山西省高中物理人教版选修3-2同步练习：5-1交变电流 (2) 含答案
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桑水高中物理学习材料桑水制作交变电流 同步练习巩固拓展1．如图所示，下列四种情况均表示闭合线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，在下列情况下线圈中不能产生交流电的是（ ）（从左侧看线圈绕OO ′顺时针转动）2．正弦交变电动势的最小值出现在（ ） A ．线圈经过中性面时 B ．穿过线圈的磁通量为零时 C ．穿过线圈的磁通量变化最快时 D ．线圈边框的速度与磁感线垂直时3．如图所示，闭合的圆形线圈绕OO ′轴匀速旋转到中性面位置时（ ） A ．穿过线圈的磁通量变化率为零 B ．线圈中感应电动势为零 C ．线圈中感应电流达最大值 D ．线圈所受的磁力矩达最大值4．如图所示，线框在匀强磁场中绕OO ′轴匀速转动（由上向下看是逆时针方向），当转到图示位置时，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OO ′B O O ′B30°O ′ O Bω O ′ O B ωO ′ OB ωO ′OB ωADCB桑水D ．磁通量在变大，感应电动势在变小5．一正弦交流电的电动势e ＝220sin100πtV ，若将它加在阻值为100Ω的电阻两端（电源内阻不计），则下列说法正确的是（ ）A ．电流的瞬时值为i ＝2.2sin100πtAB ．电流的最大值为2.2AC ．流过电阻的电流是恒定的D ．流过电阻的电流是变化的，但不按正弦规律变化 创新探究6．如图所示的100匝矩形线框绕OO ′轴匀速转动，角速度为100πrad/s ，线圈面积为0.1m 2，磁感应强度B ＝1T ，从线圈经过中性面计时，试求：（1）写出电动势的瞬时表达式及t=1/300s 时的电动势；（2）当线圈平面跟B 的夹角为60°时，线圈产生的电动势的瞬时值。
7．发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值为311V ，其线圈共100匝，在匀强磁场中匀速转动的角速度为100πrad/s ，从线圈经过中性面计时： （1）写出电动势的瞬时表达式；（2）此发电机与外电路组成闭合电路时，总电阻为100Ω，求t=1/600 s 时的电流； （3）线圈转过60°，180°的过程中，电动势的平均值各是多少？ （4）磁通量变化率的最大值是多少？O′OcdbaB。
高中物理《交变电流》学案5 新人教版选修3-2
交变电流【同步导学】1. 正弦交流电的产生如图1所示，设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo ' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ，设ab 边的长度为l ，bd 边的长度为l'，线圈中感应电动势为t l Bl e ωωsin 22'=。
当线圈转过T /4时间，线圈平面转到跟磁感线平行的位置，ωt =π/2，sin ωt =1，ab 边和cd 边都垂直切割磁感线，线圈中感应电动势最大，用E m 来表示，E m =N BS ω．则线圈经过任意位置时，感应电动势的瞬时值：e =E m sin ωt ，可见，线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的。
2．中性面当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面。
应注意：①中性面在垂直于磁场位置。
②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大。
③线圈平面通过中性面时感应电动势为零。
④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，一周里线圈中电流方向改变两次。
例1 如图4所示，100匝的线框abcd 在图示磁场（匀强磁场）中匀速转动，角速度为ω，其电动势的瞬时值为100cos 100e t π=V ，那么：（1）感应电动势的最大值为多少？穿过线框的最大磁通量为多少？（2）当从图示位置转过60 角时线圈中的感应电动势为多少？此时穿过线圈的磁通量的变化率为多少？（3）在线圈转过60°的过程中，线圈中感应电动势的平均值多大？例2 如图所示，长直导线右侧的矩形线框abcd 与直导线位于同一平面，当长直导线中的电流发生如图所示的变化时（图中所示电流方向为正方向），线框中的感应电流与线框受力情况为 （ ）A ． t 1到t 2时间内，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向右B ． t 1到t 2时间内，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向左C ．在t 2时刻，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向右D ．在t 3时刻，线框内无电流，线框不受力【同步检测】1、关于交变电流与直流电的说法中，正确的是（ ）A 、如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流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或余弦规律变化的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、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是（ ） A 、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B 、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大 C 、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零 D 、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零3、线圈平面与中性面开始计时，在正弦交流电在一个周期内，关于线圈中的感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（ ）A 、方向改变一次，大小不断变化，出现一次最大值B 、方向改变两次，大小不断变化，出现一次最大值C 、方向改变一次，大小不断变化，出现两次最大值D 、方向改变两次，大小不断变化，出现两次最大值4、一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生变流电压为100u t π=V ，则（ ） A 、它的频率是50Hz B 、当t=0时，线圈平面与中性面重合 C 、电压的平均值是220V D 、当t=1/200 s 时，电压达到最大值5、交流发电机工作时的电动势的变化规律为sin m e E t ω=，如果转子的转速n 提高1倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为（ ）A 、sin 2m e E t ω=B 、2sin 2m e E t ω=C 、2sin 4m e E tω= D 、2sin m e E tω=6、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，线圈中的感应电动势随时间的变化如图所示，则下列说法正确的是（ ）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最大C 、ｔ3时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大D 、 当变化方向时，通过线圈的磁通量的绝对值最大7、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50V ，那么该线圈如图所示位置转过30º时，线圈中的感应电动势大小为（ ）A 、50VB 、VC 、25VD 、10V8、一正弦交流电的电动势220sin 100e t π=V ，若将它加在阻值为100Ω的电阻两端（电源内阻不计），则下列说法中，错误的是（ ）A 、电流的瞬时值为 2.2sin 100i t π= AB 、电流的最大值为2.2AC 、流过电阻的电流是恒定的D 、流过电阻的电流是变化的，但不是按正弦规律变化的 10、如图平行金属板间有一静止的正电粒子，若两板间加电压u=Umsin ωt ，则粒子的 （ ） A ．位移一定按正弦规律变化 B ．速度一定按正弦规律变化 C ．加速度一定按正弦规律变化 D ．粒子在两板间作简谐振动9、如图（甲）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OO ’与磁场边界重合。
物理：5.1《交变电流》导学案(新人教版选修3-2)
一、交变电流【学习重点】重点是交变电流产生分析及变化规律的推导；【学习难点】难点是交变电流的变化规律及应用【学习过程】问题一交变电流（1）________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流；（2）________不随时间变化的电流称为直流；（3）________和_______都不随时间变化的电流叫做_________电流；练习：如图所示的的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是_______，属于正弦式交变电流的是______。
问题二交变电流的产生如图5－1－1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：1．过程分析2．结论：（1）在线圈转动时，磁通量最大时，磁通量的变化率__________；磁通量为0时，磁通量变化率_______；感应电动势的大小由_____________________决定，与___________无关。
（2）中性面：_______________________________，如图有________、_________位置；磁通量的变化率____________感应电动势e ＝________，_______感应电流感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次(3线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为 ，磁通量的变化率 ，感应电动势、感应电流均 ，电流方向 . 问题三 交变电流的变化规律● 推导：从中性面计时，t 时刻线圈中的感应电动势e 的推导： 1、 线圈转过的角度为 θ =__________2、 ab 边的线速度跟磁感线方向的夹角为______________3、 ab 边的线速度大小_______________4、 ab 边产生的感应电动势e ab =_____________________________5、 线圈产生的电动势e =_____________________________6、 N 匝线圈产生的电动势e =_____________________________ ● 结论：（1） 交流电的电动势按正弦规律变化；（2） 当θ =90°，即线圈处于__________位置时，电动势最大，即电动势的峰值E m =_____________ （3） 交变电流的电动势随时间变化规律为 （4） 当负载为电灯等纯电阻用电器时：①电流按正弦规律为______________________________ ②电压按正弦规律变化____________________________特点【范例精析】 例1、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间： A.线圈平面与磁感线平行；B.通过线圈的磁通量最大；C.线圈中的感应电动势最大；D.线圈中感应电动势的方向突变。
人教版高中物理选修3-2检测：第5章《交变电流》5-2a同步练习Word版含解析
3 随堂对点训练 知识点一 周期、频次 1．(多项选择 )一个矩形线圈在匀强磁场中转动， 产生的感觉电动势 e
＝220 2sin100πtV，则 ( ) A．沟通电的频次是 100π Hz B．t＝0 时，线圈位于中性面 C．沟通电的周期是 0.02 s
D．t＝0.05 s时， e 有最大值 答案 BC 分析 由刹时价表达式知：感觉电动势按正弦规律变化，因此 t ＝ 0 时，线圈位于中性面。角速度 ω＝ 100π rad/s。 因 ω＝2πf， ω 100π
因此 f＝ ＝ Hz＝50 Hz；
由 T＝1得 T＝ 1 ＝ ；
f 50 s 0.02 s 当 t＝0.05 s时，
e＝220 2sin5 π ＝V0。 故 B、C 选项正确。 知识点二 沟通电的有效值 2． [2015 ·苏州高二检测 ](多项选择 )矩形线框在匀强磁场内匀速转动 过程中，线框输出的交变电流电压随时间变化的图象如下图， 以下 说法中正确的选项是 ( ) A．交变电流电压的有效值为 36 2 V B．交变电流电压的最大值为 36 2 V，频次为 0.25 Hz C．2 s末线框平面垂直于磁场，经过线框的磁通量最大 D．1 s末线框平面垂直于磁场，经过线框的磁通量变化最快 答案 BC 分析 由图象可知，该交变电流为正弦交变电流， 电压的最大值 1 为 36 2 V，有效值为 36 V ，周期 T＝4 s，则 f＝T＝0.25 Hz ，故 A
错误， B 正确； 1 s 末电压达到最大值，线框平面应与磁场平行，故 D 错误； 2 s 末沟通电压为零，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，故C正确。 3． [2015 ·埠高二检测蚌 ]有一台使用沟通电的电冰箱上标有额定 电压为 “220 V的”字样，这 “220 V是”指 ( ) A．沟通电压的刹时价 B．沟通电电压的最大值 C．沟通电电压的均匀值 D．沟通电电压的有效值 答案 D 分析 电器铭牌上标的额定电压没有特别说明的一律指有效值， 故 D 项正确。 4．[2015 ·盐城高二检测 ]一根电阻丝接入 100 V 的恒定电流电路 中，在 1 min 内产生的热量为 Q，相同的电阻丝接入正弦交变电流的
《红对勾》高中物理人教版选修3-2练习：5《交变电流》综合评估 Word版含答案[ 高考]
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《交变电流》综合评估限时：90分钟总分：100分答题表小题6分，共53分)1．下列提到的交流电，哪个指的不是交流电的有效值()A．交流电压表的读数 B．保险丝的熔断电流C．电容器的击穿电压 D．电动机铭牌上的额定电压2．一矩形线圈在匀强磁场里转动产生的交变电压e＝2202 sin100πt V，以下说法错误的是()A．频率是50 HzB. t＝0时，线圈平面与中性面垂直C. t＝1200s时，e有最大值D．交变电压有效值为220 V3.如图所示为汽油机中点火装置示意图，它使用的是12 V直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10 000 V的高压，开关是自动控制的，如果我们在副线圈两端要得到一个高压，应该使()A．开关总处于接通状态B．开关由接通时断开C．开关由断开时接通 D．开关总处于断开状态4．一个电热器接在10 V直流电源上消耗的电功率是P，当把它接到一正弦交变电压上时消耗的电功率为P/4，则该交流电压的最大值为()A．5 V B．7.1 VC．10 V D．12 V5.将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是()A．电路中交变电流的频率为0.25 HzB．通过电阻的电流为2 AC．电阻消耗的电功率为2.5 WD．用交流电压表测得电阻两端电压为5 V6.如图所示，两个相同的灯泡，分别接在理想变压器的原副线圈上，(灯泡电阻不随温度变化) 已知原、副线圈的匝数比n1n2＝21，电源电压为U，则()A．通过A、B灯的电流之比I A I B＝2 1B．灯泡A、B两端的电压之比U A U B＝2 1C．灯泡A、B两端的电压分别是U A＝15U，U B＝25UD．灯泡A、B消耗的功率之比P A P B＝1 17.在变电站里，经常要监测电网上的强电流，用到的器材有电流互感器．如图所示的四种有关电流互感器的连接方法中，能正确反映其工作原理的是()答案1．C交流电压表测量的为交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选项C正确．2．B由e＝2202sin100πt V可知，ω＝100π，则f＝50 Hz，A 选项说法正确；当t＝0时，感应电动势的瞬时值为零，故t＝0时线圈在中性面，B选项说法错误；当t＝1200s时，e＝220 2 V为最大值，C选项说法正确；该交变电压的有效值为220 V，D选项说法正确．3．B变压器也同样能改变变化直流电的电压，因为变化的电流通过原线圈，才能在副线圈产生感应电动势．4．B根据P＝U2R，P4＝U′2R，则U′＝U2＝5 V，交流电的最大电压U m′＝2U′＝7.1 V．故B选项正确．5．C由题意可知此交流电为正弦式交流电，其有效电动势E＝U m 2＝52V ，电阻消耗的功率P ＝E 2R ＝2.5 W ，C 选项正确；通过R 的电流I ＝E R ＝22A ，故B 选项错误；此交流电的频率f ＝25 Hz ，故A 选项错误；电压表所测电压为有效电压，应为52V ，故D 选项错误．6．C n 1n 2＝I B I A ＝21，故A 选项错误；两个完全相同的灯泡，电阻相同，则U A U B ＝I A R I B R ＝12，故B 选项错误；由U 1U 2＝n 1n 2＝2，U ＝U 1＋U A ，U 2＝U B ＝U 12，得U ＝U B 2＋2U B ＝52U B ，故U B ＝25U ，U A ＝15U ，故C 选项正确；两灯泡中电流不等，故D 选项错误． 7．A 电流互感器是测量大的交变电流的器材，其工作原理是变压器，而且是升压变压器，原线圈串联在交流线路中，故A 选项正确．———————————————————————————8.一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e ＝102sin 4πt (V)，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9．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为41，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中R t 为热敏电阻(其随温度升高电阻变小)，R 为定值电阻．下列说法正确的是()A．副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝92sin 50πt(V)B．t＝0.02 s时电压表的示数为9 VC．变压器原、副线圈中的电流之比和输入、输出功率之比均为1 4处温度升高时，电流表的示数变大，电压表的示数不变D．R10．对电容器能通交变电流的原因，下列说法正确的是() A．当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流B．当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流C．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动D．在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器二、填空题(共12分)11.如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.12．某发电厂用2.2 kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率，前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为________，要将2.2 kV的电压升高到22 kV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈匝数应该是________匝.13.为了测定和描绘“220 V40 W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电．调压变压器上有一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0～250 V之间连续变化，如图所示，画出的是调压变压器的电路图．实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材．(1)在图中完成实验电路图．(2)按实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？为什么？答案8.AB由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4π，由角速度和周期、频率的关系ω＝2πT＝2πf得到此交变电动势的频率为2 Hz，周期是0.5 s，所以选项A正确．周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错误．代入表达式t ＝0.25 s，得到e＝0，选项C错误．零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项B正确．综上所述，本题的正确选项为A、B.9．BD由题中图乙可知U1＝36 V，T＝2×10－2 s，由U1U2＝n1n2得U2＝9 V，所以副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝92 sin100πt(V)，A选项错；电压表示数为有效值，故B选项正确；由变压器原、副线圈电流关系及输入、输出功率关系知，C选项错；当R t处温度升高时R t电阻变小，U2不变，副线圈中电流I2变大，故D 选项正确．10．BD电容器实质上是通过反复充、放电来实现通电的，并无电荷流过电容器．11.2BSω2RBSR解析：线框在磁场中转动切割磁感线产生正弦式交流电，有效值E＝22BSω，由欧姆定律得I＝2BSω2R，线框从中性面开始转过π2的过程，通过导线截面的电荷量由E＝ΔΦΔt，ΔΦ＝BS，I＝ER，q＝IΔt，可得q＝BSR.12．1001 1 800解析：由于前后两次输送的电功率相等，则有IU＝I′U′，所以U′U＝II′＝101，PP′＝I2RI′2R＝100，由变压器的原理：U1U2＝n1n2，可得n1n2＝2.222＝110＝180n2，所以n2＝1 800匝．13．(1)如图．(注意：电流表外接或内接均可)(2)如果电流表外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大；如果电流表内接，电压较低段误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大．———————————————————————————三、计算题(共35分)14.如图所示，圆形线圈共100匝，半径为r＝0.1 m，在匀强磁场中绕过直径的轴OO′匀速转动，磁感应强度B＝0.1 T，角速度为ω＝300πrad/s，电阻为R＝10 Ω.(1)线圈由图示位置转过90°时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图所示，图示位置为t＝0时刻)?(3)线圈转动过程中产生的热功率多大？15．一居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100 W，使用的区间变压器匝数比为1656，恰好能使额定电压为220 V的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为250 W，若变压器输入电压仍为6 600 V，区间输电线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器，则此变压器的匝数比为多少？答案14.(1)3 A(2)i＝3sin 300πt A(3)45 W解析：(1)当从图示位置转过90°时，线圈中有最大感应电流．最大感应电动势为E m＝NBSω＝100×0.1×π×0.12×300πV＝30 VI m＝E mR＝3 A.(2)由题意知i＝I m sin ωt，即i＝3sin 300πt A.(3)感应电流的有效值I＝I m2＝32A.发热功率P＝I2R＝(32)2×10 W＝45 W.15．2209解析：未换时输电电流：I＝P总U用＝200 A输送电压U2＝n2n1U1＝240 V由ΔU＝U2－U用＝IR线，得R线＝0.1 Ω换变压器后I′＝P总′U用＝500 A线路电压损失ΔU′＝I′R线＝50 V变压器输出电压U2′＝U用＋ΔU′＝270 V变压器匝数比n1n2＝U1U2′＝2209.———————————————————————————16.如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r＝0.10 m、匝数n ＝20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝0.20πT，线圈的电阻为R1＝0.50 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的小电珠L.外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠．当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)．求：(1)小电珠中电流的峰值；(2)电压表的示数；(3)t＝0.1×10－2 s时外力F的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小电珠的功率提高，可采取什么办法(至少说出两种方法)?17.利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统．光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式，将直流电变为交流电的装置称为逆变器．(1)用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？(请简要回答)(2)有一台内阻为1 Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为14，降压变压器匝数比为41，输电线的总电阻R＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V40 W”灯6盏，若全部电灯正常发光，则①发电机输出功率多大？②发电机电动势多大？③输电效率多少？答案16.(1)0.16 A (2)1.07 V (3)0.128 N (4)提高v m 、用变压器解析：(1)由题意及法拉第电磁感应定律知道，由于线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为E m ＝nBl v ＝nB 2πr v m ，电路总电阻为R 1＋R 2，那么小电珠中电流的峰值为I m ＝nB 2πr v m R 1＋R 2＝20×0.2×2π×0.1×2π(9.5＋0.5)A ＝0.16 A. (2)电压表示数为有效值U ＝U m 2＝22I m R 2＝22×0.16×9.5 V ＝0.76 2 V ≈1.07 V .(3)当t ＝0.1×10－2 s 也就是T /4时，外力F 的大小为F ＝nB 2πrI m ＝n 2B 2(2πr )2R 1＋R 2v m＝0.128 N. (4)提高v m 、用变压器．17．(1)见解析 (2)①5 424 W ②250 V ③97%解析：(1)可以改变电压的大小以适应不同的需要；通过升压、降压在远距离输电中减少电能在输电线上的损耗，提高供电效率．所以用逆变器将直流电变为交流电，可以提高发电系统的利用率．(2)①发电机的输出功率：P出＝nP灯＋I22R而I2＝14I1＝14nI灯＝14×22×6×40220A＝6 A所以，P出＝22×6×40＋62×4＝5 424(W)．②E＝U1＋I1r，r为发电机内阻，U1＝14U2，U3＝4U4U2＝4U4＋I2R＝4×220 V＋6×4 V＝904 V；I1＝4I2所以，E＝9044V＋6×4×1 V＝250 V.③n＝P用P出＝nP灯P出＝22×6×40 W5 424 W×100%＝97%.。
【人教版】高中物理选修3-2检测：第五章《交变电流》5-2b Word版含解析
04课后提升考能1．以下说法正确的是()A．交变电流的有效值就是它的平均值B．任何交变电流的有效值都是它峰值的1 2C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为Q RD．以上说法均不正确答案 D解析交变电流的有效值不同于它的平均值，A错误；只有正弦式交变电流的有效值是它峰值的12，B错误；根据有效值定义，交变电流接在电阻R上，Q＝I2Rt，I＝QRt，C错误。
2．[2015·四川高考]小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。
矩形线圈ab边和cd 边产生的感应电动势的最大值都是e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22Ne 0 D ．有效值是2Ne 0答案 D解析 根据题意，小型发电机输出电压的峰值为E m ＝2Ne 0，A 、B 项均错误；对于正弦式交变电流，峰值与有效值E 的关系满足E ＝E m2，故有效值为2Ne 0，C 项错误，D 项正确。
3．调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的。
现将某无级调光台灯接在220 V 的正弦交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是( )A ．220 VB ．156 VC ．110 VD ．78 V答案 B解析 虽然图示电流不是正弦交变电流，根据正弦交变电流图的对称性，只要是有四分之一图线就满足最大值是有效值的2倍，根据交变电流有效值的定义有U 2R T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U m 22R T2解得：U ＝110 2 V ＝156 V ，B 对，A 、C 、D 错。
4. [2015·牡丹江高二检测](多选)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω。
从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A 。
人教版高中物理选修3-2课后习题参考答案
人教版高中物理选修3-2课后习题参考答案课后练习一第1 讲电磁感应和楞次定律1．如图17-13所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中将有感应电流产生（）A．向右做匀速运动B．向左做匀速运动C．向右做减速运动D．向右做加速运动答案：CD详解：导体棒做匀速运动，磁通量的变化率是一个常数，产生稳恒电流，那么被线圈缠绕的磁铁将产生稳定的磁场，该磁场通过线圈c不会产生感应电流；做加速运动则可以；2．磁单极子"是指只有S极或N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。
物理学家们长期以来一直用实验试图证实自然界中存在磁单极子，如题图4所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路，该回路旋转在防磁装置中，可认为不受周围其它磁场的作用。
设想有一个S极磁单极子沿abcd的轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是：A.回路中无感应电流；B.回路中形成持续的abcda流向的感应电流；C.回路中形成持续的adcba流向的感应电流；D.回路中形成先abcda流向而后adcba流向的感应电流答案：C详解：参考点电荷的分析方法，S磁单极子相当于负电荷，那么它通过超导回路，相当于向左的磁感线通过回路，右手定则判断，回路中会产生持续的adcba向的感应电流；3．如图3所示装置中，线圈A的一端接在变阻器中点，当变阻器滑片由a滑至b端的过程中，通过电阻R的感应电流的方向（）A．由c流向d B．先由c流向d，后由d流向cC．由d流向c D．先由d流向c，后由c流向d答案：A详解：滑片从a滑动到变阻器中点的过程，通过A线圈的电流从滑片流入，从固定接口流出，产生向右的磁场，而且滑动过程中，电阻变大，电流变小，所以磁场逐渐变小，所以此时B线圈要产生向右的磁场来阻止这通过A线圈的电流从滑片流入，从固定接口流出种变化，此时通过R点电流由c流向d；从中点滑动到b的过程，通过A线圈的电流从固定接口流入，从滑片流出，产生向左的磁场，在滑动过程中，电阻变小，电流变大，所以磁场逐渐变大，所以此时B线圈要产生向右的磁场来阻止这种变化，通过R的电流仍从c流向d。
人教版高中物理选修3-2 第五章 《交变电流》单元测试卷(含答案解析)
人教版高中物理选修3-2第五章交变电流》单元测试卷一、单选题（本大题共15小题）1.如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大（）A. C.2.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是（）A. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,消耗的功率变大B. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大C. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表示数变大D. 若闭合开关S,则电流表示数变大,示数变大3.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B. 该交流电的频率为50HzC. 该交流电的电压的有效值为D. 若将该交流电压加在阻值的电阻两端,则电阻消耗的功率是50W4.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可知（）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时刻起到D时刻,线圈转过的角度为弧度D. 在A和C时刻磁通量变化率的绝对值最大5.如图3所示，灯泡L1接在变压器初级电路中，灯泡L2、L3、L4接在变压器次级电路中．变压器为理想变压器，交变电流电源电压为U，L1、L2、L3、L4都是额定电压为U0的同种型号灯泡，若四个灯泡都能正常发光，则（）A. B. C. D.6.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1，R2和R3的阻值分别为3Ω，1Ω，4Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。
当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I．该变压器原、副线圈匝数比为（）A. 2B. 3C. 4D. 57.如图所示的电路中，理想变压器匝数比n1：n2=1：2，R是规格为“220V、1100W”的用电器，电表均为理想电表．当用电器正常工作时，电压表和电流表的示数分别为（）A. 110V、10AB. 110V、C. 440V、D. 440V、10A8.如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则（）A. 两次时刻线圈平面与中性面垂直B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3C. 曲线a表示的交变电动势频率为50HzD. 曲线b表示的交变电动势有效值为9.图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在原线圈两端接入一电压u=U m sinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为（）A. B. C. D.10.如图所示，理想变压器的交流输入电压，有两组副线圈，其中匝与标有“9V，9W”的灯相连，与“6V，12W”的电灯相连，且均能正常发光。
山西省康杰中学高中物理5.1交变电流同步练习8新人教版
交变电流一.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 ，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 /2B.2E m sin /2C.E m sin2D.2E m sin24、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5、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.s 1001C.s 2001D.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图5-1-7图5-1-6图5-1-57、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9、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 。
最新人教版高中物理选修3-2课后训练：5.2 描述交变电流的物理量含答案
第五章 第2节一、选择题1．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin100πt (V)。
对此电动势，下列表述正确的有( )A ．最大值是50 2 VB ．频率是100 HzC ．有效值是25 2 VD ．周期是0.02 s答案 CD解析 从中性面开始计时，交变电动势的表达式为e ＝E m sin ωt ，因e ＝50sin100πt (V)，所以最大值E m ＝50 V ，A 错误。
由ω＝2πf ＝100π rad/s 得f ＝50 Hz ，B 错误。
有效值E ＝E m2＝25 2 V ，C 正确。
T ＝1f＝0.02 s ，D 正确。
2．(多选)如图所示的(a)、(b)两图分别表示两个交流电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的( )A ．有效值B ．频率C ．最大值D ．均不一样答案 BC解析 由题图可知，两个交变电压最大值均为2 V ，周期均为0.4 s ，可知B 、C 正确。
题图(a)中电压有效值U a ＝U m2，题图(b)中电压有效值U b ＝U m ，A 错。
3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°角的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为( )A ．2∶πB ．π∶2C ．2π∶1D ．无法确定答案 A解析设转动的角速度为ω，则平均感应电动势为E＝n 2BSt＝n2BSπω＝2nBSωπ；感应电动势的最大值为E m＝nBSω，联立得EE m＝2nBSωπnBSω＝2π，故选项A正确。
4．一个按正弦规律变化的交流电的图象如图所示。
根据图象可知( )①该交变电流的频率是0.2 Hz②该交变电流的有效值是14.1 A③该交变电流的瞬时值表达式为i＝20sin(0.02t) A④在t＝T8时刻，该交变电流的大小与其有效值相等A．①②B．②④C．③④D．①③答案 B解析由图象可知T＝0.02 s，频率f＝1T＝50 Hz。
电流最大值I m＝20 A，故有效值为I＝I m2＝10 2 A。
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交变电流 同步练习
1．一矩形线圈在匀强磁场中转动，当线圈平面跟中性面重合的瞬间，下列
说法正确的是（ ）
A．电流方向改变 B．磁通量为零
C．圈中磁通量的变化率最大 D．线圈没有边切割磁感线
2．如图所示，线圈abcd绕ab和cd的中点的连线OO′
转动，OO′与匀强磁场垂直，线圈的单位长度的电阻值为定
值，为了使线圈中电流值增为原来的2倍，可采用的办法有
（ ）
A．使线圈绕cd边转动
B．使线圈的面积增为原来的2倍
C．使磁感强度和转速增加为原来的2倍
D．使磁感强度减为原来的1/2，转速增为原来的4倍
3．某交变电源的电压瞬时值表达式为62sin100ut V，则下列说法中正
确的（ ）
A．交流电压表测电源电压，示数应为62V
B．此电源给打点计时器供电，其打点时间间隔为0.02s
C．标有“6V，2W”的灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光
D．标有“6V，10uF”的电容器接在此电源上，电容器将被击穿
4．下列说法正确的是（ ）
A．电感线圈对交流具有阻碍作用的主要原因是线圈具有电阻
B．电容器对交变电流具有阻碍作用的主要原因是两极板间的绝缘体电阻很
d
c
b
a
O
O′
大
C．在交变电路中，电阻、感抗和容抗可以同时存在
D．感抗、容抗和电阻一样，交流通过它们做功时都是电能转化为内能
5．通有交变电流i =Imsinωt的长直导线OO′与断开的圆形线圈在同一个平
面内，如图所示，为使a端的电势高于b端的电势，且a、b两端的电势差Uab
逐渐减小，交流电流必须处于每个周期的（规定由O到O′为电流正方向）
（ ）
A．第一个1/4周期
B．第二个1/4周期
C．第三个1/4周期
D．第四个1/4周期
6．某交流电电压随时间的变化规律如图所示，
则此交流电的频率为_________Hz，若将该电压加在
一个电容器上，则此电容的耐压值不小于
__________V，若将该电压加在一个阻值1kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正
常工作，为了避免以外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不低于
__________A。
7．如图面积为0.02m2的矩形线圈在0.5T的匀
强磁场中转动，转动的角速度为100rad/s，线框的电
阻为2Ω，那么从图示的位置转过90°的过程中，感应
电动势的平均值等于_________V。 从图示的位置转过180°时感应电动势即时值
的大小等于_________V，转过60°时磁通量的变化率等于________Wb/s
O O′
a
b
i
a
b
c
d
O
O′
B
t/s
U/V
－200
200
0
0.01
0.02
8．单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈所在平面与磁场垂直时磁通量
为5wb，在转动过程中产生的最大感应电动势为5V，（1）线圈的转动周期为多
大？（2）感应电动势的瞬时值为2.5V时，线圈中磁通量为多大？
9．一个线圈共有N匝，总电阻为r，两端通过滑环外界一个定值电阻R，
位于线圈平面的转轴垂直于磁场方向，线圈绕轴以角速度ω匀速转动在转动过程
中穿过线圈所围成面积的磁通量的最大值为φ，求：
（1）闭合电路中电流的有效值
（2）线圈从磁通量最大值转到磁通量最小位置的过程中，通过电阻R上的
电量q
（3）外力的功率
10．如图所示矩形裸导线框长边的长度为2L，短边的长度为L。在两短边
上均接有电阻R，其余部分电阻不计。导线框一长边与x轴重合，左边的坐标x
＝0，线框内有一垂直于现框平面的磁场，磁感应强度满足关系0sin2xBBL。
一光滑导体棒AB与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R。开始时导体棒处
于x＝0处，从t＝0时刻起，导体棒AB在沿x方向的力F作用下作速度为v的
匀速运动，求：
（1）导体棒AB从x＝0到x＝2L的过程中力F随时间t的变化规律
（2）导体棒AB从x＝0到x＝2L的过程中回路产生的热量