高中沪科版 (2019)第3章 交变电流的产生与输送3.1 交变电流的产生当堂检测题

3.1交变电流的产生基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，是交流发电机的发电过程，线圈的AB边和CD边分别连在金属滑环K和L上，电刷E和F分别压在滑环K和L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。两磁极之间的磁场视为匀强磁场，A为理想交流电流表，R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。在线圈绕OO'轴逆时针匀速转动的过程中（甲、丙位置线圈平面竖直，乙、丁位置线圈平面水平），下列说法错误的是（　　）

A．线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量的变化率为零

B．线圈转到图甲和图丙位置时，交流电流表的示数为零

C．线圈转到图乙和图丁位置时，流经电阻R的电流方向相反

D．线圈转动一周，R和r上产生的焦耳热之比为R：r

2．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化图象如图所示，则(　　)

A．在t＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大

B．在0～2×10－2s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零

C．在t＝2×10－2s时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大

D．在t＝1×10－2s时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大

3．如图所示，矩形闭合线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向的转轴OO′以恒定的角速度转动，当线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时（  ）

A．穿过线圈的磁通量最小 B．线圈中的感应电流为零

C．线圈中的感应电动势最大 D．AB边所受的安培力最大

4．一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势随时间t的变化规律如图所示，下列说法是正确的是 （　　）

A．线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次

B．t2时刻穿过线圈的磁通量变化率为零

C．t=0时刻，线圈处于中性面位置

D．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零

5．闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈处于中性面时（　　）

A．线圈平面与磁感线平行

B．通过线圈的电流为零，电流方向发生改变

C．线圈磁通量的变化率达到最大值

D．线圈中的感应电动势达到峰值

6．矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，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，线框中的感应电动势最大

C．每当线框经过中性面时，感应电流方向不改变

D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度不为零

7．对于正弦式交流电，下列说法正确的是（     ）

A．电流在一周期内方向改变一次，大小随时间变化

B．电流在一周期内方向改变二次，大小随时间变化

C．线圈在中性面时穿过线圈的磁通量最大，电动势最大

D．线圈在垂直于中性面的位置磁通量为零，电动势为零

8．闭合线圈在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，下列情况中不能产生交流电的是(      )

A． B． C． D．

9．如图甲至丁是交流电发电过程的示意图，图中只示意了一匝线圈，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接．线圈沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，线圈的面积为S，磁场可视为水平向右的匀强磁场，磁感应强度为B，电路的总电阻为R、以下说法中正确的是（   ）

A．由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向为A→B→C→D→A

B．由丙转到丁的过程中，线圈中的电流方向为A→B→C→D→A

C．转到丙位置时，穿过线圈的磁通量为零

D．转动一圈的过程中，线圈产生的电能为

10．一闭合矩形线圈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 （ ）

A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大

B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变

C．t2、t4时刻线圈cd边受到的安培力为零

D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小

11．关于物理概念的定义所体现的思想方法，下列叙述正确的是（　　）

A．交变电流的有效值体现了等效思想

B．平均速度的概念体现了极限思想

C．电阻的概念体现了控制变量思想

D．重心的概念体现了理想模型思想

12．如图所示是实验室的手摇发电机给小灯泡供电的装置示意图．在匀速转动手柄的过程中，小灯泡会周期性的闪亮．以下判断正确的是

A．图示位置线框中产生的感应电动势最大

B．若增大手摇发电机的转速，灯泡亮度将不变

C．若增大手摇发电机的转速，灯泡闪亮的频率将变大

D．小灯泡周期性闪亮的主要原因是电路接触不良

13．如图所示，是交流发电机的示意图，某时刻，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是（　　）

A．图示位置磁通量为零

B．图示位置，电流表的示数为零

C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化

D．用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好

14．一闭合矩形线圈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（甲）所示的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量Φ随时间的变化规律如图（乙）所示．下列说法正确的是（  ）

A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大  

B．t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变

C．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 

D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小

15．如图所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈ABCD，AB边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连。金属滑环L、交流电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联。现使矩形线圈以恒定角速度绕过BC、AD中点的轴从与磁感线平行的位置开始旋转，下列说法中正确的是（　　）

A．线圈位于图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率也为0

B．线圈位于图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为0，但磁通量的变化率最大

C．线圈从图中所示的位置转过90°时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大

D．线圈从图中所示的位置转过90°时，流经定值电阻R的电流最大

二、填空题（共4题）

16．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在中性面时，通过线圈的磁通量最大。（______）

17．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像，如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则

(1)电压表V的示数为___________

(2)电路中的电流方向每秒钟改变___________次

(3)灯泡实际消耗的功率为___________ W

(4)发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为___________ J

18．当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量_____，线圈中的电流_____，且线圈平面经过中性面时，____________就发生改变，故线圈转动一周电流方向改变_______。

19．示波器面板如图所示，图甲图为一信号源。

（1）若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形（正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图像如图乙所示），应将信号源的a端与示波器面板上的___________接线柱相连，b端与___________接线柱相连。

（2）若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的___________旋钮；要使此波形横向展宽，应调节___________旋钮。

三、综合题（共4题）

20．下图所示的是交流发电机模型。采取哪些措施可以使它产生的电动势增大？

21．下列各情况中，线圈都以角速度绕图中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。

22．矩形线圈abcd绕轴在匀强磁场中转动，如图所示，请定性分析线圈平面与磁感线平行时穿过线圈的磁通量及磁通量的变化率；当线圈平面与磁感线垂直时又如何？

23．在下图中，设矩形导电线圈的AB边长，线圈在磁感应强度的匀强磁场中匀速转动，AB边和CD边的线速度均为。求导电线圈平面跟磁感线平行时，线圈中产生的感应电动势。若导电线圈与外电路连接后，全电路的总电阻，则线圈在上述位置时电路中电流的瞬时值为多大？

参考答案

1．B

2．D

3．B

4．A

5．B

6．B

7．B

8．B

9．B

10．B

11．A

12．C

13．D

14．C

15．B

16．正确

17．209V    100    459.8    24.2   

18．最大    为零    电流方向    两次   

19．Y输入    地    竖直位移    X增益   

20．

根据

可以通过增大线圈匝数、增大磁场强度、增大线框面积、增大转动角速度等措施使它产生的电动势增大。

21．

产生交表电流的条件是线圈绕垂直于匀强磁场的转轴做匀速圆周运动。左上图，转轴与磁场平行，线圈在转动的过程中，线圈里始终没有磁通量，没有感应电流；右上图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流；左下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流，右下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流。

22．

当线圈平面与磁感线平行时，，而两条长边正好垂直切割磁感线，故此时线圈中感应电动势E最大；又，故此时磁通量的变化率最大；当线圈平面与磁感线垂直时，最大，此时两条长边的转动方向刚好与磁感线平行，不切割磁感线，所以，又，故此时磁通量的变化率（注意：磁通量的变化率的大小等于单匝线圈产生的感应电动势的大小，与线圈匝数n无关）。

23．1V；5A