课堂小练(12) 交变电流-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册人教版（2019）

课堂小练(十二)　交变电流 基本素养练 1.如图所示的各图像中表示交变电流的是 (　　) 解析　B、C两图像中，虽然电流大小随时间做周期性变化，但电流方向不变，故不是交变电流。A图中电流的方向没发生变化，不是交变电流。D图中，从图上看图线分布在t轴两侧，电流的大小、方向均做周期性变化，是交变电流，故D项正确。 答案　D 2.关于交流发电机和直流电动机，下列说法正确的是 (　　) A.发电机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把机械能转化为电能 B.电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能 C.发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能 D.电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能 解析　交流发电机是利用电磁感应现象原理制成的，工作时把机械能转化为电能，A、C两项错误;电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能，B项正确，D项错误。 答案　B 3.(多选)如图所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，绕对称轴OO'匀速转动，角速度为ω。空间中只有OO'左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。下列说法中正确的是 (　　) A.线圈中电动势的最大值为NBL2ω B.线圈中电动势的最大值为NBL2ω C.在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流 D.当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为BL2 解析　线圈中电动势的最大值Em=NBL2ω，A项错误，B项正确;在线圈转动的过程中，线圈始终有一半在磁场中运动，不会有一半时间没有电流，C项错误;线圈在题图所示位置时，穿过线圈的磁通量为BL2，D项正确。 答案　BD 4.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图可知 (　　) A.在A、C时刻线圈处于中性面位置 B.在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零 C.从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π D.若从O时刻到D时刻经过0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次 解析　A、C时刻感应电流最大，线圈位置与中性面垂直，B、D时刻感应电流为零，线圈处于中性面，此时磁通量最大，A、B两项错误;从A时刻到D时刻线圈转过的角度为，C项错误;若从O时刻到D时刻经过0.02 s，即线圈转动一周用时0.02 s，在一个周期内电流方向改变2次，则在1 s内交变电流的方向改变×2=100次，D项正确。 答案　D 5.一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图像中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是 (　　) 解析　发电机中的磁场为辐向磁场，因而在任何时刻均与导体垂直切割，故A、B两项错误;当线框经过竖直面后，电流方向改变，则C项错误，D项正确。 答案　D 6.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. B. C.2π D.π 解析　线圈从中性面转过180°过程中，磁通量的变化为ΔΦ=Φ2-Φ1=BS-(-BS)=2BS，平均感应电动势===，最大感应电动势Em=NBSω，则平均感应电动势和最大感应电动势之比为，B项正确。 答案　B 7.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法不正确的是 (　　) A.t=0.01 s时穿过线框的磁通量最大 B.该线圈转动的角速度大小为π rad/s C.该交变电动势的瞬时值表达式为e=22sin(100πt) V D.线框平面与中性面的夹角为45°时，电动势瞬时值为22 V 解析　由题图知，t=0.01 s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，故A项正确;该线圈转动的角速度大小为ω==100π rad/s，故B项错误;当t=0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=Emsin ωt=22sin(100πt) V，故C项正确;线框平面与中性面的夹角为45°时，电动势瞬时值为e=Emsin 45°=22 V，故D项正确。 答案　B 能力提升练 8.如图甲为一交流发电机的示意图，匀强磁场磁感应强度为B，匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕垂直于匀强磁场的轴OO'做角速度为ω的匀速转动，矩形线圈在转动中始终保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。如图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是 (　　) A.电流表的示数值为 B