选择性必修 第二册1 交变电流随堂练习题

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\l "_Tc6260" 二、 【交变电流的产生和变化知识点梳理】 PAGEREF _Tc6260 \h 2
\l "_Tc6015" 三、 【交流发电机类型知识点梳理】 PAGEREF _Tc6015 \h 7
【交流电和直流电的概念知识点梳理】
1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流．
2．常见的交变电流的波形图
实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示．
3．直流：方向不随时间变化的电流称为直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流．
【交流电和直流电的概念举一反三练习】
1．（多选）下列关于交变电流和直流的说法中正确的是（ ）
A．如果电流大小做周期性变化，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规律变化的
D．交变电流的最大特征是电流的大小和方向做周期性的变化
2．关于交变电流的理解，下列说法正确的是（ ）
A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流
B．交变电流一定是按正弦规律变化的
C．交变电流电压的大小和方向随时间做周期性变化
D．化学电池提供的电流也可能是交变电流
3．下列的关于电流随时间变化的图象中，不是表示交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
【交变电流的产生和变化知识点梳理】
1.两个特殊位置
(1)中性面位置(S⊥B，如图中的甲)
线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)为0，e为0，i为0.
线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次．
(2)垂直中性面位置(S∥B，如图中的乙)
此时Φ为0，eq \f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大．电流方向不改变．
2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝Emsin ωt，Em叫作电动势的峰值，Em＝NωBS.
3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流．
4．正弦式交变电流和电压
电流表达式i＝Imsin ωt，电压表达式u＝Umsin ωt.其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值．
5．正弦交变电流的瞬时值表达式
(1)从中性面位置开始计时 ①电动势(e)：e＝Emsin ωt，②电压(u)：u＝Umsin ωt，③电流(i)：i＝Imsin ωt
(2)从与中性面垂直的位置开始计时 e＝Emcs ωt，i＝Imcs ωt，u＝Umcs ωt.
(3)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
6．关于交变电流的产生及规律的三点注意
(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．
(2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S为有效面积．
(3)在解决有关交变电流的图像问题时，应先把交变电流的图像与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置特征求解．
7．交变电流的峰值
Em＝NωBS，Im＝eq \f(NωBS,R＋r)，Um＝eq \f(NωBSR,R＋r).
8．确定正弦式交变电流电动势瞬时值表达式的基本方法
(1)确定线圈转动到哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化．
(2)确定线圈转动的角速度．
(3)确定感应电动势的峰值Em＝NωBS.
(4)写出瞬时值表达式e＝Emsin ωt或e＝Emcs ωt.
【交变电流的产生和变化举一反三练习】
4．如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）过程是交流发电机发电的示意图，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接（从纸面向里看线圈转动方向为逆时针）。下列说法正确的是（ ）

A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量为零
B．在图（乙）位置时，感应电流方向发生变化
C．在图（丙）位置时，线圈中的感应电动势最大
D．在图（丁）位置时，边电流方向为
5．如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时（ ）
A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大
D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小
6．（多选）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
7．某交流发电机正常工作时的电动势为e=Emsinωt，如果发电机转子转速提高一倍，线圈匝数也同时增加一倍，其他条件不变，则发电机的电动势为（ ）
A．e=4EmsinωtB．e=4Emsin2ωt
C．e=EmsinωtD．e=2Emsinωt
8．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（ ）
A．图示位置为中性面，线圆中无感应电流
B．图示位置ab边的感应电流方向为b→a
C．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
D．线圈每转动一周，指针左右摆动一次
9．如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电，其示意图如图乙所示。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动的快慢程度不会影响回路中的电流大小
B．当线圈转到图乙所示位置时，电流方向将发生改变
C．若从图乙位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为
D．当线圈转到图乙所示位置时，穿过线圈磁通量的变化率最大
10．一闭合矩形线圈绕垂直于磁感线的固定轴匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（ ）

A．、时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．、时刻线圈中感应电流方向改变
C．、时刻线圈中磁通量最大
D．、时刻线圈中感应电动势最小
11．如图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沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，下列选项正确的是（ ）

A．图示位置时，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，电流表示数最大
B．图示位置时，线圈处于平行面，穿过线圈平面的磁通量最小，电流表示数最大
C．从图示位置旋转，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量的变化率最大，电流表示数最大
D．从图示位置开始往逆时针方向旋转产生正弦式交变电流
12．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁场垂直的轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）

A．t=0.01s时穿过线框的磁通量最小
B．t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大
C．该线框匀速转动的角速度大小为50πrad/s
D．感应电动势瞬时值为22V时，线框平面与中性面的夹角为45°
13．如图所示，单匝导体线圈面积为S，其周围空间的匀强磁场磁感应强度为B，线圈在磁场中绕旋转，其角速度为，某一时刻线圈平面与磁场方向垂直，将该时刻记为，下列说法正确的是（ ）
A．在时刻，线圈的磁通量为BS，此时线圈回路的感应电动势最大
B．从时刻开始，若线圈绕转过角，穿过线圈的磁通量是，线圈回路的电流为零
C．从初始位置转过角时线圈的磁通量为零，回路的感应电动势也变为零
D．从初始位置转过角时线圈的感应电动势为，该时刻回路的磁通量变化率最大
14．（多选）如图1所示，一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化如图2所示，下列说法正确的是（ ）

A．时刻线圈平面垂直于中性面
B．时刻ad边的速度方向跟磁感线垂直
C．时刻线圈平面与中性面重合
D．线圈在如图1所示位置时，电流方向改变一次
【交流发电机类型知识点梳理】
1．主要构造：电枢和磁体．
2．分类
(1)旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动．
(2)旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动．
【交流发电机类型举一反三练习】
15．关于下列四个实验的认识，正确的是（ ）

A．甲实验说明电流周围存在磁场
B．丙实验是电能转化为机械能，与发电机的原理相同
C．乙实验中通电螺线管左端是S极
D．丁实验是机械能转化为电能，与电动机的原理相同
16．一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮。如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电，下列说法正确的是（ ）

A．自行车匀速行驶时线圈中产生的电流强度恒定
B．自行车的速度加倍，线圈中产生的电流周期加倍
C．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大
D．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里电流方向变化的次数
17．（多选）当线圈不动，磁铁转动时，在固定线圈内同样可以产生正弦式交变电流。如图所示，在持续的风力作用下，风叶带动磁铁匀速转动磁铁转动过程中，线圈的内阻不计，线圈通过导线与定值电阻相连，则下列说法正确的是（ ）
A．当穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势为零
B．磁铁转动的角速度越大，产生的感应电动势的有效值就越大
C．若仅使磁铁的转速增加一倍，则理想交流电压表的示数变为原来的一半
D．若仅使磁铁的转速增加一倍，则定值电阻消耗的电功率变为原来的4倍
函数
图像
磁通量
Φ=Φm cs ωt=BS cs ωt
电动势
e=Em sin ωt=nBSω sin ωt
电压
u=Um sin ωt=REmR+r sin ωt
电流
i=Im sin ωt=EmR+r sin ωt