被排斥远离，无法连续充气。

(3)采用软磁性材料。软磁性材料撤去磁场后没有明显的剩磁，可以实现连续充气。

21．（1） （2） (3)

22．（1），     （2）

23．(1)；(2)，无关；(3)不能，