交变电流同步练习
高二下学期物理人教版选修3-2第5章交变电流同步练习(含答案)
2020—2021学年物理人教选修3—2第5章：交变电流含答案人教选修3—2第5章：交变电流1、如图所示，一单匝矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为()A．0.5Bl1l2ωsin ωt B．0.5Bl1l2ωcos ωtC．Bl1l2ωsin ωt D．Bl1l2ωcos ωt2、(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为e＝10sin 20πt V，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大D．t＝0.4 s时，e达到峰值10 V3、如一个接在某直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值等于直流电压2倍的正弦交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1:P2为()A．2:1 B．1:2 C．1:1 D．1: 24、（双选）在图甲所示电路中,流过二极管D的电流i D如图乙所示,该电流可以看作是一个恒定电流和一个交变电流的叠加,流过电感和电容的电流分别为i L、i C.下列关于i L、i C随时间t变化的图象中,可能正确的是( )A. B. C. D.5、图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与阻值R=10Ω的电阻连接,与电阻并联的交流电压表为理想电压表,示数是10V.图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图像.下列说法正确的是( )A.电阻R上消耗的电功率为20WB.t=0.02s时电阻R两端的电压瞬时值为零C.电阻R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cos100πt(V)D.通过电阻R的电流i随时间t变化的规律是i=1.41cos50πt(A)6、（双选）某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为100kW,电厂输出电压仅为200V,为减少输送功率损失,先用一理想升压变压器将电压升高再输出,到达目的地后用理想降压变压器降压。
人教版本高中物理选修32交变电流同步学习练习
高中物理学习资料金戈铁骑整理制作交变电流同步练习我夯基我达标1.如图随时间5-1-9所示，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转动，线圈中的感觉电动势t的变化如图5-1-9所示，以下说法中正确的选项是（）e图5-1-91时辰经过线圈的磁通量为零2时辰经过线圈的磁通量的绝对值最大3时辰经过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e变换方向时，经过线圈的磁通量的绝对值都为最大思路分析：t1、t3时辰线圈中的感觉电动势e=0，故此时线圈经过中性面，线圈的磁通量为最大，磁通量的变化率为零，故A、C选项不正确.t2时辰e=-E m，线圈平面与磁感线平行，故B选项不正确.每当e变化方向时（中性面时辰）,经过线圈的磁通量的绝对值最大，故D选项正确.答案:D2.将硬导线中间一段折成不关闭的正方形，每边长为l，它在磁感觉强度为B、方向如图5-1-10的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处上经过电刷与外电路连结，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（）图5-1-10A.(2l2nB)P 2 B.2(l2nB)2PC.(l2nB)22PD.(l2nB)2P(max )2(Bl 2)2(2Bl 2 n )222222 2(l 2nB)2思路分析：P=，所以R=P PP，所以B 选项正确.R PP答案:B3.沟通发电机在工作时电动势为 e=E m sin2ωtV ，若将发电机的速度提升一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其余条件不变，则其电动势变成（ ）t′=2E m sint ′=E m sin22′=E m sin2ωt′=E m 2sin2ωt思路分析：交变电压刹时价表达式为e=E m sin2ωt ，而E m =NBS ω，ω=2πn ，当ω加倍而S 减半时，E m 不变，应选C 项.答案:C4.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图5-1-11所示.以下结论正确的选项是()图5-1-11A.在s 和s 时，电动势最大B.在s 和s 时，电动势改变方向C.电动势的最大值是157VD.在s 时，磁通量变化率最大，其值为 Wb/s思路分析：从图中可知，在s 和s 时辰，穿过线圈的磁通量最大，此时辰磁通量的变化率等于零；s 和s 时辰，穿过线圈的磁通量为零，但此时辰磁通量的变化率最大，由此得选项 AB 错误.依据电动势的最大值公式：E m =nBS ω，Φm =BS ，ω=2π/T ，可得：E m =50××2×V=157V ；磁通量变化率的最大值应为E mWb/s ，故CD 正确.n答案:CD5.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时， 产生的正弦交变电流 i=I m sin ωt.若保持其余条件不变，使线圈的匝数及转速各增添1倍，则电流的变化规律为i ′=_____________.思路分析：由电动势的最大值知，最大电动势与角速度成正比， 与匝数成正比，所以电动势最大值为4E m ，匝数加倍后，其电阻也应当加倍，此时线圈的电阻为 2R ，依据欧姆定律可得电流的最大值为I m ′=4E m 2R=2I m .答案:2I m sin2ωt6.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为10r/s ，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 Wb.则线圈平面转到与磁感线平行时，感觉电动势为 ____________V ，当线圈平面与中性面夹角为时，感觉电动势为____________V.4思路分析：线圈转动的角速度为ω=2πf=20rad/s ，电动势的最大值 E m =nBS ω=100××20V=120V ；依据刹时价方程 e=E m sin ωt=120×sin V=60 2 V.4答案:1206027.发电机的转子是匝数为 100匝、边长为 20cm 的正方形线圈，将它置于磁感觉强度 T 的匀强磁场中，绕着垂直于磁感线方向的轴以 ω=100πrad/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=10Ω.写出沟通电流刹时价表达式；(2)线圈从计时开始，转过过程中经过线圈某一截面的电荷量为多少？3思路分析：(1)感觉电动势的最大值为E m =nBS ω=20πV ，I m =E m=2π，因为从与磁场方向垂直地点开始R计时，也就是从中性面计时，所以刹时价用正弦表达： i=2πsin100πtA.(2)线圈从计时开始，转过的过程中，经过某一截面的电荷量应当用均匀值来计算q=It=nn .t=3tRRΦ=BS-BScos1 BS ，代入电荷量方程得q=nBS=1×10-2C.32 （2）1×10-2 2R答案:（1）i=2πsin100πtAC8.如图5-1-12所示,匀强磁场T ，所用矩形线圈的匝数 N=100，边长m ，m ，以角速度ω=100πrad/s 绕OO ′轴匀速转动.当线圈平面经过中性面时开始计时，试求：(1) 图5-1-12(2) 线圈中感觉电动势的大小；(3) 由t=0至t=T过程的均匀电动势.4思路分析：(1)线圈经过时间t 转过的角度θ=ωt ，因为是从中性面开始计时，故电动势的刹时价方程是：e=E m sin ωt ，此中E m =NBS ω，S=ab ·bc ，将数据代入可得E m =100××××100πV=314 V ，得到电动势为e=314sin100πtV.(2)用法拉第电磁感觉定律能够计算从0时辰经T时间内的均匀电动势值4T,E =N4NBS 2Φ=BS,t==NBS ω=200V.4 t2答案:（1）e=314sin100πtV（2）E =200V9.圆形线圈共100匝，半径为m ，在匀强磁场中绕过直径的轴匀速转动，角速度为ω=300rad/s ，电阻为R=10Ω.求：图5-1-13转过90°时，线圈中的感觉电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式（磁场方向如图5-1-13所示，T，以图示地点为t=0时辰）.思路分析：(1)当线圈从图示地点转过90°时，线圈中有最大感觉电流，E m=nBSω=100××π×2×300E m30V=30V.依据欧姆定律得：I m=A=3A.R10(2)由题意知，从中性面开始计时交变电流是正弦规律，所以300tA. i=I m sinωt=3sin答案:（1）3A（2）i=3sin 300tA10.一线圈中产生的正弦沟通电按i=10sin314tA变化，求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值.思路分析：线圈从中性面开始转动产生的正弦式电流的标准是i=I max sinωt，式中ωt表示线圈平面对中性面的夹角（单位是rad），当线圈平面转过的角度θ1=30°时，由θ=π/6=314t1，得经历的时间和对应的电流值分别为t1=s1314s,i1=10sin30°A=5A6600同理，当θ2=60°时，得t2=s 1s,i2=10sin60°A=53A3314300当θ3=90°时，得t3=s 1s,i3=10sin90°A=10A2200314当θ4=120°时，得t4=2s1s,i4=10sin120°A=53A.3141502答案:t1i1=5A 1=s6001s i2=53At2=3001s i3=10At3=2001s i4=53At4=150我综合我发展11.一矩形线圈，面积是m2，共100匝，线圈电阻r=1Ω，外接电阻R=4Ω，线圈在磁感觉强度B=1/πT的匀强磁场中以n=300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图5-1-14所示.若从中性面开始计时，求：图5-1-14（1）线圈中感觉电动势的刹时价的表达式;（2）线圈中开始计时经1/30s时线圈中感觉电流的刹时价;（3）外电路R两头电压的刹时价表达式.思路分析：（1）圈在匀磁中垂直于磁感的匀速，从中性面开始生的感的瞬e=E m sin ωt ，此中ω=2n π，E m =NBS ω，代入数据可得 2n π=2×5πrad/s=10πrad/s ，E m =NBS ω=100×1××10πV=50V所以e=50sin10πtV.（2）由合路欧姆定律有i=e =10sin10πt,当t= 1 s,i=10sin （10π×1）=10sin π3=53R r 3030A.（3）由u=iR 得，u=40sin10πtV.答案:(1)e=50sin10πtV A(3)u=40sin10πtV12.沟通机某一固定阻供的流i=I m sin ωt ，若将其枢的速提升1倍，其余条件不，流多大？思路分析：本的关是理解感流、感的最大与哪些要素相关，机生的感的最大E m =nBS ω，当固定阻供流的最大E m nBS ，当速提升1倍，ωI m =RrRr本来的2倍，其余条件不的流最大本来的2倍，其瞬 i ′=2I m sin2ωt.13.如5-1-15甲所示，L 的相距d 的平行金属板与源相，一量 m 、荷量q 的粒子以速度v 0沿平行于金属板的中射入两板之，从粒子射入刻起，两板加交，随化律如5-1-15乙所示，求：使粒子射出的能最小，所加U 0和周期各足什么条件？5-1-15思路分析：要使粒子能最小，力做功零，在中行周期整数，即 L/v 0=nT ，故周期足条件T= 1 (n=1,2,3,⋯)，要求 U 0足的条件是nT 内使向位移y ≤d ,即d≥nv 022U 0q T2U 0qT 2 2nmd 2v 0 2ns 1=n×( )×2=n,所以U 0=qL 2(n=1，2，3，⋯)粒子在匀中做平抛运2md24md，在力方向上先加快后减速，一个周期在方向上速度恰巧零，若粒子在中运恰周期的整数倍，粒子走开能最小 .2 2答案:U 0=2nmd 2v 0(n=1，2，3，⋯)qL1 T=(n=1,2,3,⋯)nv 0我新我超越14.磁在器中有宽泛的用，如机，如5-1-16所示，已知一台相机子框共有框l 1，l 2，子的角速度ω，磁极的磁感度B ，出机瞬达式.N 匝，e 的表图5-1-16此刻知道有一种永磁资料钕铁硼，用它制成发电机的磁极时，磁感觉强度可增大到本来的 k 倍，假如保持 发电机构造和尺寸、转子转动角速度、需产生的电动势都不变，那么这时转子上的导线框需要多少匝？思路分析：线框在转动过程中，两条长边在切割磁感线，若从中性面开始计时，则经 ts 线框转过的角度为θ=ωt ，两条长边相当于两个电源串连在一同，单匝中产生的电动权力：e 1=2Bl 1vsin θ=2Bl 1ω·l 2sin2θ=Bl 12ωsin ω匝时相当于N 个电源串连，电动势为 e=NBl 12·ωsin ωt ，当B ′=kB 且ω不变时，e ′ll=N ′kBl 1l 2·ωsin ωt ，又e ′=e ，所以N ′=N.kN答案:NBl 1l 2ωsin ωtk15.以前流行过一种向自行车车头供电的小型沟通发电机，图 5-1-17甲为其构造表示图，图中 N 、S 是一对固定的磁极，abcd 为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc 边中点、与ab 边平行，它的一端有一半径r 0cm 的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边沿相接触，如图 5-1-17乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，进而使线框在磁极间转动，设线框由 N=800匝线圈构成，每匝线圈的面积S=20cm 2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感觉强度 T ，自行车车轮的半径R 1=35cm ，小齿轮的半径R 2cm ，大齿轮的半径R 3cm(见图5-1-17乙)，现从静止开始使大齿轮加快转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值V ？（假设摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）图5-1-17思路分析：设摩擦小轮、车轮、小齿轮、大齿轮的角速度分别为 ω1、ω2、ω3、ω4，此中ω2=ω3，当车轮转动线框中产生正弦沟通电，其电动势最大值为 E m =NBS ω，又E m =2U ，所以NBS ω1=2U①因为摩擦小轮和车轮边沿线速度同样，大齿轮和小齿轮边沿线速度同样，所以 r 0ω2=ω2R 1，R 3ω4=R 2ω3，ω2=ω3，解得ω1=R 1R 3ω4/（R 2r 0） ②由①②联立，得ω4=2R 2r 0Urad/s.小轮与车轮相摩擦，两者线速度同样；车轮与小齿轮绕同一轴转R 1R 3BSN动，两者角速度同样；小齿轮与大齿轮由同一链条连结，两者线速度同样 .答案:rad/s。
高中物理(新人教版)选择性必修二同步习题：交变电流(同步习题)【含答案及解析】
第三章交变电流1 交变电流基础过关练题组一交变电流1.(2020甘肃天水一中高二月考,改编)关于交变电流的理解,下列说法正确的是( )A.大小随时间做周期性变化的电流叫交变电流B.交流就是正弦式交变电流C.我们的照明用电是交流电D.电池提供的也是交变电流2.(2020江苏宿迁高二上月考)下列e-t图像中不属于交流的有( )3.关于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像,下列描述正确的是( )A.电流的大小变化,方向也变化,是交流电B.电流的大小变化,方向不改变,不是交流电C.电流的大小不变,方向不变,是直流电D.电流的大小不变,方向变化,是交流电题组二交变电流的产生4.(2019重庆大学城一中高二月考)如图所示,哪种情况线圈中不能产生交变电流( )5.(2020福建平和一中高二月考)如图所示是交流发电机的示意图,甲、乙、丙、丁分别表示线圈转动过程中的四个位置,其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直,乙、丁中线圈与磁场方向平行,则在线圈转动的过程中,电流表有电流通过的位置是(深度解析)A.甲、丙B.丙、丁C.甲、乙D.乙、丁6.(2020安徽阜阳三中高二月考)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(深度解析)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边中感应电流方向为A→B7.(2019湖北宜昌示范高中协作体高二联考)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是( )A.线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次B.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变C.线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次D.线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次题组三交变电流的变化规律8.(2020山西实验中学高二月考)如图所示,各图中面积均为S的线圈绕其对称轴或中轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动,从图示时刻开始计时,能产生正弦交变电动势e=BSω sin ωt的是( )9.如图甲所示,矩形线圈ABCD在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线圈中产生的交变电流如图乙所示。
高中物理选修3-2 第五章交变电流第1节交变电流同步练习
第五章交变电流第一节交变电流同步练习一、单选题1.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A. 该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（25πt）VB. 该交流电的频率为50HzC. 该交流电的电压的有效值为100D. 若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W2.某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（）A. t1时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B. t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零C. t3时刻，线圈中的感应电动势达最大值D. t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值3.单匝矩形线圈abcd边长分别为l1和l2，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴OO′匀角速转动，转动轴分别过ad边和bc边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B．图为沿转动轴OO′观察的情况，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（）A. 2Bl1l2ωcosθB. 3Bl1l2ωsinθC. Bl1l2ωcosθD.Bl1l2ωsinθ4.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是（）A. 乙图中ab时间段对应甲图中A至B图的过程B. 乙图中bc时间段对应甲图中C至D图的过程C. 乙图中d时刻对应甲图中的D图D. 若乙图中d处是0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次5.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（）A. 在中性面时，通过线圈的磁通量最小B. 在中性面时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大C. 线圈通过中性面时，电流的方向发生改变D. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零6.矩形线框垂直于匀强磁场且位于线框平面的轴匀速转动时产生交变电流，下列说法正确的是（）A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势为零第1页，共9页C. 每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次D. 线框经过中性面时各边切割线的速度为零7.线圈的匝数为100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是（）A. 在t=0 s和t=0.2s时，线圈平面和磁场垂直，电动势最大B. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈平面和磁场垂直，电动势为零C. 在t=0.2s和t=0.4s时电流改变方向D. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈切割磁感线的有效速率最大二、多选题8.在匀强磁场中，一矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，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100πD. 电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角可能为45°9.如图矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻R．在线圈由图示位置转过90°的过程中（）A. 磁通量的变化量△φ=nBSB. 平均感应电动势=C. 通过电阻的电量为D. 电阻R产生的焦耳热Q=10.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω接一只电阻为95.0Ω如图乙所示，则正确的是（）A. 周期为0.02sB. 电路中的电压表的示数为220VC. 该交变电动势的瞬时值表达式为e =220sin（100πt）D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J11.如图所示，发电机的矩形线圈面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．从图示位置开始计时，下列判断正确的是（）A. 此时穿过线圈的磁通量为NBS，产生的电动势为零B. 线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωtC. P向下移动时，电流表示数变小D. P向下移动时，发电机的电功率增大12.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则线圈中（）A. 0时刻感应电动势最大B. 0.05s时感应电动势为零C. 0.05s时感应电动势最大D. 0～0.05s这段时间内平均感应电动势为0.4V13.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，当线框的转速为n1时，产生的交变电动势的图线为甲，当线框的转速为n2时，产生的交变电动势的图线为乙．则（）A. t=0时，穿过线框的磁通量均为零B. 当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零C. n1：n2=3：2D. 乙的交变电动势的最大值是V三、计算题14.如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=10cm，匝数N=100匝，电阻r=1Ω的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动，转速n =r/s，有一电阻R=9Ω，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想电压表，求：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势瞬时植表达式；（2）求从中性面开始转过T时的感应电动势与电压表的示数；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功．第3页，共9页15.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共200匝；线圈总电阻r=1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=T，线圈以角速度ω=100πrad/s匀速转动．（1）若线圈经图示位置时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式；（2）求通过电阻R的电流有效值．16.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s 的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相接．求：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式（2）电键S合上时，电压表和电流表示数；（3）通过电阻R的电流最大值是多少；（4）电阻R上所消耗的电功率是多少．答案和解析【答案】1. D2. D3. D4. B5. C6. C7. B8. CD9. BCD10. AC11. BD12. ABD13. BCD14. 解：（1）角速度ω=2πn=200rad/s电动势的最大值E m=NBSω=100×0.2×0.12×200=40V表达式e=E m sinωt=40sin200t（V）（2）电压有效值E =V电压表示数U ==18V从中性面开始转过T时的感应电动势e =40×sin（3）外力做的功转化为电能W=EIt=E=4800J答：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，电动势瞬时植表达式为e=40sin200t（V）；（2）从中性面开始转过T 时的感应电动势为V，电压表的示数为18V；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功为4800J．15. 解：（1）感应电动势最大值为E m=NBS ω=200××0.05×100πV=1000V由于从中性面开始计时，则瞬时值表达式为：e=E m sin（ωt）=1000sin（100πt）V（2）流过电阻R的最大电流I m ===100A通过电阻R的电流有效值I ===50A．答：（1）若线圈经图示位置开始计时，线圈中感应电动势瞬时值的表达式是e=1000sin（100πt）V；（2）通过电阻R的电流有效值是50A．16. 解：（1）产生的感应电动势的最大值为瞬时表达式为闭合s 时，有闭合电路的欧姆定律可得电压为U=IR=40V（3）通过R 的电流最大值为（4）电阻R上所消耗的电功率P= IU=2×40 W=80 W．答：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式为（2）电键S合上时，电压表和电流表示数分别为40V，2A；（3）通过电阻R 的电流最大值是（4）电阻R上所消耗的电功率是80W【解析】1. 解：A、由图象可知交变电流的周期T=0.04s ，角速度，频率f =Hz，故该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（50πt）V，故AB错误；第5页，共9页C、该交流电的电压的有效值为，故C错误；D、若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为：P=，故D正确故选：D从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解．本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解．2. 解：A、t1时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，t2时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大．故AB 错误．C、t3时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零．故C错误．D、t4时刻磁通量为零，磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大．故D正确．故选：D．感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量φ随时间的变化图线的斜率反映感应电动势的大小．解决本题的关键知道感应电动势与磁通量变化率的关系，知道图线的斜率反映感应电动势的大小．3. 解：矩形线圈在匀强磁场中做匀角速转动，产生交流电，感应电动势的最大值为：E m=nBSω=nBL1L2ω根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ时，θ=ωt；此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为：e=Bl1l2ωsinθ．故选：D发电机产生正弦式交变电流，根据公式E m=nBSω求解最大电动势，根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，即可得出结论．本题关键是记住交流电最大值表达式E m=nBSω，然后结合电动势的瞬时值表达式即可．4. 解：从线圈转过中性面的位置开始计时，所以电流在开始时为0；线圈在匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动时，切割磁感线，产生电流，根据右手定则可以判定；A、乙图中ab，感应电流为正方向，且大小在减小，根据楞次定律，则有：感应电流方向abcda，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中B至C图的过程，故A错误；B、乙图中bc，感应电流为负方向，且大小在增大，根据楞次定律，则有：感应电流方向adcba，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中C至D图的过程，故B正确；C、乙图中d时刻，感应电流为零，则磁通量的变化率最小，即磁通量最大，且电流有负变为零，故对应A 图，故C错误；D、若乙图中D等于0.02s，则周期为0.02s，则交流电的频率为50Hz，而一个周期内电流方向改变两次，所以1s内电流的方向改变了100 次；故D错误；故选：B．该位置的磁通量最大，感应电流为0，是中性面．矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时，在线圈中产生正弦交流电该题考查交流电的产生、中性面与交流电的图象，要明确线圈的转动图象与交流电的瞬时电动势的图象之间的关系．5. 解：A、在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误．B、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零．故B错误．C、线圈每次通过中性面，电流的方向均会发生改变；故C正确；D、穿过线圈的磁通量为零时，线圈与磁场平行，有两边垂直切割磁感线，感应电动势最大．故D错误．故选：C．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流．在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次．本题考查正弦式电流产生原理的理解能力，抓住两个特殊位置的特点：线圈与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势为零；线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大．6. 解：A、在中性面时感应电流为零，感应电动势为零，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误；B、当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势最大；故B错误；C、每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次；故C正确；D、左右两边要切割磁感线的速度不为零，但由于相互抵消而使磁通量为零；故D错误；故选：C．线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，由电流图象读出感应电流的变化．由欧姆定律得知感应电流与感应电动势成正比，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．比较简单．7. 解：A、在t=0 s和t=0.2 s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，感应电动势最大，故A错误；B、在t=0.1 s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故B正确；C、在t=0.2s和t=0.4s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，电流方向没有发生变化，故C错误；D、在在t=0.1s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈处于中性面位置，感应电动势为零，故磁通量变化率为零，线圈切割磁感线的有效速率最小，故D错误；故选：B．交变电流产生过程中，线圈在中性面上时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小，线圈与中性面垂直时，通过的磁通量最小，电动势为大；结合Φ-t图象分析答题．要掌握交流电产生过程特点，特别是两个特殊位置：中性面和垂直中性面时，掌握电流产生过程即可正确解题．8. 解：A、由图象知：t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，变化率最小，故AB错误；C、由图象得出周期T=0.02s，所以ω==100πrad/s，故C正确D、当t=0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=311sin（100πt）V，电动势瞬时值为22V时，代入瞬时表达式，则有线圈平面与中性面的夹角正弦值sinα=，所以线圈平面与中性面的夹角可能为45°，故D正确；故选：CD．从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系．9. 解：A、图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS，△Φ=Φ2-Φ1=BS．故A错误．B 、根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势，△t =解得=，故B正确；C、通过电阻R的电量q=It =t=n，得到q =，故C正确；D、电流的有效值为I =，E =，电阻R所产生的焦耳热Q=I2Rt，解得Q =，故D正确．故选：BCD．图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS=Φ2-Φ1．根据法拉第电磁感应定律求解平均感应电动第7页，共9页势．根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量，I为有效值．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解电量．对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值．注意磁通量与线圈的匝数无关．10. 解：A、由甲图可知交流电的周期T=0.02s，故A正确；B、由甲图可知交流电的最大值为E m=220V，故有效值E=220V，电压表示数U=V=209V．故B错误；C、角速度，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=220sin（100πt），故C正确；D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=t=×1J=24.2J．故D错误．故选：AC．由图读出电动势的最大值，求出有效值，根据欧姆定律求出外电压的有效值，即为电压表的示数．根据电流方向每个周期改变两次，求出每秒钟方向改变的次数．根据电压有效值求出灯泡消耗的功率．由焦耳定律，由有效值求出发电机焦耳热．交流电的电压、电流、电动势等等物理量都随时间作周期性变化，求解交流电的焦耳热、电功、电功率时要用交流电的有效值，求电量时用平均值．11. 解：A、此时线圈位移中性面，穿过线圈的磁通量最大为BS，故A错误；B、产生的感应电动势的最大值为E m=NBSω，从中性面开始计时，故e=NBSωsinωt，故B正确；C、当P位置向下移动、R不变时，副线圈匝数增大，根据理想变压器的变压比公式，输出电压变大，故电流变大，功率变大，故输入功率变大，故C错误，D正确故选：BD正弦式交流发电机从中性面位置开始计时，其电动势表达式为：e=NBSωsinωt；电压表和电流表读数为有效值本题关键明确交流四值、理想变压器的变压比公式、功率关系，注意求解电量用平均值12. 解：A、由图示图象可知，0时刻磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故A正确；B、由图示图象可知，0.05s时刻磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确，C错误；D、由法拉第电磁感应定律可知，0～0.05s内平均感电动势：E===0.4V，故D正确；故选：ABD．根据法拉第电磁感应定律知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比．通过法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势的大小．本题关键是掌握好图象的含义，磁通量比时间其物理含义为感应电动势，即图象的斜率表示感应电动势．13. 解：A、由图象知t=0时，电动势为零，穿过线框的磁通量最大，A错误；B、当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零，B正确；C、由图象知=37.5，=25，所以n1：n2=3：2，C正确；D、由图象知NBS×2πn1=10V，所以，乙的交变电动势的最大值是NBS×2πn2=V，D正确；故选BCD根据图象判断初始时刻电动势为零，所以是从中性面开始计时，磁通量最大，磁通量变化率为零，由图象知道周期，求出转速之比，根据最大值的表达式判断D．本题考查了交流电的产生和原理，能够从图象中获取对我们解决问题有利的物理信息．14. （1）交流发电机产生电动势的最大值E m=nBSω，从线圈通过中性面时开始计时，电动势表达式为e=E m sinωt．（2）交流电压表测量的是路端电压有效值，根据闭合电路欧姆定律和最大值是有效值的倍，进行求解．（3）根据焦耳定律Q=EIt求解整个回路发热量，即可得到外力做功．解决本题的关键掌握正弦式交流电峰值的表达式E m=nBSω，知道从中性面计时，电动势表达式为e=E m sinωt，要注意求电功时必须用有效值求解．15. 从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=E m s inωt，由E m=NBSω求出E m．根据闭合电路欧姆定律求最大电流I m，通过电阻R的电流有效值I =．本题考查对交流发电机原理的理解能力．对于交流电表，显示的是交流电的有效值．瞬时值表达式要注意计时起点，不同的计时起点表达式的初相位不同．16. （1）由E m= nBSω求得最大值，根据e=E m cosωt求得瞬时表达式；（2）电压表和电流表测量的是有效值，根据闭合电路的欧姆定律即可判断；（3）根据求得最大值；（4）有P=UI求得产生的功率本题考查了求电压表与电流表示数、求电阻消耗的功率问题，求出感应电动势的最大值、掌握最大值与有效值间的关系、应用欧姆定律即可正确解题．第9页，共9页。
《交变电流》同步练习1
《交变电流》同步练习交变电流的产生和表述1 •当交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是（）A •电流将改变方向B.磁场方向和线圈平面平行C.线圈的磁通量最大D .线圈产生的感应电动势最大答案AC解析当线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，电流将改变方向.故选A、C.正弦交变电流的图像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像如图2—1 —11甲所示，则下列说法中正确的是（）图 2 — 1 —11A . t= 0时刻，线圈平面与中性面垂直B.t= 0.01 s时刻，①的变化率最大C.t= 0.02 s时刻，交变电动势达到最大D .该线圈产生的相应交变电动势的图像如图乙所示答案 B解析由题图甲可知t= 0时刻，线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，t = 0.01 s时刻，磁通量为零，但变化率最大，所以A项错误，B项正确.t= 0.02 s时，交变电动势应为零，C、D项均错误.峰值和瞬时值问题3.交流发电机在工作时电动势为e= E m sin w t，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为（）3 t 3 tA . e'= E m sin 2B . e'= 2E m sin 2E mC. e'= E m s in 2 3 tD. e' = 2 si n 2 3 t[m]答案 C解析本题考查交变电压的瞬时值表达式e= E m s in 3 t，而E m= NBwS ,当3加倍而S减半时，E m不变，故正确答案为 C.X X；O f图 2 — 1 —124•有一10匝正方形线框，边长为20 cm,线框总电阻为1 Q，线框绕00轴以10 n rad/s的角速度匀速转动，如图2— 1 —12所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T.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？答案(1)6.28 V 6.28 A (2)5.44 V解析⑴交变电流电动势最大值为E m= nBSo = 10X 0.5x 0.22x 10n V = 6.28 V，电流E m 6.28的最大值为I m = R = 1 A = 6.28 A.(2)线框转过60°时，感应电动势e= E m s in 60°= 5.44 V.二题组训绻J解讎■纠偏：检测__________________________________________(时间：60分钟)题组一交变电流的产生和表述1 •线框在匀强磁场中绕OO轴匀图 2 — 1 —13速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图2 — 1 —13所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是( )A .磁通量和感应电动势都在变大B.磁通量和感应电动势都在变小C.磁通量在变小，感应电动势在变大D .磁通量在变大，感应电动势在变小答案 D解析 由题图可知，©=©m cos 0 , e = E m sin 0，所以磁通量变大，感应电动势变小.2•如图2 — 1 — 14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，指针左右摆动两次 B. 图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C.图示位置ab 边的感应电流方向为 bD .线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零答案 C解析 线圈在磁场中匀速转动时， 在电路中产生呈周期性变化的交变电流， 线圈经过中 性面时电流改变方向， 线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右 摆动一次，故A 错；线圈处于图示位置时，ab 边向右运动，由右手定则，ab 边的感应电流方向为b ,故C 对；线圈平面与磁场方向平行时， ab 、cd 边垂直切割磁感线，线圈产生的电线圈平面与磁场方向平行时， 磁通量为零，但磁通量的变化率最大，B 、D 错误.转动，能产生正弦交变电动势答案 A解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动， 且从中性面开始计时， 产生的电动势e = BS w sin 31，由此判断，只有 A 选项符合.题组二 正弦交变电流的图像4•矩形线圈的匝数为 50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的 磁通量随时间的变化规律如图 2 — 1 — 15所示，下列结论正确的是 （ ）动势最大，也可以这样认为, 3•如图所示，面积均为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场 B 中以角速度3匀速图 2 — 1e = BSwsin 3 t 的图是()A B C DA .在t = 0.1 s 和t = 0.3 s 时，电动势最大B .在t = 0.2 s 和t = 0.4 s 时，电动势改变方向C .电动势的最大值是157 VD .在t = 0.4 s 时，磁通量变化率达最大，其值为 3.14 Wb/s答案 CD解析 由①—t 图像可知 ①max = BS = 0.2 Wb , T = 0.4 S ,又因为N = 50,所以E max = NBS2n3= N ① max • T = 157 V , C 正确；t = 0.1 s 和 0.3 s 时，①最大，e = 0,变向；t = 0.2 s 和 0. 4 s 时，①二0, e = E max 最大，故A 、B 错误，根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特△① △①点知，当 t = 0.4 s 时，WT 最大，"TT = 3.14 Wb/s , D 正确.5.处在匀强磁场中的矩形线圈 abcd ，以恒定的角速度绕 ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 垂直•在t = 0时刻，线圈平面与纸面重合 （如图2 — 1— 16所示），线圈的cd 边离开纸间t 变化的图线是（）答案 C解析线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时， 可以产生按正弦规律变化的交流电.对于图示起始时刻，线圈的cd 边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产面向外运动.若规定由b T C T a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流嚨时图 2 — 1生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以C对.6.图 2 — 1 —17如图2— 1 —17所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线0 0与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动（ab向纸外，cd向纸内）•若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿C T a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是下图中的（）答案 A解析由题意知线圈总有一半在磁场中做切割磁感线的匀速圆周运动，所以产生的仍然是正弦交变电流，只是最大值为全部线圈在磁场中匀速转动情况下产生的感应电动势最大值的一半，所以选项B、C错误，再由右手定则可以判断出A选项符合题意.7. —个矩形线圈绕垂直于匀强磁场的固定于线圈平面内的轴转动. 线圈中感应电动势e 随时间t的变化图像如图2—1—19所示，下列说法中正确的是（）图 2 — 1 —19A . t1时刻通过线圈的磁通量为0B.t2时刻通过线圈的磁通量最大C.t3时刻通过线圈的磁通量的变化率最大D.每当e变换方向时通过线圈的磁通量最大答案 D解析由图可知，t2、t4时刻感应电动势最大，即线圈平面此时与磁场方向平行；在t2、t3时刻感应电动势为零，此时线圈平面与磁场方向垂直.故选 D.题组三峰值和瞬时值问题8有一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线圈中的最大磁通量为①m,最大感应电动势为E m,下列说法中正确的是（）A .当磁通量为零时，感应电动势也为零B .当磁通量减小时，感应电动势也减小C.当磁通量等于0.5①m时，感应电动势为0.5E mE mD .角速度3=①m答案 D解析由交变电流的产生原理可知，感应电动势与磁通量大小的变化率有关，与磁通量大小无关.磁通量最大时，感应电动势为零；而磁通量为零时，感应电动势最大且E m= BS 3=©m 3,故选项D正确.9.O^ti>O'图 2 — 1 —20如图2— 1 —20所示，一矩形线圈abed，已知ab边长为l i, be边长为I2,在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕00轴以角速度3从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为( )A . 0.5BI1I23 sin 3 t B. 0.5BI1I23 eos 3 tC. BI 1I23 sin 3 t D . BI1I23 eos 3 t答案 D解析线圈从题图示位置开始转动，电动势瞬时值表达式为e= E m eos 3 t，由题意，E m=BS3 = BI1I2 3,所以e= BI1I23 eos 3 t.：04图 2 — 1 —2110.如图2 — 1 —21所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e= 0.5sin(20t) V,由该表达式可推知以下哪些物理量( )A.匀强磁场的磁感应强度B .线框的面积C.穿过线框的磁通量的最大值D.线框转动的角速度答案CD解析根据正弦式交变电流的表达式：e= BS® sin 31,可得w = 20 rad/s,而磁通量的最大值的大小的表达式为①二BS,所以可以根据BSw = 0.5 V求出磁通量的最大值.211.一矩形线圈有100匝，面积为50 cm，线圈内阻r = 2 Q,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B = 0.5 T,线圈的转速n= 1 200 r/min，外接一用电器，电阻为R= 18 Q，试写出R两端电压瞬时值的表达式.答案u= 9 n cos (40 n t)V解析本题考查电压瞬时值，关键是要看清计时起点是否在中性面.1 200角速度3= 2 n n= 2 n ( 60 r/s) = 40 n rad/s，-4最大值E m= NBS3 = 100 X 0.5 X 50 X 10 X 40 n V = 10 n V，线圈中感应电动势e= E m cos® t = 10 n cos 40 n t V，e e e由闭合电路欧姆定律i= R+r= 18+ 2 = 20 A，丄故R两端电压u = Ri = 18 X 20 X 10 n cos40 n t V，即u= 9 n cos 40 n t V.12.如图2 — 1 —22所示，在匀强磁场中有一个“n”形导线框可绕AB轴转动，已知匀5逅强磁场的磁感应强度B= n T，线框的CD边长为20 cm，CE、DF长均为10 cm，转速为5 0 r/s.若从图示位置开始计时：图 2 — 1 —22(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)在e—t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图像.答案(1)e= 10 2cos(100n t) V(2)见解析图解析(1)线圈转动，开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转过的角度为w t此时刻，e= BI1I23 cos 31，即e= BSwcos 31.其中B= n T，2 2S= 0.1 X 0.2 m = 0.02 m ,3 = 2 n n= 2 n X 50 rad/s= 100 n rad/s.5溟故e="nx 0.02X 100 n cos(100n t) V,即：e= 10 2cos(100n t) V.(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图像如图所示:。
高中物理：交变电流 同步练习及答案
高中物理-交变电流同步练习一.选择题1、图5-1-4所示各的电流中不是交流电的是：[ ]图5-1-42、如图5-1-5所示,一线圈在匀强磁场中匀速转动,经过图所示位置时,（）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3、交流发电机在工作时的电动势为e＝E m sin t,若将其线框的转速提高到原来的两倍,其他条件不变,则其电动势变为（）A.E m sin t/2B.2E m sin t/2C.E m sin2tD.2E m sin2t4、如图5-1-6所示,若线框abcd不闭合,当磁铁转动时,下列说法中正确的是（）A.线框中产生感应电动势,可跟随磁铁转动B线框中不产生感应电动势,可跟随磁铁转动C.线框中产生感应电动势,不跟随磁铁转动D.线框中不产生感应电动势,不跟随磁铁转动图5-1-6图5-1-55、闭合线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的交流电瞬时值的表达式为t i π100sin 2.0=,从t ＝0到第一次出现通过线圈的磁通量变化率最大值的时间为（ ）A.s 501B.s1001 C.s 2001 D.s 40016、矩形线圈的面积为S ,匝数为n ,在磁感应强度为B 的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴OO 以角速度ω匀速转动。
当转到线圈平面与磁场垂直的图5-1-7示位置时（ ）A.线圈中的电动势为0B.线圈中的电动势为ωnBSC.穿过线圈的磁通量为0D.线圈不受安培力作用7、线圈在磁场中转动时产生的交变电流如图5-1-8所示,从图中可知：[ ]A.在A 和C 时刻线圈平面与磁场垂直B.在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量最大C.在A 和C 时刻,感应电流改变方向D.若从O 时刻到D 时刻的时间为0.02s,则在1s 内交变电流的方向改变50次8、一矩形线圈,绕与匀强磁场垂直的中心轴OO ′按顺时针方向旋转.引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接,两个半圆环分别与固定电刷A .B 滑动接触,电刷间接有电阻,如图5-1-9所示,在线圈转动过程中,通过电阻的电流：[ ] Ａ.大小和方向都不断变化 Ｂ.大小和方向都不变Ｃ.大小不断变化,方向 A →R →B Ｄ.大小不断变化,方向从 B →R →A二.填空题图5-1-7图5-1-85-1-99、一个交变电流发电机产生的电动势为e=200sin100πtV,如果把线圈和一个阻值为100Ω的电阻组成闭合回路,线圈的电阻可略去不计,那么,流过电阻的电流瞬时表达式为i=A,电阻两端电压瞬时表达式u= V。
高中物理人教版选修1-1同步练习 交变电流
交变电流 同步练习【典型例题】【例1】一个电阻接在10V 的直流电源上，它的发热功率是P ，当接到电压为tV u ωsin 10=的交流电源上，它的发热功率是（ ）A 、P 25.0B 、P 5.0C 、PD 、P 2【解析】计算交流的发热功率，必须用有效值，即R U R U P m 22)2/(/=='有效R 2/102=，而R R U P /1022==直，所以，2/P P ='，故B 答案正确。
【例2】图3是某交流发电机产生的交变电流的图像，根据图像可以判定（ ）A 、此交变电流的周期为0.1sB 、此交变电流的频率为5C 、将标有“12V 、3W ”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光D 、与图像上a 点对应的时刻发电机中的线圈刚好转至中性面【解析】由正弦函数图象可以得知，线框是由中性面开始转动的，所以D 答案错。
此图告诉我们，交变电流的周期是0.2s ，频率Hz T f 52.011===，即A 错B 对。
12V 、3W 灯泡中12V 是有效值，图12V 为最大值，2mU U =有效，通过以上分析，只有答案B 正确。
【例3】如图所示为某正弦式电流的图象，求其峰值，周期和角频率，并写出该电流的瞬时值表达式【解析】从图中可看出交流的周期T 为s 02.0在8/0025.0T s t ==时，电流为A 14.14，而8/T t =时线圈从中性面转过的角度为︒45。
由电流公式t I i m ωsin =，得：︒=45sin 14.14m I∴ )(2045sin /14.14A I m =︒=，而)/(31410002.0/2/2s rad T ====πππω 故此电流的瞬时值表达式为：tA i 314sin 20=【基础练习】一、选择题1、电流方向每秒改变50次的交变电流，它的周期和频率分别是 （ ）A 、0.04s,25B 、0.08s,25C 、0.04s,50D 、0.08s,502、如图所示，正弦式交变电压U 的最大值为311V ，负载电阻440Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和电流表的读数分别为 （ ）A 、311V ，0.707AB 、220V,0.5AC 、3112V,0.7072AD 、220V,0.707A3、两只阻值相同的电阻分别通以正弦式交变电流和方形交变电流，如图所示，若它们的电流最大值相等，则两只电阻产生的热功率之比为（ ）A 、1∶4B 、1∶2C 、1∶1D 、2∶14、边长为a 的正方形线框，其电阻为R ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕`轴匀速转动，如图所示，每秒转数为n ，当线圈平面平行于磁感线时开始计时（ ）A 、线框中产生的感应电动势的瞬时值为2π2（2π）B 、线框中产生的感应电动势的最大值为π2nC 、线框中产生的感应电流的有效值为2π2nD 、线框中感应电流的周期为15、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电流瞬时值表达式为：tA i π100sin 210=，则（ ）A 、此交流的频率为50B 、此交流的峰值为10AC 、用交流电流表测此电流，示数为10AD 、用交流电流表测此电流，示数为14.1A6、一个矩形线圈匝数为100匝，线圈面积为202.0m ，在T B 5.0=的匀强磁场中以s rad /314=ω的角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁感线平行，则（ ）A 、电动势的有效值为V 2157B 、s t 02.0=时的电动势V e 314=C 、s t 01.0=时，电动势V e 314=D 、s t 01.0=时，电动势为零二、填空题7、某线圈在匀强磁场中转动所产生的电动势变化规律为εmωt，保持其它条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时所产生的电动势的瞬时表达式。
3.1交变电流—同步练习2(人教版选择性必修第二册)
3.1交变电流同步练习一、单选题1.下列关于交变电流与直流电的说法中,错误的是( )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2.面积均为S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势sin e BS t ωω=的图是( ) A. B. C. D.3、线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交变电流的图象如图所示,由图象可知( )A.在 、 时刻线圈处于中性面位置B.在 、 时刻穿过线圈的磁通量为零C.从 时刻到 时刻线圈转过的角度为D.若从 O 时刻到时刻经过0.02s,则在1s 内交变电流的方向改变100次 4.如图所示为交流发动机的示意图。
线圈abcd 转动方向为逆时针方向，产生的交流电电动势的最大值为2V ，线圈abcd 电阻为1Ω，小灯泡电阻为4Ω，其他电阻忽略不计。
以下说法正确的是( )A ．小灯泡两端电压为10VB ．图示位置时，通过线圈的磁通量最大C ．线圈所在图示位置时产生的感应电动势最大D ．线圈所在图示位置时，ab 边的电流方向为b a →二、多选题5.矩形线圈的匝数为50匝,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示,下列结论正确的是( )A.在0.1t s =和0.3t s =时,电动势最大B.在0.2t s =和0.4t s =时,电动势为零C.电动势的最大值是157VD.在0.4t s =时,磁通量变化率最大,其值为3.14/Wb s6.欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率,下面措施中能采用的是( )A.增大转速B.减小磁感应强度C.增加线圈匝数D.增大线圈的包围面积7.在同一匀强磁场中,两个相同的矩形金属线圈a b 、分别绕线圈平面内且与磁场垂直的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的图象如图所示,则( )A.线圈 a 的转速是 b 的3倍B.线圈 b 产生的电动势最大值为10 VC.0.01 s t =时，线圈 a 恰好经过中性面D.0.03 s t =时，线圈 b 恰好经过中性面9.风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
2017人教版高中物理选修33《交变电流》同步练习
第三章电磁感应三、交变电流课时训练14交变电流1、关于交变电流与直流电的说法中，正确的就是（）A、如果电流大小做周期性变化，则一泄就是交变电流B、直流电的大小可以变化，但方向一泄不变C、交变电流一左就是按正弦或余弦规律变化的D、直流电的方向可以发生周期性变化答案:B解析：直流电与交变电流的区别在于电流的方向就是否变化，方向不变的为宜流电，方向变化的为交变电流，故B项正确、2、某交变电压为u=10sin314t（V）,贝9 （）A、击穿电压为10 V的电容器能直接接在此电源上B、把电磁打点计时器接在此电源上，打点周期为0、01 sC、把额左电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡将被烧坏D、把额左电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡能正常发光答案:D解析:电容器的击穿电压应该就是交变电流的最大值，所以A错、交变电流的频率为50 Hz, 周期为0、02 s,B错、小灯泡的额定电压为有效值，C错误，D正确、3、如图所示，在垂直于纸面的范伟I足够大的匀强磁场中，有一个矩形闭合线圈abed,线圈平而与磁场垂直,OQ2就是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使英中产生感生电流（）A、向左或向右平动B、向上或向下平动C、绕OQ?转动D、平行于纸面向里运动答案：C4、（2013 •广东学业水平考试）某实验电路如图所示，电路接入交变电流，灯亮，保持电压不变使频率逐渐增大，观察到灯逐渐变亮，则X接入的就是（）A、电容器B、电感器C、电阻器D、保险丝答案:A解析：电容器具有“通髙频，通交流“的特点，频率越髙，它在电路中分得电压越小，而灯L分得电压就越大，故越亮，所以选A、5、关于正弦式交变电流的有效值，下列说法中正确的就是（）A、有效值就就是交变电流在一周期内的平均值B、交变电流的有效值就是根据电流的热效应来泄义的C、在交流电路中，交流电流表与交流电压表的示数表示的都就是有效值D、对于正弦式交变电流，最大值的二次方等于有效值二次方的两倍答案:BCD解析:交变电流的有效值就是根据电流的热效应立义的，所以选项A错,B对;交流电流表与交流电压表的示数就是有效值，故C选项正确;对正弦式交变电流，最大值与有效值的关系就是U n=U, I F I,故D选项正确、6、小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图所示、下列说法中正确的就是（）A、交变电流的周期为0. 125 sB、交变电流的频率为8 HzC、交变电压的有效值为20 VD、交变电压的最大值为20 V答案：D解析:由题图可知交变电流的周期T=0、250 s,频率f==4Hz,故选项A、B错误；交变电压最大值由图象知U…=20 V,所以有效值为U==10 V,所以C项错,D项正确、7、如图所示为某品牌电热水器的铭牌，从表中读取的信息可知所用交变电流的频率就是多少？周期：50 Hz 0.02 s 220 V解析：由图表知，频率f=50IIz,所以周期T== s=0. 02s、由图知该热水器所加交变电压的有效值U=220 V,所以最大值U,=U=220\\8、电路两端的交流电压u=UnSin314tV,在AO. 005s时的值为10V,则接在电路两端的电压表的读数为多少?答案久07 V解析:由u=U n sin 314t V及t=0.005 s时，u=10 V可知URO V,所以其有效值U=0.707心0. 707x10—7、07 V,故接在电路两端的电压表的示数为7、07 V.。
高中物理《交变电流》同步练习(含答案解析及试卷分析)
交变电流一、选择题1. ( 2分) 关于交变电流和直流电流的说法中正确的是（）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. 直流电流的大小和方向一定不变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随时间做周期性的变化2. ( 2分) 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，指针左右摆动两次B. 图示位置为中性面，线圈中无感应电流C. 图示位置ab边的感应电流方向为a→bD. 线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零3. ( 2分) 欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是（）A. 增大转速B. 增大磁感应强度C. 增加线圈匝数D. 增大线圈的包围面积4. ( 2分) 如图所示，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ω逆时针匀速转动。
若以线圈平面与磁场夹角θ＝0°时（如图）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.5. ( 2分) 如图甲所示，a、b为两个并排放置的共轴线圈，a中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断错误的是（）A. 在t1到t2时间内，a、b相吸B. 在t2到t3时间内，a、b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二、多项选择题6. ( 3分) 如图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有（）A. B. C. D.7. ( 3分) 关于中性面，下列说法正确的是（）A. 中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面B. 中性面就是线圈中磁通量变化率为零的面C. 线圈过中性面时，电流方向必改变D. 线圈过中性面时，感应电动势为零8. ( 3分) 如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能在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规律变化三、填空题9. ( 3分) 闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝ V，电动势的峰值为 V，从中性面起经148s，交流电动势的大小为 V。
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交变电流 测试题
一、选择题
1、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，输电线电阻一定时，则在输电线上损耗的电功率（ ）
A 、和输送电线上的电压降的平方成反比；
B 、和输送电流的平方成反比；
C 、和输送电线上的电压降的平方成正比；
D 、和输送电流平方成正比。
2．一个按正弦规律变化的交变电流的 i -t 图象如图所示.根据 图象可以断定 （ ）
A ．交变电流的频率 f =0.2 Hz
B ．交变电流的有效值I =14.1 A
C ．交变电流瞬时值表达式 i =20sin0.02t A
D ．在t =8
T
时刻，电流的大小与其有效值相等
3．某交变发电机的感应电动势与时间的关系如图
所示，如果其他条件不变仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值周期将分别变为（ ）
A ．400V ，0.02s
B ．200V ，0.02s
C ．400V ，0.08s
D ．200V ，0.08s
4．如图所示的理想变匝器，n 1=1100匝，n 2=60匝，n 3=45匝，电源电压为
220 V.如需要向用电器R 供应3 V 的电压，则 A.a 应接到d ，b 接到c B.a 应接到b C.a 应接到c ，b 接到d D.以上接法都不行 5．如图所示的电路中，当a 、b 端加直流电压时，L 1
灯发光，L 2灯不亮；当加同样电压的交流电源时，L 1灯发光但较暗，L 2
灯发光较亮.那么以下正确的是（ ） A ．A 中接的是电感线圈，B 中接的是电容器 B ．A 中接的是电容器，B 中接的是电感线圈 C ．A 中接的是电阻，B 中接的是电容器
D ．若加的交流电频率增大，电压不变，则L 1灯变更暗，L 2灯变更亮 6．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是（ ）
A ．102 A
B ．10 A
C ．72 A
D ．7 A
7．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R ，
通过导线的电流为I ，学校得到的电压为U 2.则输电线上损耗的功率可表示为 （ ）
A ．R
U 2
1
B ．R
U U 2
21)( C ．IU 1
D ．I (U 1－U 2)
8．如图所示，有两个输出电压相同的交流电源，第一个电源外接一个电阻
R 1，第二个电源外接一个变压器，变压器的初级线圈匝数为n 1，次级线圈的匝数为n
2，变压器的负载为一个电阻R 2，测得两个电源的输出功率相等。
则此两电阻大小之比 R 1∶R 2为（ ） A ．n 1∶n 2
B ．n 12∶n 22
C ．n 2∶n 1
D ．n 22∶n 12
9．图甲中的直导线AB 通以交变电流i ，i 的变化规律如乙图。
若电流的正
方向对应着电流从A 到B ，导线AB 的右方
向有不闭合的线圈，如甲图，则线圈的C 端比D 端电势高而且有最大电势差的时刻是
A ．t 1时刻
B ．t 2时刻
C ．t 3时刻
D ．t 4时刻 10．（2012高考题）自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，
原、副线圈都只取该线圈的某部分，一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。
已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为 220V 的交流电源上。
当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0kW 。
设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则 U2和I1分别约为
A.380V 和5.3A
B.380V 和9.1A
C.240V 和5.3A
D.240V 和9.1A
二、填空题
11．一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，
并接一个100Ω的负载电阻，如图所示.（1）当原线圈接在44 V 直流电源上时，电压表示数______V ， 电流表示数______A.（2）当原线圈接在输出电压U =311sin100πt V 的交变电源 上时，电压表示数______V ，电流表示数______A 。
12．一交变电流的电压瞬时值表达式为u=311sin314tV ，则：
（1）该交变电流的电压有效值为 V ，频率为 Hz ，周期为 s. （2）将该交变电流的电压加在电阻R=20Ω的两端，通
过电阻R 的电流瞬时值表达式为i= A
13．在交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率
可以改变，在如图所示电路的a 、b 两点。
间逐次将图中的电路元件（1）、（2）、（3）单独接入，当使交变频
率增加时，可以观察到A 1读数______，A 2读数______，A 3读数______.（以上各空填“不变”“增大”或“减小”）
14．如图所示，在理想变压器的原线圈两端接上交变电压，原、副线圈的匝数比为10∶1，电流表的读数为2A ，已知R 的阻值为10Ω，则电压表的读数为 V ，变压器输入功率为 _______W.
三、计算题
15、如图所示，线圈abcd 的面积是0.05m 2，共100匝，线圈电阻为1Ω，
外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度为T B π
1
=，当线圈以300r/min
的转速匀速转动时，求：（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式.（2）线圈转过1/30s 时电动势的瞬时值多大？ （3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始转过1/30s
的过程中， R 上产生的焦耳热
16、一台发电机输出的电功率为100kw，输出电压为250v，先欲向远处输电，若输电线总电阻为8Ω，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，要向用户输送200v电压，求：
（1）、试画出这次输电线路的示意图；
（2）、输电所需升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数之比分别是多少？
（3）、用户得到的电功率是多少？
17．（10分）如图是变压器电路，若变压器功率损失不计，加在原线圈上的电压U1=3300 V，输出电压U2=220 V，绕过铁芯的导线所接电压表示数为2 V，则：
（1）原、副线圈匝数n1、，n2分别为多少？
（2）当S断开时，电流表A2的示数I2=5 A，则电流表A1的示数I1多大。
（3）当S闭合时，电流表A1示数如何变化？。