2022-2023学年鲁科版选择性必修第二册3-2交变电流的产生课时提升作业3含解析

2022-2023学年鲁科版（2019）选择性必修第二册3.2交变电流的产生课时提升作业3（含解析）一、单选题1．如图所示，边长的正方形线圈abcd，其匝数，总电阻，外电路的电阻R=8Ω，ab边的中点和cd边的中点的连OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B=1T，若线圈从图示位置开始计时，以角速度绕OO′轴匀速转动。则以下判断中正确的是（）A．在时刻，磁场穿过线圈的磁通量最大B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为C．从时刻到时刻，通过电阻R的电荷量D．从时刻到时刻，电阻R上产生的热量为2．如图所示，一正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，沿观察，线圈逆时针转动，已知匀强磁场的磁感应强度为，线圈匝数为，边长为，总电阻为，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时（）A．线圈中感应电流方向为 B．线圈中感应电流为C．穿过线圈的磁通量的变化率为 D．线圈边所受的安培力的大小为3．如图甲所示为交流发电机的示意图，线圈电阻，外接的电阻和交流电流表，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势如图乙所示。下列说法正确是（）A．时线圈平面位于中性面B．时电流表示数为零C．电阻R消耗的电功率为D．线圈从图甲所示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量约为4．关于交变电流的有效值和最大值，下列说法正确的是（）A．正弦交变电流电压的有效值B．任何形式的交变电流的有效值和最大值都存在关系C．照明电压220V、动力电压380V，指的都是交变电流的有效值D．交流电压表和交流电流表测量的都是交变电流的最大值5．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的正弦式交变电流的瞬时值表达式为e=Esinωt。若保持其他条件不变，使线圈匝数增加1倍，则电动势的变化规律为（）A．e=Esinωt B．e=Esin2ωt C．e=2Esinωt D．e=2Esin2ωt6．一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内并与磁场方向垂直，产生的交变电压u随时间t变化关系如图所示，则（）A．时，线圈处于中性面位置B．该交变电压有效值是C．该交流电经过电子电路处理可以变为直流电D．该交流电频率是7．图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示，发电机线圈内阻为10，外接一只电阻为90的灯泡，不计电路的其他电阻，则（）A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直B．每秒钟内电流方向改变100次C．灯泡两端的电压为22VD．1s内灯泡消耗的电能为4.84J8．如图所示，电阻为r的单匝矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。匀强磁场的磁感应强度为B，时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（）A．滑片P下滑时，电压表的读数不变B．图示位置线圈中的感应电动势最大C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为D．1s内流过R的电流方向改变次9．如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发动机线圈内电阻为，外接灯泡的电阻为，则（）A．在的时刻，穿过线圈磁通量为零B．瞬时电动势的表达式为C．电路中的电流方向每秒改变50次D．灯泡的电功率为3.6W10．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．线圈中磁通量最大时，感应电动势为零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不改变D．线圈通过中性面时，磁通量为零11．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数，横截面积，螺线管导线电阻，外接灯泡电阻。沿轴线穿过螺线管磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，则流经小灯泡电流的有效值为（）A．A B．A C．3A D．4A12．如图是一交变电流的i—t图像，则该交变电流的有效值为（）A．4A B．A C．A D．A二、多选题13．如图所示为某种发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，矩形线圈的匝数为n，面积为S，电阻为r。线圈两端有两个彼此绝缘的半圆金属环可随线圈一起转动。P、为一对固定不动的电刷，可分别与两半圆金属环接触，两个电刷间接有阻值为R的电阻，其余电阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω逆时针匀速转动。从图所示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法正确的是（）A．时刻，穿过线圈的磁通量为零，线圈产生的感应电动势也为零B．通过电阻R上的电流瞬时值表达式为C．线圈每转动一周，通过电阻R上的电流方向改变两次D．通过电阻R的电流的有效值为14．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，电路中的电流表为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动。已知R=1Ω，线圈电阻0.5Ω，共100匝。从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（）A．0.01s时，线圈平面与磁场方向平行B．0.01s时，穿过线圈的磁通量为WbC．0.005s时，电流表的示数为10AD．电阻的功率为200W15．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=0.10m、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T，线圈的电阻为，它的引出线接有的小电珠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），下列说法不正确的是（）A．电动势的峰值为0.8VB．0.02时电压表的示数为0C．t=0.01s时外力F=D．在其他条件不变的情况下，增加线圈运动速度v随时间t变化的频率可以提高灯泡的功率三、解答题16．如图，匀强磁场的磁感应强度T，边长为L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动。ω=2πrad/s，外电路电阻R=4Ω。求：（1）线圈产生的感应电动势的最大值；（2）交流电压表的示数；（3）线圈转动一周在电阻R上产生的热量；（4）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过30°角的过程中产生的平均感应电动势。17．如图所示交流发电机的矩形线圈中，、、匝数匝、线圈电阻，外电阻。线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。（1）求产生感应电动势的最大值；（2）若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式；（3）从图示位置起，转过90°过程中，通过线圈横截面的电荷量为多少？参考答案1．C【解析】【详解】A．线圈的周期为在时刻，线圈从图示位置转过，磁场穿过线圈的磁通量最小。故A错误；B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为又联立，可得故B错误；C．从时刻到时刻，通过电阻R的电荷量故C正确；D．从时刻到时刻，电阻R上产生的热量为故D错误。故选C。2．B【解析】【详解】A．线框转至图示位置瞬间，穿过磁通量在减少，根据楞次定律知，感应电流的方向为，故A错误；B．线圈中的感应电动势为则线圈中的感应电流为故B正确；C．图示时刻、两边垂直切割磁感线，线圈产生的感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，故C错误；D．根据，可得线圈边所受的安培力的大小为故D错误。故选B。3．D【解析】【详解】A．由图乙可知，时感应电动势最大，所以线圈平面垂直中性面，故A错误；B．电流表示数为电流的有效值，所以时电流表示数不为零，故B错误；C．感应电动势的有效值为则电路中的电流为电阻R消耗的电功率为故C错误；D．图示位置穿过线圈的磁通量最大，则线圈从图甲所示位置转过的过程中，产生的感应电动势的平均值为感应电动势的最大值为则通过电阻R的电荷量约为故D正确。故选D。4．C【解析】【详解】AB．根据有效值的定义，只有正弦交流电压的有效值与最大值之间才是的关系，其它交流电没有这样的关系，故AB错误；C．机器铭牌上所标注的值、生活中通常所说的值都是指有效值，“照明电压220V、动力电压380V”指的都是有效值，故C正确；D．交流电压表和交流电流表，测的是交流电的有效值，不是最大值，故D错误。故选C。5．C【解析】【详解】由电动势的最大值E=nBωS可知，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2E，电动势的变化规律为e=2Esinωt故C正确，ABD错误。故选C。6．C【解析】【详解】D．由图可知，该交流电的周期为0.04s，故频率为25Hz，D错误；A．时，交变电压达到最大值，此时线圈平行于磁场，即与中性面垂直，A错误；B．该正弦交流电的峰值为10V，故有效值为B错误；C．该交流电经过电子电路处理可以变为直流电，C正确。故选C。7．B【解析】【详解】A．由图乙电动势随时间变化的正弦规律图像可知，计时起点电动势为零，即线圈从中性面开始计时，故A错误；B．由图乙可知，电动势变化周期为故频率为即每秒内电流方向改变100次，故B正确；C．电动势有效值为所以灯泡两端电压为故C错误；D．1s内灯泡消耗的电能为故D错误。故选B。8．C【解析】【详解】A．滑片P下滑时，外电阻增大，总电阻增大，而感应电动势的有效值不变，所以总电流减小，故内电压减小，所以外电压增大，即电压表的读数变大，故A错误；B．图示位置穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，故B错误；C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为故C正确；D．一个周期内线圈2次通过中性面，电流方向改变2次，交流电的频率为，所以1s内流过R的电流方向改变次，故D错误。故选C。9．B【解析】【详解】A．由乙图可知在的时刻，发动机线圈电动势为零，即此时线圈处于平衡位置，穿过线圈磁通量为最大值，故A错误；B．由乙图可知电动势的峰值为又所以瞬时电动势的表达式为故B正确；C．正弦交流电的一个周期内，电流方向改变两次，由乙图可知，每秒的周期数为可知电路中的电流方向每秒改变100次，故C错误；D．根据闭合电路欧姆定律，可得又灯泡的电功率为联立，可得故D错误。故选B。10．A【解析】【详解】AD.线圈通过中性面时，线圈中磁通量最大时，感应电动势为零，故A正确，D错误；BC.线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势的方向就改变一次，故BC错误。故选A。11．B【解析】【详解】根据法拉第电磁感应定律，可得结合乙图，可得0~0.2s和0.2s~0.3s，螺旋管产生感应电动势分别为又则0~0.2s和0.2s~0.3s，螺旋管产生感应电流分别为设流经小灯泡电流的有效值为I，根据电流的热效应，可得解得故选B。12．B【解析】【详解】根据有效值的定义得解得故ACD错误，B正确。故选B。13．CD【解析】【详解】A．由题图知时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律知线圈产生的感应电动势最大，故A错误；B．线圈从与中性面垂直的面开始计时，所以电阻R上的电流瞬时值表达式为故B错误；C．依题意，线圈转动一周，产生余弦交流电，则通过电阻R上的电流方向改变两次，故C正确；D．通过电阻R的电流的有效值为故D正确。故选CD。14．AC【解析】【详解】AB．0.01s时，线圈中感应电流最大，感应电动势最大，则线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，故A正确，B错误；C．感应电流的有效值为由于电流表示数为有效值，则电流表的示数一直为10A，故C正确；D．电阻的功率为故D错误。故选AC。15．ABD【解析】【详解】A．由法拉第电磁感应定律可知，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带入数据可计算得故A错误，符合题意；B．电路总电阻为，则小灯泡中电流的峰值为电压表的示数为外电压的有效值故B错误，符合题意；C．t=0.01s时外力大小等于安培力大小故C正确，不符合题意。D．在其他条件不变的情况下，增加线圈运动速度v随时间t变化的频率不能改变感应电动势和感应电流的有效值，所以不能提高灯泡的功率，故D错误，符合题意。故选ABD。16．（1）；（2）；（3）0.64J；（