高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流优秀ppt课件

3.1 交变电流  同步练习

一、单选题

1．（2021·贵州·高二模拟考）如图所示，属于交流电的是(    )

A．B．C． D．

【答案】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．

2．（2021·全国·高二课时练习）如图所示，线圈按下列方式在匀强磁场中匀速转动，能产生正弦交变电流的是（　　）

A． B． C． D．

【答案】C

【解析】A．图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项A错误；

B．图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项B错误；

C．图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，会产生正弦交流电，选项C正确；

D．图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项D错误；故选C。

3．（2021·辽宁·渤海大学附属高级中学高三阶段练习）一矩形线圈在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的是（　　）

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，磁通量变化率也最大

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，产生的电动势在减小

【答案】B

【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；

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；

C．线圈经过丙图位置（中性面）时，穿过线圈的磁通量最大，产生的磁通量变化率最小为零。故C错误；

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，产生的电动势在增大。故D错误。

故选B。

4．（2021·浙江·高三专题练习）如图所示，是交流发电机的示意图，某时刻，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是（　　）

A．图示位置磁通量为零

B．图示位置，电流表的示数为零

C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化

D．用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好

【答案】D

【详解】

A．图示位置是中性面，磁通量最大，故A错误；

B．图示位置，磁通量为最大，磁通量变化率最小，电流表读的是有效值，电流表的示数不为零，故B错误；

C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化，故C错误；

D．铝框的电阻小，涡流强，所以用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好，故D正确。

故选D。

5．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕位于线圈平面内垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动，t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（　　）

A．t=0时，线圈中的感应电动势最大

B．1s内电路中的电流方向改变了次

C．滑片P向下滑动时，电压表的示数不变

D．线圈匀速转动的角速度ω变大时，电流表的示数不变

【答案】B

【详解】

A．t=0时，线圈位于中性面位置，此时线圈中的感应电动势为零，A错误；

B．交流电的频率为

1s内电流方向改变2f次，即次，B正确；

C．滑片P向下滑动时，外电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表示数变大，C错误；

D．线圈内产生的电动势的最大值为

当线圈匀速转动的角速度ω变大时，电动势变大，电流表的示数变大，D错误。

故选B。

二、多选题

6．（2021·全国·高二课时练习）下列关于交变电流与直流电的说法中，正确的是（　　）

A．若电流大小做周期性变化，则不一定是交变电流

B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变

C．交变电流一定是按正弦规律变化的

D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化

【答案】ABD

【详解】

A．若电流大小做周期性变化，则不一定是交变电流，还要方向做周期性变化，A正确；

B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变，B正确；

C．交变电流不一定是按正弦规律变化的，C错误；

D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化，D正确。

故选ABD。

7．（2021·全国·高二专题练习）关于中性面，下列说法正确的是(　　)

A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零

B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大

C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次

D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次

【答案】AC

【解析】

试题分析：在中心面位置，线圈的磁通量最大，没有切割磁感线运动，磁通量变化率为零，每经过一次中心面，电流方向就改变一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变两次，所以AC正确，BD错误

故选AC

8．（2021·全国·高二课时练习）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

【答案】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。

9．（2021·全国·高二专题练习）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．

【答案】AD

【详解】

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。

10．（2021·浙江·宁波市北仑中学高二期中）如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　） 

A．线圈转动的转速为25r/s

B．电流表的示数为10A

C．1s钟内线圈中电流方向改变了50次

D．0.01s时线圈平面与中性面垂直

【答案】BD

【详解】

A．周期T=0.02s，角速度

转速，A错误；

B．由题图乙可知交流电电流的最大值是，由于电流表的示数为有效值，故示数

B正确；

C．交流电的频率为50Hz，每个周期内电流方向改变2次，故1s钟内线圈中电流方向改变了100次，C错误；

D．0.01s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，与中性面垂直，D正确；故选BD。

11．（2021·山东临沂·高二期末）如图所示，空间中分布着磁感应强度大小为B的匀强有界磁场，EF是其左边界，一面积为S的n匝圆形金属线框垂直于磁场放置，圆形线圈的圆心O在EF上，若线框以角速度ω绕EF匀速转动，并从图示位置开始计时，则（　　）

A．t=时，线框中的感应电流最小

B．t=时，穿过线框的磁通量最大

C．线框中产生的交变电动势的最大值为nBSω

D．线框中产生的交变电动势的有效值为nBSω

【答案】AD

【详解】

A．当 时，即 时，线框回到图示位置，此时的感应电流最小，磁通量最大，A正确；

B．当 ，即 时，线圈转到与图示垂直位置，此时磁通量为零，B错误；

C．线框中产生的交变电动势的最大值为

C错误；

D．线框中产生的交变电动势的有效值为，D正确；故选AD。

12．（2022·全国·高三专题练习）图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈绕转轴匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连），为定值电阻，线圈电阻为，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（　　）

A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中或时刻

B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中或时刻

C．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大

D．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大

【答案】AD

【详解】

ABC．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时，磁通量最大，、边均不切割磁感线，感应电动势为0，电流为0，对应图乙中或时刻，由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化率为0， BC错误A正确；

D．、时刻感应电流最大，感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化率也最大，、边垂直切割磁感线，线圈平面与磁感线平行，磁通量最小，D正确。故选AD。

13．（2021·全国·高二课时练习）水力发电站和火力发电站都采用旋转磁极式发电机，但是发电机的结构一般不同。水力发电站常采用图甲所示原理的发电机，、、、均为线圈；火力发电站常采用图乙所示原理的发电机，、、、均为沿轴方向的导线。当图中固定有磁铁的转子顺时针匀速旋转到图示位置时，某同学在两图中标示了电流方向，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中、线圈电流标示方向正确

B．图甲中、线圈电流标示方向正确

C．图乙中、导线电流标示方向正确

D．图乙中、导线电流标示方向正确

【答案】AC

【详解】

AB．题图甲中，、、、线圈中磁场均减弱，根据磁场减弱方向，结合楞次定律和安培定则，可知、线圈电流标示方向正确，、D线圈电流标示方向错误，A正确，B错误；

CD．题图乙中，磁铁运动，导线切割磁感线产生电流，由右手定则可知，、导线电流标示方向正确，、导线电流标示方向错误，C正确，D错误；

故选AC。

14．（2020·四川·树德中学高二期中）如图是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO'匀速转动，产生随时间变化的感应电动势．

已知矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab=cd=L1，bc=ad=L2．线圈所在处磁感应强度为B．线圈的角速度为ω．当线圈转动到如图所示位置时，其平面与磁场方向平行．

（1）求线圈转动到如图位置时ab边切割磁感线产生的感应电动势大小并判断ab两端电势的高低；

（2）从线圈处于如图位置开始计时，t时刻线圈转至截面图中虚线所示位置，推导t时刻线圈产生的感应电动势大小为e=NBL1L2ωcosωt；

【答案】（1） ，B端电势高；（2）；（3）

【解析】（1）ab边切割磁感线产生的电动势，

 可得： ，B端电势高

（2）线圈匀速转动过程中，ab，cd边都切割磁感线产生感应电动势，总电动势为两边产生的电动势之和，即

如图，经过时间t，ab边绕OO'转过的角度 ，此时ab边的速度方向如图中所示，

v与磁场方向的垂直分量

根据电磁感应定律，在ab边上产生的感应电动势大小为      

 又

由此可得