人教版高二物理选修3-2第五章5.1交流电(二)同步练习(word 无答案)
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。
人教版高中物理选修3-2交变电流 同步练习 2.docx
高中物理学习材料交变电流同步练习 21．以下各图线中表示交变电流的是（图5-10） [ ]2．矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动产生交流电．穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小关系正确的是 [ ]A．Φ最大，e最大． B．Φ最小，e最小． C．Φ最大，e最小． D．Φ最小，e最大．3．图5-1所示的矩形线圈在匀强磁场中，匀速转动时产生交流电在线圈平面经过____时电流方向发生改变，线圈每转一周______次经过______，所以线圈每转一周电流方向改变_____次，出现______次峰值．4．图5-11中ad表示线圈的正视图，它在匀强磁场中匀速转动时产生的感应电动势按正弦规律变化，峰值为250V，则图中位置时线圈中感应电动势的大小为________．B卷1．一交变电流的变化规律为i=50sin50πtA，则从t=0起到第一次出现峰值的时间是 [ ]2．一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电动势为[ ]A．t=0时，线圈位于中性面位置．B．t=0时，穿过线圈平面的磁通量最大．C．t=0时，线圈的有效边切割速度方向垂直磁感线．D．t=0.1s时，线圈中感应电动势达到峰值．3．旋转电枢式交流发电机产生的感应电动势e=εmsinωt，如将电枢的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为[ ] A．e=2εmsin2ωt． B．e=2εmsin4ωt．C．e=4εmsin2ωt． D．e=4εmsin4ωt．4．一个矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电动势表达式为e=311sin314tV．已知线圈匝数是100，面积为0.02m2，则匀强磁场的磁_____．参考答案A卷 1．B、C、D． 2．C、D． 3．中性面，2；中性面，2；2．4．125V．B卷 1．A． 2．A、B． 3．C 4．0.5T，220V．。
高中物理人教版选修3-2检测：第五章 交变电流5.1交变电流 Word版含答案
5.1 交变电流课时作业基础达标1．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【解析】本题考查了交变电流的定义，只要方向随时间做周期性变化的电流就是交变电流，正弦式交变电流仅是其中之一，故D项正确．【答案】 D2．如图所示属交变电流的是( )【解析】大小和方向做周期性变化的电流，称为交变电流，在图象上表现为时间轴上下都存在图线，故选CD.【答案】CD3．关于矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦式电流，正确的说法是( )A．线圈每转动一周，感应电流方向改变一次B．线圈每转动一周，感应电动势方向改变一次C．线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，感应电动势方向改变一次D．线圈每转动一周，感应电流方向和感应电动势方向都改变两次【解析】感应电动势和感应电流的方向，每经过中性面时改变一次，每个周期内方向改变两次，故选D.【答案】 D4．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则( ) A．线圈平面与磁场方向垂直B．线圈中的感应电动势的方向将发生变化C．通过线圈的磁通量达到最大值D．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值【解析】线圈通过中性面这个特殊位置时，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故A、C正确，D错误；线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，故B正确．abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴′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 ，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时( )．线圈中感应电流的方向为abcdanBl 2ωR．穿过线圈磁通量的变化率为0图示位置，线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变错误，此时由右手定则可知电流方向为adcba ，＝nBl 2ωR ，图示位置感应电流等于峰值，时间内，①②相吸时间内，①②相斥时刻两线圈间作用力为零时刻两线圈间吸引力最大如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线从上向下看逆时针方向)匀速转动，为正方向，则下图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的内，ab 一侧的线框在磁场中绕OO ′转动产生正弦交流电，电流方向由且越来越大.t 4～t2内，ab 一侧线框在磁场外，而dc dcba 且越来越小，以此类推，可知i －t 图象正确的为如右图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力【解析】如图所示，设ab＝l1，ad＝l2，O1a＝r1，O1d＝r2.线圈绕P1轴转动时，产生的感应电动势e1＝Bl1v＝Bl1l2ω.线圈绕P2轴转动时，产生的感应电动势e2＝Bl1r1ω＋Bl1r2ω＝Bl1l2ω，即e1＝e2，所以i1＝i2，故选项A对B错．由右手定则可知，线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，均是a→d→c→b方向，故选项C错，再根据安培力公式可知F安＝BIl1，即安培力相同，D错．【答案】 A4．一长直导线通以如图甲所示的交变电流，在导线下方有断开的线圈，如图乙所示，规定电流从左向右为正，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻是在( )A．t1时刻 B．t2时刻C．t3时刻 D．t4时刻【解析】欲使a相对b电势最高，即ab间电动势最大，t1、t3时刻电流i最大但电流的变化率最小，感应电动势为零，故选项A、C错误；t2时刻电流的变化率最大，线圈中磁通量变化率也最大，但此时穿过线圈的磁通量减小到零，由楞次定律可知此时刻b点电势高于a点，故选项B错误；当t4时刻，由楞次定律可知，ab中感应电动势a点高于b点，且电动势的圆形线圈共100匝，在磁感应强度′以n＝600 r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；时的电动势的瞬时值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为与线圈形状无关)，t.86.6 V.(2)86.6 V，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻Δt＝t.【答案】1×10－2 C。
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。
人教版高二物理选修3-2练习：第五章+交变电流+课时检测区·基础达标+5.1
课时检测区·基础达标1.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【解析】选C。
当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时,线圈平面每经过中性面一次,感应电流与感应电动势方向均改变一次,转动一周,感应电流与感应电动势方向改变两次。
故只有C正确。
2. (多选)如图所示,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=0.5sin20t 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【解析】选C、D。
根据单匝闭合线圈正弦式交变电流的表达式e=BSωsinωt,可得ω=20 rad/s,而磁通量的最大值的表达式为Φ=BS,所以可以根据BSω=0.5求出磁通量的最大值。
【补偿训练】(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为e=10sin20πt 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 V【解析】选A、B。
由交流电动势瞬时值表达式e=10sin20πt V 知,t=0时,线圈位于中性面,穿过线圈的磁通量最大、有效切割速度为零,故A、B正确、C错误。
当t=0.4 s时,e=0,D错误。
3.如图甲所示,在匀强磁场中有一个“π”形导线框可绕AA′轴转动,已知匀强磁场的磁感应强度B= T,线框CD边长为20 cm,CE、DF 长均为10 cm,转速为50 r/s,若从图示位置开始计时:(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。
2019-2020学年高中物理人教版选修3-2同步作业与测评：第五章 交变电流 综合检测(B卷)
姓名，年级：时间：第五章综合检测（B卷）对应学生用书P37 本试卷分第Ⅰ卷（选择题)和第Ⅱ卷（非选择题)两部分，满分110分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷（选择题，共48分)一、选择题（本题共12小题,每小题4分，共48分。
1～8小题只有一个选项正确,9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分)1。
如图所示电路中，A、B间接有交变电压u＝311sin100πt（V),电路中接有“220 V 440 W”的电暖宝、“220 V220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。
下列说法正确的是( ）A．交流电压表的示数为311 VB．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 2 AC．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D．1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104 J答案D解析由u＝311sin100πt(V)可知，交变电压的有效值为220 V，故交流电压表的示数为220 V，选项A错误；已知两用电器的额定电压和额定功率，根据并联电路电流规律及P＝UI可知，I干＝错误!＋错误!＝错误! A＋错误! A＝3 A，故保险丝的额定电流应不小于3 A，选项B错误；因抽油烟机功率包括热功率及机械功率，故电暖宝发热功率大于抽油烟机发热功率的2倍，选项C错误；根据W＝Pt可得1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104 J，选项D正确。
2．在下列所示的四幅图中，a、b均为输入端，接交流电源，c、d均为输出端，则输出电压大于输入电压的电路是( ）答案C解析A、B两图均为滑动变阻器，它们只涉及电压的分配问题,不涉及变压问题，A图中，cd两端电压等于ab两端电压，故A错误;B图中，cd两端电压小于ab两端电压，故B错误；C、D两图为变压器,C图是一个升压变压器，输出电压大于输入电压，D图是一个降压变压器，输出电压小于输入电压。
故C正确，D错误。
3．输电导线的电阻为R,输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的电功率之比为( )A．U1∶U2 B．U21∶U错误!C．U错误!∶U错误! D．U2∶U1答案C解析输送的电功率一定，由P＝UI知,I＝错误!，则P损＝I2R＝错误!2R，知输电线上损失的电功率与输电的电压的平方成反比，故P损1∶P损2＝U错误!∶U错误!，故选C.4．如图所示为模拟远距离输电电路图,两理想变压器的线圈匝数n1＝n4<n2＝n3，A1、A2、A3为相同的理想交流电流表。
物理选修3-2第五章习题
人教版物理选修3-2第五章交变电流测试题一、选择题1、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2．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为e = 102sin 4 t ，则（ ）A ．该交变电动势的频率为2 HzB ．零时刻线圈平面与磁场垂直C ．t ＝0.25 s 时，e 达到最大值D ．在1 s 时间内，线圈中电流方向改变100次 3．我国家庭照明电路电压瞬时值可表示为（ ） A ．u ＝380 sin 3.14t VB ．u ＝311 sin 314t VC ．u ＝220 sin 314t VD ．u ＝36 sin 0.02t V4．一交变电流的图象如图1所示，由图可知（ ） A ．用交流电流表测该电流，示数为10 A B ．该交变电流的频率为100 Hz C ．该交变电流的有效值为102A D ．该交变电流瞬时值为i ＝102sin 628t5．如图2所示，正弦交流电压U 的最大值为311V ，负载电阻为100 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电流表和电压表的读数分别为（ ）A ．2.2 A 311 VB ．3.1 A 311 VC ．2.2 A 220 VD ．3.1 A 220 V6．某电热器接在36 V 直流电源上正常工作，功率为P 。
若接到u ＝36 sin ωt V 交流电源两极间，电热器的电阻不变，则它的功率为（ ）A ．PB ．22P C ．21P D ．41P 7．在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。
它们的区别在于（ ）A ．低频扼流圈的自感系数较大B ．高频扼流圈的自感系数较大图1图2C ．低频扼流圈能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流D ．高频扼流圈能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流8．变压器原线圈1 400匝，副线圈700匝并接有电阻R ，当变压器工作时原、副线圈中（ ）A ．电流频率之比为2∶1B ．输入和输出功率之比为2∶1C ．电流之比为2∶1D ．输入端和输出端电压之比为2∶19．一理想变压器的原、副线圈匝数之比为4∶1，若在原线圈上加u ＝1 410 sin 100πt V 的交变电压，则在副线圈的两端用交变电压表测得的电压是（ ）A ．250 VB ．352.5 VC ．203.8 VD ．327.5 V10．一理想变压器变压比为20∶1，原线圈接入220 V 电压时，将副线圈拆去18匝，输出电压为8 V ，则该变压器原线圈的匝数应为（ ）A ．495匝B ．1 320匝C ．2 640匝D ．990匝11．如图3所示，理想变压器原线圈接在电压恒定不变的交变电源上，副线圈接有两个灯泡L 1 、L 2和一个电阻R 。
人教版 高二物理 选修3-2 第五章 交变电流 练习试题(含答案)
交变电流单元练习题一、交变电流的产生及变化规律1.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交变电流的图象如图所示,由图中信息可以判断（）A.在A和C时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从A～D时刻线圈转过的角度为2 πD.若从O～D时刻历时0.02 s,则在1 s内交变电流的方向改变100次答案 D2.如图所示,一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T.若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡,测得a、b两点间的电压为20.0 V,则可知:从中性面开始计时,当t=T/8时,穿过线圈的磁通量的变化率约为（）A.1.41 Wb/sB.2.0 Wb/sC.14.1 Wb/sD.20.0 Wb/s答案B3.如图所示为演示用的手摇发电机模型,匀强磁场磁感应强度B=0.5 T,线圈匝数n=50,每匝线圈面积0.48 m2,转速150 r/min,在匀速转动过程中,从图示位置线圈转过90°开始计时.（1）写出交变感应电动势瞬时值的表达式.（2）画出e-t图线.答案（1）e=188sin 5πt V（2）见下图4.如图所示,矩形线框匝数n =250匝,ab =12 cm ,ad =10 cm ,线框置于B =π2 T 的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴OO ′以120 r/min 的转速匀速转动,线框通过滑环与外电路相连,外电路接有R =12Ω的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12 V 的氖泡L .求:（1）当S 接e 时,电流表读数为多少?R 的热功率为多大?10 min 内外力对线框做功多少?（2）当S 接f 时,氖泡闪光频率为多大?通电10 min ,氖泡发光总时间为多少?（线框电阻不计） 答案 （1）1.41 A 24 W 1.44×104 J （2）4 Hz 400 s二、描述交流电的物理量5、如图所示,交流发电机转子有n 匝线圈,每匝线圈所围面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B ,线圈匀速转动的角速度为ω,线圈内阻为r ,外电路电阻为R .当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中,求: （1）通过R 的电荷量q 为多少？ （2）R 上产生的电热Q R 为多少？ （3）外力做的功W 为多少？ 答案 （1）rR nBS+ （2）2222)(4πr R R S B n +ω （3）)(4π222r R S B n +ω6、一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36Ω.磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为 （ ） A .2×10-5 A B .6×10-5 A C .22×10-5 AD . 223×10-5 A答案 B7、如图所示的交变电流,最大值为I m ,周期为T ,则下列有关该交变电流的有效值I ,判断正确的是（ ） A .I =2m I B .I ＜2m I C .I ＞2m ID .以上均不正确 答案 B三、交流电图象的应用8、如图所示,为某交变电动势随时间变化的图象,从图象中可知交变电动势的峰值为 V ,周期T 是 s,交变电动势变化最快的时刻是 ,穿过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是 ,若此交流线圈共100匝,则穿过此线圈的最大磁通量是 Wb .答案 310 2×10-2 2nT （n =1,2,3…） T n 412 （n =0,1,2,3…）1×10-2四、变压器9、如图所示为由一个原线圈n 1和两个副线圈n 2、n 3组成的理想变压器,已知n 1∶n 2∶n 3=4∶2∶1,电阻R =3Ω,副线圈n 2接2个“6 V , 6 W ”灯泡,副线圈n 3接4个3 W 的灯泡,所有灯泡均正常发光,求电源的输出功率. 答案 36 W10、如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2∶n 3=44∶3∶1,原线圈两端输入电压U 1=220 V ,在变压器输出端如何连接可使“20 V ,10 W ”灯泡L 1正常发光？如何连接可使“10 V ,5 W ”灯泡L 2正常发光？通过计算,分别画出连接图. 答案 见下图11、钳形电流表的外形和结构如图（a ）所示.电流表的读数为1.2 A .图（b ）中用同一电缆线绕了3匝,则（ ） A .这种电流表能测直流电流,图（b ）的读数为2.4 A B .这种电流表能测交流电流,图（b ）的读数为0.4 A C.这种电流表能测交流电流,图（b ）的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图（b ）的读数为3.6 A 答案 C12、如图甲所示,在变压器的输入端串接上一只整流二极管D ,在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u 1=U m 1sin t ,设t =0时刻为a “+”、b “-”,则副线圈输出的电压的波形（设c 端电势高于d 端电势时的电压为正）是图中的（ ）答案 B13、如图所示,原线圈匝数为n 1,两个副线圈的匝数分别为n 2和n 3.四只完全相同的灯泡分别接在理想变压器的原、副线圈的回路中,当原线圈回路中a 、b 接入交流电压U 0时,四只灯泡均正常发光,则三组线圈的匝数比n 1∶n 2∶n 3等于多少?灯泡的额定电压U 额等于多少? 答案 3∶2∶1 41U 014、如图两电路中,当a 、b 两端与e 、f 两端分别加上220 V 的交流电压时,测得c 、d 间与g 、h 间的电压均为110 V .若分别在c 、d 两端与g 、h 两端加上110 V 的交流电压,则a 、b 间与e 、f 间的电压分别为（ ） A .220 V ,220 V B .220 V ,110 VC .110 V ,110 VD .220 V ,0 V答案 B五、交变电流综合问题15、如图所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,电容器两极板水平放置.在两极板间,不计重力的带正电粒子Q 在t =0时由静止释放,若两板间距足够宽,则下列运动可能的是（ ）A .若t =0时,线圈平面与磁场垂直,粒子一定能到达极板B .若t =0时,线圈平面与磁场平行,粒子在两极间往复运动C .若t =0时,线圈平面与磁场垂直,粒子在两极间往复运动D .若t =0时,线圈平面与磁场平行,粒子一定能到达极板 答案 AB16、如图是示波管的示意图.竖直偏转电极的极板长l =4 cm ,板间距离d =1 cm ,板右端距荧光屏L =18 cm .（水平偏转电极上不加电压,没有画出）电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是1.6×107 m/s .电子的电荷量e=1.60×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg.若在偏转电极上加u=220sin 100πt V的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段?答案 10 cm=6.4×103m/s的电子束连续射入两平行板之间,板17、如图所示,在真空中速度v长L=12 cm,板间距离d=0.5 cm,两板不带电时,电子束将沿两板之间的中线做直线运动.在两板之间加一交变电压u=91sin100πt V,若不计电子间的相互作用,电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量m=9.1×10-31 kg,不计电子打在极板上对两极电压的影响.（1）在图中画出电子束可能出现的区域.（画斜线表示,要求有推理和计算过程）（2）如果以两极板刚加上交变电压时开始计时（t=0）,则何时进入交变电场的电子打在极板上具有最大的动能?答案（1）见右图（2）（0.005+0.01n）s（n=0,1,2,…）。
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第五章交流电
第一节交流电（二）
(总分：100分时间：30分钟)
必做题体会和积累
1．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．线圈中的感应
电动势e随时间t的变化如图1所示．下面说法中正确的是()
图1
A．t1时刻通过线圈的磁通量为零
B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C．t3时刻通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，通过线圈的磁通量绝对值都为最大
2．一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
量随时间的变化图象如图2所示，则下列说法中，正确的是()
图2
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，线圈中有最大感应电动势
D．t＝0.03 s时刻，线圈中有最大感应电流
3．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
B ．线圈每转动一圈，感应电流方向就改变一次
C ．线圈每平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次
D ．线圈每转动一圈，感应电动势和感应电流方向都要改变一次
4．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e ＝102sin 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 2 V
5．交流发电机在工作时的电动势为e ＝E m sin ωt ，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为( )
A ．E m sin ωt 2
B ．2E m sin ωt 2
C ．E m sin 2ωt
D ．2
E m sin 2ωt
6．一闭合矩形线圈abcd 绕垂直于磁感线的固定轴OO ′匀速转动，线圈平面位于如图3甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )
图3
A ．t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B ．t 1、t 3时刻线圈中感应电流方向改变
C ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大
D ．t 2、t 4时刻线圈中感应电动势最小
7．如图4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．线圈中的感应电流为
nBl2ω
R
C．穿过线圈的磁通量为0
D．穿过线圈的磁通量的变化率为0
图4
选做题体验和收获
8．如图5所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，
角速度为ω，求线圈从图示位置转过180°时间内的平均感应电动势．
图5
教师定性评语：计分：。