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1、3.2交变电流的产生同步练习20212022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册一、选择题（共14题）1如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R在线圈由图示位置转过90的过程中，下列说法正确的是（）A磁通量的变化量B通过电阻R的电量C电阻R产生的焦耳热Q= (NBS)2/2RD电阻R产生的焦耳热Q= (NBS)2R/4(R+r)22一发电机产生的正弦式交流电电动势随时间变化规律如图甲所示，已知发电机线圈内阻为，外接一只电阻为的灯泡，如图乙所示，下列说法不正确的是（）A灯泡消耗的功率B每秒钟灯泡中电流方向变化
2、100次C灯泡中的最大电流值为D发电机线圈内阻产生的焦耳热3在交流电路中，交流电源电动势的有效值不变，频率可以改变，在图示电路的电键闭合时，使交流电源的频率减小，可以观察到下列论述的哪种情况 ()AA1、A2、A3的读数均不变BA1的读数不变，A2的读数增大，A3的读数减小CA1的读数增大，A2的读数不变，A3的读数减小DA1的读数减小，A2的读数不变，A3的读数增大4一正弦交流电压随时间变化的规律如图所示，由图可知()A该交流电的电压瞬时值的表达式为B在0.01s和0.03s时刻穿过线圈的磁通量最大C该交流电的电压的有效值为D若将该交流电压加在阻值为100的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W
3、5关于家庭照明电路所用的交流电，下列说法正确的是（）A电流方向每秒钟改变50次B电压最大值是220VC电压表达式为u=220sin100t（V）D耐压为220V的电容器可以直接接入使用6一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，则A该交变电动势的频率为4HzB零时刻线圈平面与磁场垂直Ct=0.25s时，e达到最大值D在1s时间内，线圈中电流方向改变100次7如图所示，在频率为f的交流电路中，当开关S依次接通R、C、L支路时，交流电流表的读数均相同，如果该交流电电压不变，而将频率加大，则下列判断中错误的是（）A接通R支路时，交流电流表的读数与原来相同B接通C支路时，交流电
4、流表的读数最大C接通L支路时，交流电流表的读数最小D接通R支路时，交流电流表的读数增大8图甲为一台小型发电机构造示意图，单匝线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示发电机线圈内阻为 0.5 ，外接灯泡的电阻为 9.5 ，则A电压表的示数为 6 VB电流方向每秒改变 50 次C若线圈从图甲所示位置开始计时，电动势的表达式为e=6sin100t（V）D在t0.01 s 的时刻，穿过线圈的磁通量为（Wb）9如图甲所示，为某品牌电热毯的简易电路，电热丝的电阻为，现将其接在的正弦交流电源上，电热毯被加热到一定温度后，温控装置P使输入电压变为图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝
5、的电阻保持不变，则保温状态下，理想交流电压表V的读数和电热毯消耗的电功率最接近下列哪一组数据A220V、100WB156V、50WC110V、25WD311V、200W10如图所示是一台发电机的模型图，面积为0.01m2的正方形线圈从中性面开始以角速度绕轴匀速转动，线圈共100匝，总电阻为2。线圈所在匀强磁场的磁感应强度大小B=T，外电路中理想二极管与电阻R串联，电流表为理想电表。则下列说法正确的是（）A电流表的示数为B在一个周期内，电阻R上产生的热量为0.4JC单匝线圈的AB边受到的安培力最大值为D在一个周期内，外力对发电机做的功为1J11如图所示，匝数为N，内阻为r的矩形线圈abcd在匀强
6、磁场中绕垂直于磁场的bc边以角速度匀速转动。该线圈中感应电动势的峰值为Em，闭合回路中两只完全相同的灯泡均能正常发光，此时它们的电阻均为R。下列说法中正确的是（）A从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e=EmcostB穿过线圈的最大磁通量为C从图中位置开始计时，四分之一周期内通过灯泡A1的电荷量为D增大角速度时，灯泡A1变暗，A2变亮12如图表示一交流电的电流随时间而变化的图像,此交流电流的有效值是()AAB10ACAD5A13手摇式发电机是实验室中常用的演示工具，如图甲所示，它可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B
7、的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度匀速转动，产生的交流电通过E、F与外电路连接，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电压表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90的过程中，下面说法正确的是（）A电压表的示数为nBSB通过灯泡的电荷量为C电灯中产生的焦耳热为D流过线圈的电流的平均值为nBSR+r14电动车的电源电压基本是稳定的48V、60V、72V，电动车是怎么实现变功率运行的呢？一位电子爱好者查询资料后发现了其中的奥秘：转动电动车转把时，电源并不是一直给电机供电的，而是由一种控制芯片采用不同的间断方式给电机供电，这样电动车就实现了以不同的功率运行。如图所示是控制芯片给电机的两种不同供电方式，
8、曲线部分视为正弦波的太周期，假设供电电压不变，图甲、图乙中电压的有效值之比为（ ）ABCD二、填空题（共4题）15一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 ，外接一只电阻为95.0 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_ J16在线圈平面_于磁感线时，线圈中没有电流，这样的位置叫_线圈平面每经过这个面一次，感应电流的方向就要改变_次线圈转动一周，感应电流的方向改变_次17如图，该电流的有效值为_A。18.如图是某学习小组在空旷的
9、场地上做“摇绳发电实验”的示意图他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流计相连摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积S2 m2，转动角速度rad/s，用电流计测得电路中电流I40 A，电路总电阻R10 ，g取10 m/s2， 2.25，则该处地磁场的磁感应强度B=_;从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转过四分之一周的过程中，通过电流计的电荷量q=_；求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热Q=_三、综合题（共4题）19如图为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，图示位置矩形线圈平行于磁感线，其
10、矩形线圈的长度ab=0.25m，宽度bc=0.20m，共有m=100匝，总电阻r=5.0，如图所示，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO逆时针转动线圈处于磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V，1.8W“的灯泡，当线圈以角速度匀速转动时，小灯泡恰好正常发光，求：（1）线圈转动的角速度；（2）从图示位置计时电动势瞬时值表达式及此时cd边电流方向；（3）线圈从图示位置转过90过程中流过灯泡的电量和线圈产生的电能20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
11、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，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）求：(1)小电珠中电流的峰值；(2)电压表的示数；(3)t=0.01s时外力F的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小灯泡的功率提高，可采取什么办法?（至少说出两种方法）21如图所示，一个边长L=10cm，匝数N=1000匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，磁感应强度B=0.50T，角速度=rad/s，外电路电阻R
12、=4.0，线圈内阻r=1.0（1）求线圈转动的周期和感应电动势的最大值；（2）写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电动势的瞬时表达式；（3）交流电压表的示数是多少？22如图所示，为一交流发电机和外接负载的示意图，发电机电枢线圈为n=100匝的正方形形线圈，边长为 L=10cm ，绕OO轴在磁感强度为B=0.5T的磁场中以角速度转动（不计一切摩擦），线圈电阻为r=1 ，外电路负载电阻为R =4试求：（1）转动过程中感应电动势的瞬时表达式；（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过角时感应电动势；（3）由图示位置转过角的过程中产生的平均感应电动势；（4）由图示位置转过角的过程中电路中交流电压表的示数； （5）由图示位置转过角的过程中电阻R中流过的电量参考答案：1D2C3D4D5C6B7D8D9B10B11B12B13C14C15 209V 100 459.8 24.216 垂直 中性面 1次 2次1718 210-5T 410-6C 7.210-9J19（1）rad/s（2），方向为从d到c；（3）0.2C；1.33J20(1) (2)(3) (4)提高、用变压器21(1) 15.7V(2) e=15.7cost（V）(3)8.88V22.（1）3.14cos2t；(2)1.57v ； (3)2.6V ； (4)1.78V； (5)0.0866C