3.1 交变电流 拓展+高考-2021-2022学年高二物理课后四维同步练（2019人教版选择性必修第二册）

第三章 第一节 交变电流 拓展+高考 一、拓展题 1.(2020·江苏·二模)在下列四幅u-t图像中,能正确反映我国居民生活所用交流电的是( ) A. B. C. D. 【答案】C 【详解】 我们日常生活中用的都是交流电,电压是220V,频率是50Hz.周期为0.02s;电压的最大值为:220V=311V,只有C正确。 故选C。 2.(2021·浙江温州·三模)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 【答案】B 【分析】 【详解】 A.线圈转到图甲和图丙位置时,磁通量最大,其变化率为零,故A正确,与题意不符; C.线圈转到图乙和图丁位置时,由楞次定律或右手定则可判定流经电阻R的电流方向相反,C正确,与题意不符; D.电热,因流经R和r的电流总相等,故R和r上产生的焦耳热之比为R:r,D正确,与题意不符; B.交流电流表指示的是交流电的有效值,而非瞬时值,故不为零,B错误与题意相符。 故选B。 3.(2013·辽宁沈阳·一模)已知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变化的图象如图甲所示,则下列说法正确的是( ) A.t=0时刻线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01s时刻的变化率达最大 C.t=0.02s时刻感应电动势达到最大 D.该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示 【答案】B 【详解】 A.t=0时刻磁通量最大,线圈位于中性面位置,故A错误; B.t=0.01s时刻磁通量为零,线圈位于垂直中性面的位置,电动势最大,磁通量的变化率最大,故B正确; C.t=0.02s时刻磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零,故C错误; D.感应电动势与磁通量的变化率成正比,电动势随时间变化的图象为正弦曲线,D错误. 4.(2019·北京房山·一模)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示.下列说法中正确的是( ) A.时刻线圈在中性面位置 B.线圈产生的感应电动势达到最大 C.时线圈磁通量的变化率为零 D.时线圈产生的感应电动势为零 【答案】D 【详解】 A.t=0时刻,磁通量为零,则线圈在与中性面垂直的位置,选项A错误; B.t=0.01s时磁通量最大,磁通量的变化率为零,则线圈产生的感应电动势为零,选项B错误; C.t=0.02s时线圈磁通量为零,此时磁通量的变化率最大,选项C错误; D.t=0.03s时线圈磁通量最大,磁通量的变化率为零,则产生的感应电动势为零,选项D正确. 5.(2022·广东高州·二模)如图所示,KLMN是一个竖直的矩形导线框,全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,MN边水平,线框绕某竖直固定轴以角速度ω匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角达到30°的时刻(图示位置),导线框中产生的瞬时电动势e的大小和线框此时电流的方向分别为(已知线框按俯视的逆时针方向转动)( ) A.BSω,电流方向为KNMLK B.BSω,电流方向为KNMLK C.BSω,电流方向为KLMNK D.BSω,电流方向为KLMNK 【答案】B 【详解】 MN边与磁场方向成时,感应电动势为, 由右手定则可知电流方向为KNMLK。 故选B。 6.(2021·北京朝阳·一模)如图所示,(甲)→(乙)→(丙)→(丁)→(甲)过程是交流发电机发电的示意图,线圈的ab边连在金属滑环K上,cd边连在金属滑环L上,用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上,线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为ω,转动过程中电路中的最大电流为Im。下列选项正确的是( ) A.在图(甲)位置时,线圈中的磁通量最大,感应电流为零 B.从图(乙)位置开始计时,线圈中电流i随时间t变化的关系式为 C.在图(丙)位置时,线圈中的磁通量最大,磁通量的变化率也最大 D.在图(丁)位置时,感应电动势最大,cd边电流方向为c→d 【答案】A 【分析】 【详解】 A.在图(甲)位置时,线圈中的磁通量最大,感应电流为零,A正确; B.从图(乙)位置开始计时,线圈中电流i随时间t变化的关系式为,B错误; C.在图(丙)位置时,线圈