3.1 交變電流  同步練習(xí)一、單選題1．（2021·貴州·高二模擬考）如圖所示，屬于交流電的是(    )A．B．C． D．【答案】C【解析】交流電是指電流的大小和方向均隨時(shí)間做周期性變化的電流；由圖可知，符合條件的只有C；故選C．2．（2021·全國(guó)·高二課時(shí)練習(xí)）如圖所示，線圈按下列方式在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電流的是（　　）A． B． C． D．【答案】C【解析】A．圖中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．圖中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．圖中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量不斷變化，會(huì)產(chǎn)生正弦交流電，選項(xiàng)C正確；D．圖中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選C。3．（2021·遼寧·渤海大學(xué)附屬高級(jí)中學(xué)高三階段練習(xí)）一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞其中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)在線圈中形成交變電流。下列說(shuō)法正確的是（　　）A．線圈經(jīng)過(guò)甲圖位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，產(chǎn)生的電流也最大B．線圈經(jīng)過(guò)乙圖位置時(shí)，穿過(guò)線圈磁通量為零，產(chǎn)生的電流最大，電流的方向?yàn)閳D中箭頭指向C．線圈經(jīng)過(guò)丙圖位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量變化率也最大D．線圈從丙圖位置轉(zhuǎn)到丁圖位置的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量減小，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)在減小【答案】B【詳解】A.線圈經(jīng)過(guò)甲圖位置（中性面）時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，產(chǎn)生的電流為零。故A錯(cuò)誤；B．線圈經(jīng)過(guò)乙圖位置（與中性面垂直）時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，產(chǎn)生的電流最大，根據(jù)楞次定律可知電流的方向?yàn)閳D中箭頭指向。故B正確；C．線圈經(jīng)過(guò)丙圖位置（中性面）時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，產(chǎn)生的磁通量變化率最小為零。故C錯(cuò)誤；D．線圈從丙圖位置（中性面）轉(zhuǎn)到丁圖位置（與中性面垂直）的過(guò)程中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，穿過(guò)線圈的磁通量減小，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)在增大。故D錯(cuò)誤。故選B。4．（2021·浙江·高三專(zhuān)題練習(xí)）如圖所示，是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，某時(shí)刻，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。下列說(shuō)法正確的是（　　）A．圖示位置磁通量為零B．圖示位置，電流表的示數(shù)為零C．從圖示位置開(kāi)始，再過(guò)，電流方向?qū)l(fā)生變化D．用鋁框做線圈骨架，電磁阻尼效果好【答案】D【詳解】A．圖示位置是中性面，磁通量最大，故A錯(cuò)誤；B．圖示位置，磁通量為最大，磁通量變化率最小，電流表讀的是有效值，電流表的示數(shù)不為零，故B錯(cuò)誤；C．從圖示位置開(kāi)始，再過(guò)，電流方向?qū)l(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；D．鋁框的電阻小，渦流強(qiáng)，所以用鋁框做線圈骨架，電磁阻尼效果好，故D正確。故選D。5．（2022·全國(guó)·高三專(zhuān)題練習(xí)）如圖所示，電阻為r的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞位于線圈平面內(nèi)垂直于磁場(chǎng)的軸以某一角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，t=0時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，各電表均為理想交流電表，則（　?。?/span>A．t=0時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B．1s內(nèi)電路中的電流方向改變了次C．滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)不變D．線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω變大時(shí)，電流表的示數(shù)不變【答案】B【詳解】A．t=0時(shí)，線圈位于中性面位置，此時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)誤；B．交流電的頻率為1s內(nèi)電流方向改變2f次，即次，B正確；C．滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，外電阻增大，電流減小，電源內(nèi)阻分壓減小，所以電壓表示數(shù)變大，C錯(cuò)誤；D．線圈內(nèi)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為當(dāng)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω變大時(shí)，電動(dòng)勢(shì)變大，電流表的示數(shù)變大，D錯(cuò)誤。故選B。二、多選題6．（2021·全國(guó)·高二課時(shí)練習(xí)）下列關(guān)于交變電流與直流電的說(shuō)法中，正確的是（　　）A．若電流大小做周期性變化，則不一定是交變電流B．直流電的大小可以變化，但方向一定不變C．交變電流一定是按正弦規(guī)律變化的D．交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性變化【答案】ABD【詳解】A．若電流大小做周期性變化，則不一定是交變電流，還要方向做周期性變化，A正確；B．直流電的大小可以變化，但方向一定不變，B正確；C．交變電流不一定是按正弦規(guī)律變化的，C錯(cuò)誤；D．交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性變化，D正確。故選ABD。7．（2021·全國(guó)·高二專(zhuān)題練習(xí)）關(guān)于中性面，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中經(jīng)中性面位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零B．線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中經(jīng)中性面位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大C．線圈每經(jīng)過(guò)一次中性面，感應(yīng)電流的方向就改變一次D．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周經(jīng)過(guò)中性面一次，所以線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向就改變一次【答案】AC【解析】試題分析：在中心面位置，線圈的磁通量最大，沒(méi)有切割磁感線運(yùn)動(dòng)，磁通量變化率為零，每經(jīng)過(guò)一次中心面，電流方向就改變一次，所以線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向就改變兩次，所以AC正確，BD錯(cuò)誤故選AC8．（2021·全國(guó)·高二課時(shí)練習(xí)）關(guān)于正弦交變電流的產(chǎn)生過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．當(dāng)線圈平面與中性面垂直時(shí)，電流方向發(fā)生變化B．線圈平面經(jīng)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，周期內(nèi)，電流一直增大C．線圈平面與中性面垂直開(kāi)始計(jì)時(shí)，2個(gè)周期內(nèi)電流方向改變4次D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)線圈的磁通量最大的位置，也是感應(yīng)電流最大的位置【答案】BC【詳解】線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在中性面位置，磁通量最大、電流等于零，方向改變，2個(gè)周期方向改變4次，由中性面經(jīng)周期到與中性面垂直，電流逐漸增大到最大。故BC正確AD錯(cuò)誤。故選BC。9．（2021·全國(guó)·高二專(zhuān)題練習(xí)）圖中閉合金屬線圈都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞虛線所示的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦式交變電流的是（　　）A．B．   C．D．【答案】AD【詳解】矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)繞垂直磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生正弦式交變電流。A．圖中雖然只有一半金屬線圈在磁場(chǎng)中，但在線圈繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，始終有一邊切割磁感線，保證線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)連續(xù)，按照正弦規(guī)律變化，A正確；B．圖中固定軸與磁場(chǎng)方向平行，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，B錯(cuò)誤；C．圖中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，每個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)周期內(nèi)有感應(yīng)電流，不能產(chǎn)生正弦式交變電流，C錯(cuò)誤；D．圖中閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)且在線圈平面內(nèi)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足產(chǎn)生正弦式交變電流的條件，能產(chǎn)生正弦式交變電流，D正確。故選AD。10．（2021·浙江·寧波市北侖中學(xué)高二期中）如圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是（　?。?/span>  A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為25r/sB．電流表的示數(shù)為10AC．1s鐘內(nèi)線圈中電流方向改變了50次D．0.01s時(shí)線圈平面與中性面垂直【答案】BD【詳解】A．周期T=0.02s，角速度轉(zhuǎn)速，A錯(cuò)誤；B．由題圖乙可知交流電電流的最大值是，由于電流表的示數(shù)為有效值，故示數(shù)B正確；C．交流電的頻率為50Hz，每個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次，故1s鐘內(nèi)線圈中電流方向改變了100次，C錯(cuò)誤；D．0.01s時(shí)線圈中的感應(yīng)電流達(dá)到最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則穿過(guò)線圈的磁通量變化最快，磁通量為0，故線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，與中性面垂直，D正確；故選BD。11．（2021·山東臨沂·高二期末）如圖所示，空間中分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)有界磁場(chǎng)，EF是其左邊界，一面積為S的n匝圓形金屬線框垂直于磁場(chǎng)放置，圓形線圈的圓心O在EF上，若線框以角速度ω繞EF勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則（　?。?/span>A．t=時(shí)，線框中的感應(yīng)電流最小B．t=時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量最大C．線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nBSωD．線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為nBSω【答案】AD【詳解】A．當(dāng) 時(shí)，即 時(shí)，線框回到圖示位置，此時(shí)的感應(yīng)電流最小，磁通量最大，A正確；B．當(dāng) ，即 時(shí)，線圈轉(zhuǎn)到與圖示垂直位置，此時(shí)磁通量為零，B錯(cuò)誤；C．線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為C錯(cuò)誤；D．線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為，D正確；故選AD。12．（2022·全國(guó)·高三專(zhuān)題練習(xí)）圖甲是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極之間的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬線圈繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。A為電流傳感器（與計(jì)算機(jī)相連），為定值電阻，線圈電阻為，其余電阻不計(jì)。圖乙為計(jì)算機(jī)上顯示的電流數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的圖像，下列說(shuō)法中正確的是（　?。?/span>A．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，對(duì)應(yīng)圖乙中或時(shí)刻B．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，對(duì)應(yīng)圖乙中或時(shí)刻C．、時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最小，磁通量變化率最大D．、時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最小，磁通量變化率最大【答案】AD【詳解】ABC．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時(shí)，磁通量最大，、邊均不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，電流為0，對(duì)應(yīng)圖乙中或時(shí)刻，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，磁通量變化率為0， BC錯(cuò)誤A正確；D．、時(shí)刻感應(yīng)電流最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，磁通量變化率也最大，、邊垂直切割磁感線，線圈平面與磁感線平行，磁通量最小，D正確。故選AD。13．（2021·全國(guó)·高二課時(shí)練習(xí)）水力發(fā)電站和火力發(fā)電站都采用旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，但是發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一般不同。水力發(fā)電站常采用圖甲所示原理的發(fā)電機(jī)，、、、均為線圈；火力發(fā)電站常采用圖乙所示原理的發(fā)電機(jī)，、、、均為沿軸方向的導(dǎo)線。當(dāng)圖中固定有磁鐵的轉(zhuǎn)子順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，某同學(xué)在兩圖中標(biāo)示了電流方向，下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>
A．圖甲中、線圈電流標(biāo)示方向正確B．圖甲中、線圈電流標(biāo)示方向正確C．圖乙中、導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確D．圖乙中、導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確【答案】AC【詳解】AB．題圖甲中，、、、線圈中磁場(chǎng)均減弱，根據(jù)磁場(chǎng)減弱方向，結(jié)合楞次定律和安培定則，可知、線圈電流標(biāo)示方向正確，、D線圈電流標(biāo)示方向錯(cuò)誤，A正確，B錯(cuò)誤；CD．題圖乙中，磁鐵運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生電流，由右手定則可知，、導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確，、導(dǎo)線電流標(biāo)示方向錯(cuò)誤，C正確，D錯(cuò)誤；故選AC。14．（2020·四川·樹(shù)德中學(xué)高二期中）如圖是一手搖發(fā)電機(jī)，其原理可簡(jiǎn)化為矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生隨時(shí)間變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．已知矩形線圈abcd的匝數(shù)為N，邊長(zhǎng)ab=cd=L1，bc=ad=L2．線圈所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．線圈的角速度為ω．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到如圖所示位置時(shí)，其平面與磁場(chǎng)方向平行．（1）求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到如圖位置時(shí)ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小并判斷ab兩端電勢(shì)的高低；（2）從線圈處于如圖位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，t時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)至截面圖中虛線所示位置，推導(dǎo)t時(shí)刻線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為e=NBL1L2ωcosωt；
【答案】（1） ，B端電勢(shì)高；（2）；（3）【解析】（1）ab邊切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，  可得： ，B端電勢(shì)高（2）線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，ab，cd邊都切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，總電動(dòng)勢(shì)為兩邊產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)之和，即 如圖，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，ab邊繞OO'轉(zhuǎn)過(guò)的角度 ，此時(shí)ab邊的速度方向如圖中所示，v與磁場(chǎng)方向的垂直分量 根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在ab邊上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為        又 由此可得
 

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