2019年秋人教版高二物理选修3-2：《交变电流的产生和描述》同步练习题卷

交变电流的产生和描述

一、单项选择题

1.(2019·无锡市高三期末)如图1，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)( )

图1

解析 线圈从图示位置开始转动时，磁通量增加，根据楞次定律，产生的感应电流沿ADCBA 方向，为负方向，线圈逐渐向中性面靠近，磁通量变化率不断减小，即感应电流不断减小，D 正确。 答案 D

2.如图2甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是( )

图2

A.t ＝T

2时刻，的示数为零

B.灯泡恰好正常发光

C.电容器不可能被击穿

D.的示数保持110 2 V 不变

解析

的示数应是电压的有效值220 V ，故选项A 、D 错误；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发

光，选项B 正确；电压的峰值U m ＝

220 2 V≈311 V，大于电容器的额定电压，故有可能被击穿，选项C 错误。 答案 B

3.(2018·全国卷Ⅲ，16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q 方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q 正。该电阻上电压的峰值均为u 0，周期均为T ，如图3所示。则Q 方∶Q 正等于( )

图3

A.1∶ 2

B.2∶1

C.1∶2

D.2∶1

解析 根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关，故Q 方＝u 20

R

T ；而正弦交变电流电压的有效值等于峰值

的

1

2

，故Q 正＝⎝ ⎛⎭

⎪⎫u 022R

T ＝12·u 2

0R T ，所以Q 方Q 正＝2

1

，D 正确。

答案 D

4.(2019·江苏镇江质检)如图4所示，一半径为L 的导体圆环位于纸面内，O 为圆心。环内两个圆心角为90°且关于O 中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B 、方向相反且均与纸面垂面。导体杆

OM 可绕O 转动，M 端通过滑动触点与圆环良好接触，在圆心和圆环间连有电阻R ，不计圆环和导体杆的电阻，当杆OM 以恒定角速度ω逆时针转动时，理想电流表A 的示数为( )

图4

A.2BL 2

ω

4R

B.BL 2ω4R

C.2BL 2

ω2R

D.BL 2ω2R

解析 OM 切割磁感线产生的电动势E ＝

BL 2ω

2

，OM 切割磁感线时产生的感应电流I ＝E R

，设电流的有效值为I 有效，则

I 2有效

RT ＝2I 2

R ·14T ，解得I 有效＝2BL 2

ω

4R

，选项A 正确。

答案 A

5.(2018·盐城中学模拟)一台小型发电机的原理示意图如图5甲所示，单匝矩形线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。已知发电机线圈内阻为1 Ω，外接有灯泡和电压表，则下列说法正确的是( )

图5

A.电压表的示数为220 V

B.线圈转到如图甲所示位置时感应电动势为零

C.当t ＝0.01 s 时线圈中的磁通量最小为零

D.当t ＝0.01 s 时线圈中的磁通量最大为112

5π

Wb

解析 由图可知电源电动势的有效值为220 V ，电压表的读数为路端电压，应小于220 V ，故选项A 错误；线圈转到如图甲所示位置时感应电动势最大为

220 2 V ，故选项B 错误；当t ＝0.01 s 时线圈中的磁通量最大，故选项C 错误；由E m ＝BS ω＝Φm 2π

T

，解得当t

＝0.01 s 时线圈中的磁通量最大为112

5π Wb ，故选项D 正确。

答案 D 二、多项选择题

6.(2019·江苏无锡期末)如图6，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接。当S 接1时三个灯泡的亮度相同，那么S 接2时( )

图6

A.甲灯亮度不变，乙灯变亮，丙灯不亮

B.甲灯比乙灯亮，丙灯不亮

C.甲灯比乙灯暗，丙灯不亮

D.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮

解析 S 接2时，电感没有感抗，电容器隔直流，所以丙灯不亮，交、直流对电阻不影响，所以甲灯亮度不变，乙灯亮度增大，综述A 、C 项正确。 答案 AC

7.(2018·江苏省盐城市高三第三次模拟考试)如图7甲所示是一种手摇发电的手电筒，内部有一固定的线圈和可来回运动的条形磁铁，其原理图如图乙所示。当沿图中箭头方向来回摇动手电筒的过程中，条形磁铁在线圈内来回运动，灯泡发光。在此过程中，下列说法正确的是( )

图7

A.增加摇动频率，灯泡变亮

B.线圈对磁铁的作用力方向不变

C.磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时，灯泡中电流方向相反

D.磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出的过程，灯泡中电流方向不变

解析 摇动的频率增加，线圈中的磁通量变化率增大，线圈中的感应电动势增大，灯泡变亮，选项A 正确；线圈对磁铁的作用力阻碍磁铁的运动，磁铁的运动方向发生改变，则受到的作用力也发生改变，选项B 错误；磁铁在其周围产生的磁场方向不变，靠近线圈的过程中，线圈中的磁通量增大，远离线圈的过程中，线圈中的磁通量减小，根据楞次定律的增反减同可知，磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出时，线圈中的电流方向相反，选项C 正确，D 错误。 答案 AC

8.(2017·天津理综)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示8正弦规律变化。设线圈总电阻为 2 Ω，则( )

图8

A.t ＝0时，线圈平面平行于磁感线

B.t ＝1 s 时，线圈中的电流改变方向

C.t ＝1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大

D.一个周期内，线圈产生的热量为8π2

J

解析 t ＝0时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故选项A 正确；每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值)电流的方向改变一次，

t ＝1 s 时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故选项B 错误；t ＝1.5 s 时，磁通量有最大值，但磁通量的变

化率为零⎝

⎛⎭

⎪

⎫ΔΦΔt ＝0，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故选项C 错误；感应电动势最大值E m ＝NBS ω＝N ·Φm ·2πT ＝4π V ，有效值E ＝E m 2＝22π V ，一个周期内线圈产生的热量Q ＝E

2

R T ＝8π2 J ，故选项

D 正确。 答案 AD

9.如图9所示，N 匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕轴OO ′匀速转动，线框面积为S ，线