3.1 交变电流（培优考点练）物理人教版选择性必修第二册

1．交变电流 素养提升练 创新拓展练 素养提升练 1．以下四幅图所示的实验中，属于著名的奥斯特实验的是（　　） A． B． C． D． 2．以下各个选项所示的电流，属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 3．下列图像中不属于交变电流的是（    ） A． B． C． D． 4．下图为某风力发电机内部简化图，两磁极间存在匀强磁场。发电期间，风力驱动线圈绕着虚线轴匀速转动，某时刻线圈位于图中所示位置，下列说法正确的是（　　） A．该时刻线圈处于中性面 B．该时刻线圈磁通量变化率为零 C．若该时刻电流方向从a到b，可知线圈顺时针转动 D．当线圈再转过时，流经线圈的电流为零 5．如图所示是一款高空风车的发电模块原理图，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，某时刻发电机线圈ab恰与磁场方向平行，则（　　） A．风速增大，线圈ab产生的感应电动势不变 B．风速增大，线圈ab产生的感应电动势减小 C．该时刻线圈磁通量的变化率最大 D．该时刻线圈磁通量的变化率最小 6．中性面的特点：穿过线圈的磁通量________，（填“最大”或“为零”）磁通量的变化率_____，（填“最大”或“为零”），感应电动势_______，（填“最大”或“为零”），电流的方向_______改变（填“发生”或“不发生”）。. 7．有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板摆动，从而驱动发电机转子线圈转动。若线圈逆时针转动，图示时刻线圈平面与磁场方向平行，则此时线圈产生的感应电动势__________（填“最小”或“最大”），端电势__________（填“低于、等于”或“高于”）端电势。 8．如图所示，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，则t1时刻线圈中产生的感应电动势________（填“最大”或者”为零”），t2时刻线圈感应电流的方向__________（填“改变”或者“不改变”）。 创新拓展练 9．浮桶式发电灯塔可以利用波浪发电。如图所示，浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向做简谐运动，线圈始终处于磁体产生的方向沿半径向外的水平辐射磁场中。则（　　） A．线圈中产生的电流是恒定电流 B．线圈中电流频率小于浮桶振动频率 C．线圈向上运动时，俯视线圈电流为顺时针方向 D．灯泡中电流最大时，线圈处于简谐运动的平衡位置 10．如图甲所示，一矩形线圈处于匀强磁场中，线圈绕过、中点的轴以角速度顺时针匀速转动。0时刻线圈平面与磁场的夹角为，截面图如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．该时刻线圈中的电流方向为 B．时，线圈处于中性面 C．时，线圈中的电流最大 D．时，通过线圈的磁通量最大 11．电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来达到减速目的，车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。某时刻磁极转到图示位置。下列说法正确的是（　　） A．该时刻线圈中电流最大 B．线圈中产生的电流是正弦交流电 C．磁极再转过90°时，电流方向改变 D．磁极再转过90°时，电流方向由Q指向P 12．如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最小 D．线圈中电流方向为d→c→b→a 13．如图甲所示为交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，图乙所示为通过线圈的磁通量随时间t的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．t1、t3时刻线圈处于中性面 B．t2、t4时刻线圈中感应电动势为零 C．线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率最大 D．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为 A→B→C→D→A 14．如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为________末，此时穿过线圈的磁通量________（填最大，最小或零。下同），流过线圈的电流为________。在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是________。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1．交变电流 素养提升练 创新拓展练 素养提升练 1．以下四幅图所示的实验中，属于著名的奥斯特实验的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．是奥斯特发现的电流周围存在着磁场，为电流的磁效应，故A正确； B．是在匀强磁场中探究影响通电导线受力的因素，不是奥斯特实验，故B错误； C．是导体棒运动切割磁感线产生感应电流的实验，不是奥斯特实验，故C错误； D．是线圈转动会切割磁感线产生感应电流，不是奥斯特实验，故D错误。 故选A。 2．以下各个选项所示的电流，属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】判断电流是交流还是直流，要看其方向是否随时间周期性变化。选项C中，电流的大小和方向均不变；选项AD中，尽管电流大小随时间周期性变化，但其方向不变，仍是直流，故只有B正确。 故选B。 3．下列图像中不属于交变电流的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】ABC．交变电流的方向随时间做周期性变化，三个图中电流均为交变电流；故ABC错误； D．图中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变，是直流电，不是交变电流，故D正确。 故选D。 4．下图为某风力发电机内部简化图，两磁极间存在匀强磁场。发电期间，风力驱动线圈绕着虚线轴匀速转动，某时刻线圈位于图中所示位置，下列说法正确的是（　　） A．该时刻线圈处于中性面 B．该时刻线圈磁通量变化率为零 C．若该时刻电流方向从a到b，可知线圈顺时针转动 D．当线圈再转过时，流经线圈的电流为零 【答案】D 【详解】AB．该时刻线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为0，但线圈磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大，不是处于中性面，故AB错误； C．若该时刻电流方向从a到b，图中磁场方向向左，对ab边根据右手定则可知，ab边向下运动切割磁感线，则线圈逆时针转动，故C错误； D．当线圈再转过时，线圈平面与磁场方向垂直，线圈处于中性面，流经线圈的电流为零，故D正确。 故选D。 5．如图所示是一款高空风车的发电模块原理图，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，某时刻发电机线圈ab恰与磁场方向平行，则（　　） A．风速增大，线圈ab产生的感应电动势不变 B．风速增大，线圈ab产生的感应电动势减小 C．该时刻线圈磁通量的变化率最大 D．该时刻线圈磁通量的变化率最小 【答案】C 【详解】AB．风力增大，风车转动得越快，则线圈ab的角速度越大，根据可知感应电动势变大，故AB错误; CD．由图可知，该时刻线圈磁通量为零，但磁通量的变化率最大，故C正确, D错误。 故选C。 6．中性面的特点：穿过线圈的磁通量________，（填“最大”或“为零”）磁通量的变化率_____，（填“最大”或“为零”），感应电动势_______，（填“最大”或“为零”），电流的方向_______改变（填“发生”或“不发生”）。. 【答案】 最大 为零 为零 发生 【详解】[1]中性面的特点：穿过线圈的磁通量最大，此时磁场方向和线圈平面垂直 [2]磁通量的变化率为零 [3]感应电动势为零 [4]电流的方向发生改变。 7．有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板摆动，从而驱动发电机转子线圈转动。若线圈逆时针转动，图示时刻线圈平面与磁场方向平行，则此时线圈产生的感应电动势__________（填“最小”或“最大”），端电势__________（填“低于、等于”或“高于”）端电势。 【答案】 最大 高于 【详解】[1][2]因此时线圈平面与磁场方向平行，则此时线圈产生的感应电动势最大，由右手定则可知，线圈中产生的感应电流为（俯视）逆时针方向，即端电势端电势。 8．如图所示，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，则t1时刻线圈中产生的感应电动势________（填“最大”或者”为零”），t2时刻线圈感应电流的方向__________（填“改变”或者“不改变”）。 【答案】 为零 不改变 【详解】[1]t1时刻通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率等于零，则电动势为0； [2]t2时刻磁通量为零，线圈转到与中性面垂直位置处，此时电动势最大，电流方向不变。 创新拓展练 9．浮桶式发电灯塔可以利用波浪发电。如图所示，浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向做简谐运动，线圈始终处于磁体产生的方向沿半径向外的水平辐射磁场中。则（　　） A．线圈中产生的电流是恒定电流 B．线圈中电流频率小于浮桶振动频率 C．线圈向上运动时，俯视线圈电流为顺时针方向 D．灯泡中电流最大时，线圈处于简谐运动的平衡位置 【答案】D 【详解】A．线圈做简谐运动，速度的大小、方向都随时间周期性变化，因此感应电流的大小、方向也周期性变化，是交变电流，不是恒定电流，故A错误； B．线圈随浮桶一起运动，感应电流的周期性变化和浮桶振动完全同步，电流频率等于浮桶的振动频率，故B错误； C．根据右手定则判断：磁场沿径向向外，线圈向上运动时，对线圈任意位置的导线，可得感应电流方向为俯视逆时针，故C错误； D．感应电动势 简谐运动中，线圈经过平衡位置时速度最大，因此感应电动势最大，灯泡中电流最大，故D正确。 故选D。 10．如图甲所示，一矩形线圈处于匀强磁场中，线圈绕过、中点的轴以角速度顺时针匀速转动。0时刻线圈平面与磁场的夹角为，截面图如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．该时刻线圈中的电流方向为 B．时，线圈处于中性面 C．时，线圈中的电流最大 D．时，通过线圈的磁通量最大 【答案】C 【详解】A．根据右手定则可知，该时刻线圈中的电流方向为，故A错误； BCD．线圈在时间内转过的角度，0时刻线圈平面与磁场的夹角为，则时线圈与磁场方向平行，不在中性面，此时线圈中的电流最大，磁通量最小，故BD错误，C正确； 故选C。 11．电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来达到减速目的，车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。某时刻磁极转到图示位置。下列说法正确的是（　　） A．该时刻线圈中电流最大 B．线圈中产生的电流是正弦交流电 C．磁极再转过90°时，电流方向改变 D．磁极再转过90°时，电流方向由Q指向P 【答案】D 【详解】A．该时刻线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量最大，感应电动势为0，线圈中电流为0，故A错误； B．因车轮减速运动，则线圈减速转动，则线圈中产生的电流不是正弦交流电，故B错误； C．磁极再转过90°时，电流方向不改变，故C错误； D．磁极再转过90°时，电流方向由Q指向P，故D正确。 故选D。 12．如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最小 D．线圈中电流方向为d→c→b→a 【答案】D 【详解】A．中性面是垂直于磁感应强度，题中该位置与中性面垂直，故A错误； BC．在题中该位置，线框切割磁感线的速度最快，其瞬时感应电动势最大，磁通量变化率最大，故BC错误； D．根据楞次定律，线圈中电流方向为d→c→b→a，故D正确。 故选D。 13．如图甲所示为交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，图乙所示为通过线圈的磁通量随时间t的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．t1、t3时刻线圈处于中性面 B．t2、t4时刻线圈中感应电动势为零 C．线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率最大 D．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为 A→B→C→D→A 【答案】AC 【详解】A．由图乙知线圈在、时刻，穿过线圈的磁通量最大，故t1、t3时刻线圈处于中性面处，故A正确； B．根据图乙，由交流发电机工作原理可知，在、时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，则线圈中产生的感应电动势最大，故B错误； C．线圈转到图甲所示位置时，穿过线圈中的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，故C正确； D．线圈ABCD逆时针方向转动，根据右手定则可判断当线圈转动到图甲所示位置时，感应电流方向为D→C→B→A→D，故D错误。 故选AC。 14．如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为________末，此时穿过线圈的磁通量________（填最大，最小或零。下同），流过线圈的电流为________。在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是________。 【答案】 0.04s 最大 0 与中性面垂直 【详解】[1]线圈在中性面位置时，电动势为0，故在第一周期时间内，线圈转到中性面的时刻为0.04s； [2][3][4]中性面位置与磁感线相互垂直，则此时穿过线圈的磁通量最大；流过线圈的电流为0；在0.02s末时刻，此时电动势最大，则线圈在磁场中的位置与中性面垂直。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $