人教版高二选修3-2第五章 第1节 交变电流 课时练习

一、多选题

1. 难度：简单

下列图像中属于交变电流的有（　　）

A. B. C. D.

二、填空题

2. 难度：简单

判断下列图像表示的电流属于直流还是交流（____）

A.     B.     C.     D.

三、单选题

3. 难度：简单

如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机`发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷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连接．下列说法正确的是

A.图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大

B.从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是

C.当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变

D.当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a

4. 难度：简单

一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示的位置时(   )

A. 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小

B. 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大

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

四、解答题

5. 难度：中等

有一个10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T．问：

（1）该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？

（2）线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？

（3）写出感应电动势随时间变化的表达式．

五、多选题

6. 难度：简单

如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能使线圈中产生交变电流的是(　　)

A.将线圈水平向右匀速拉出磁场

B.使线圈以OO′为轴匀速转动

C.使线圈以ab为轴匀速转动

D.磁场以B＝B₀sin ωt规律变化

六、解答题

7. 难度：简单

某一交变电流的电动势随时间变化的规律如图所示

(1)根据图像判断线圈在何处时开始计时？

(2)在横轴上已标出的时刻中，线圈在哪些时刻处于与磁场方向垂直的位置？

(3)，时刻线圈分别处于与中性面的夹角为多大处？

七、单选题

8. 难度：简单

已知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甲所示，则下列说法正确的是（）

A.t=0时刻线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01s时刻的变化率达最大

C.t=0.02s时刻感应电动势达到最大 D.该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示

八、解答题

9. 难度：中等

如图所示，匀强磁场的磁感应强度，所用矩形线圈的匝数匝，边长，，以角速度绕对称轴匀速转动，当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：

(1)线圈中感应电动势的表达式；

(2)至过程中的平均电动势。

九、多选题

10. 难度：中等

一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A.图中曲线是从线圈平面与磁场图方向平行时开始计时的

B.和时刻穿过线圈的磁通量为零

C.和时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零

D.感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大

11. 难度：中等

在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示。已知矩形线圈的匝数，以角速度绕轴匀速转动，则（　　）

甲.  乙.

A.时线圈中磁通量的变化率为零 B.时线圈平面与中性面重合

C.穿过线圈的最大磁通量为 D.内交变电流方向改变100次

十、单选题

12. 难度：困难

如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则下列四幅图中正确的是

A. B.

C. D.

十一、多选题

13. 难度：简单

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方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，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（　　）

甲.  乙.

A.通过电阻R的电流的最大值为 B.线圈转动的角速度为

C.时线圈平面与磁场方向平行 D.时电阻R中电流的方向自右向左

十二、解答题

14. 难度：中等

图甲是交流发电机的模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示，已知ab长度为L₁，bc长度为L₂，线圈以恒定角速度ω逆时针转动(只考虑单匝线圈)．

(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e₁的表达式；

(2)线圈平面处于与中性面成φ₀夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e₂的表达式．

十三、多选题

15. 难度：中等

如图所示，矩形线圈abcd的边长分别是ab＝L，ad＝D，线圈与磁感应强度为B的匀强磁场平行，线圈以ab边为轴做角速度为ω的匀速转动，下列说法正确的是(从图示位置开始计时)(　　)

A.t＝0时线圈的感应电动势为零

B.转过90°时线圈的感应电动势为零

C.转过90°的过程中线圈中的平均感应电动势为

D.转过90°的过程中线圈中的平均感应电动势为

十四、单选题

16. 难度：简单

一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示．下列说法中正确的是（     ）

A.时刻线圈在中性面位置

B.线圈产生的感应电动势达到最大

C.时线圈磁通量的变化率为零

D.时线圈产生的感应电动势为零

17. 难度：简单

交变电流是(　　)

A. 矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流

B. 按正弦规律变化的电流

C. 强度随时间做周期性变化的电流

D. 方向随时间做周期性变化的电流

18. 难度：简单

如图所示,面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动,能产生正弦式交变电动势e=BSωsinωt的是(　　)

A.

B.

C.

D.

19. 难度：简单

交流发电机正常工作时，电动势的变化规律为．如果把发电机转子的转速减小一半，并且把电枢线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，则电动势的变化规律为（    ）

A.

B.

C.

D.

十五、多选题

20. 难度：简单

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.线圈每转动一周，电流方向改变两次

B.图示位置，线圈所在的平面为中性面，线圈中无感应电流

C.图示位置，ab边的感应电流方向是a→b

D.图示位置，ab边的感应电流方向是b→a

21. 难度：中等

如图所示一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时(　　)

A.线圈中感应电流的方向为abcda

B.穿过线圈的磁通量为0

C.线圈中的感应电流为

D.穿过线圈磁通量的变化率为0

十六、单选题

22. 难度：简单

如图，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO^/匀速转动（按俯视沿逆时针的方向），某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30°，从此时开始计时，流过边AB的电流随时间变化的图线是（以A-B-C-D-A为电流正向）（    ）

A. B. C. D.

23. 难度：简单

交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是

A. 转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大

B. 转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零

C. 转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大

D. 转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→B

24. 难度：中等

如图所示，①、②两个并排放置的共轴线圈，①中通有如图所示的交流电，则下列判断错误的是(　　)

A.在t₁到t₂时间内，①②相吸

B.在t₂到t₃时间内，①②相斥

C.t₁时刻两线圈间作用力为零

D.t₂时刻两线圈间吸引力最大

25. 难度：简单

如图所示，一矩形线圈放置在匀强磁场中，并绕过中点的轴以角速度逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角为零时（图示位置）为计时起点，并规定当电流自流向时,电流的方向为正.则下列四幅图中正确的是    （    ）

A. B.

C. D.

26. 难度：中等

边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动,转速为n,线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示,图象中为已知。则下列说法正确的是

A. 时刻线圈中感应电动势最大

B. 时刻线圈中感应电流为零

C. 匀强磁场的磁感应强度大小为

D. 线圈中瞬时感应电动势的表达式为

十七、多选题

27. 难度：困难

如图甲所示，单匝矩形线框相邻两边分别长L和2L，从中线处对折，且保持折角不变如图乙所示，使线框在水平向右的匀强磁场中以角速度ω绕竖直方向的轴匀速转动匀强磁场的磁感应强度大小为，线框电阻为R，从图乙所示位置（线框的部分与中性面重合）开始计时，取A→B→C→D→A为线框中感应电流的正方向，下列说法正确的是（　　）

甲.  乙.

A.在时刻，线框中的感应电流最大

B.从时间内，感应电流方向改变一次

C.线框中感应电流最大值是

D.线框中感应电流i随时间t的变化是

十八、解答题

28. 难度：中等

如图所示为演示用的手摇发电机原理图，匀强磁场的磁感应强度，线圈匝数，每匝线圈面积为，线圈转速为。在匀速转动过程中，从图示位置线圈转过90°后开始计时，试写出感应电动势瞬时值的表达式并画出图像。

29. 难度：中等

发电机的转子是匝数为100，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度B=0.05 T的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω=100 π rad/s的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻R=10 Ω.线圈从计时开始，到转过60 °过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？

30. 难度：中等

一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。

(1)在图中标出此刻线圈中感应电流的方向；

(2)转动过程中感应电动势的峰值有多大？

(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势多大？

(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的某横截面的电荷量是多少？

31. 难度：困难

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)