3.2交变电流的描述 同步练习（含答案）2022-2023学年高二上物理人教版（2019）选择性必修第二册

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1、 3.2 交变电流的描述交变电流的描述 一、选择题： 1、下列关于交变电流的说法正确的是( ) A.若交变电流的峰值为 5 A,则它的最小值为-5 A B.用交流电流表测交变电流时,指针来回摆动 C.我国工农业生产和生活用的交变电流频率为 50 Hz,故电流方向每秒改变 100 次 D.正弦式交变电流i=20sin 10t(A)的峰值为 20 A,频率为 100 Hz 2、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交流电动势的最大值和周期分别变为（） A200 V 0.08 s B25 V 0.04 s C50 V 0.08 s D50

2、V 0.04 s 第 2 题 第 3 题 3、如图是某交流发电机输出的交变电压的图像，根据图像可以判定此交变电压（ ） A频率为 5Hz B周期为 0.1s C将标有“12V、3W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光 Dt=0.05s 时刻，发电机的线圈刚好转至中性面 4、如图甲为小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，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规律如图乙所示。已知发电机线圈的内阻为 2，外接灯泡的电阻为 38，其它电阻不计，下列说法不正确的是（ ） At=510-3s 时穿过线圈的磁通量最小 B1s 内线圈中的电流方向改变 50 次 C灯泡两端的电

3、压为 19V D00.02s 内回路中产生的热量为 0.2J 5、匝数为 100 的线圈通过如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分),单匝线圈电阻r=0.02 ,则在 010 s 内线圈产生的焦耳热为( ) A.80 J B.85 J C.90 J D.125 J 第 5 题 第 6 题 6、一个 10 的电阻，它两端的电压u随时间t的变化规律如图所示，则（ ） A流过电阻的最大电流是 22A B用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数为 311V C电阻消耗的功率为 4840W D在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是 96.8J 7、小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线

4、圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图所示，单匝矩形线圈的ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压（ ） A峰值是e0 B峰值是 2e0 C有效值是2e0 D有效值是22Ne0 第 7 题 第 8 题 8、在匀强磁场中,一个 100 匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为 2 ,则( ) A.t=0 时,线圈平面平行于磁感线 B.t=1 s 时,线圈中的电流改变方向 C.t=1.5 s 时,线圈中的感应电动势最大 D.一个周期内,线圈

5、产生的热量为 8 J 9、如图 1 所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图 2 中曲线 a、b 所示，则（ ） A两次 t=0 时刻线圈平面均与中性面垂直 B曲线 a 表示的交变电动势瞬时值为 15cos50t C曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 3:2 D曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10V 10、如图甲所示，将阻值为 R=5 的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小。对此，下列说法正确的是（ ） A电阻 R 两端电压变化规律的函数表达式为 u=5.0si

6、n(100t)V B电阻 R 消耗的电功率为 1.25W C如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为 2A D这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为 1:1 11、如图甲所示,标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 F 360 V”的电容器并联到交流电源上,V 为理想交流电压表,交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示。闭合开关 S,下列判断正确的是( ) A.电容器会被击穿 B.交流电源的输出电压的有效值为 2202 V C.t=2时刻,V 的示数为 220 V D.t=2时刻,通过灯泡的电流为211 A 12、如图，

7、线圈所围的面积为 0.2 m2，线圈电阻为 1 ，若图甲中感应电流I的方向为正方向，垂直线圈平面向上磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙，则不正确的是（ ） A在t = 4 s 时，I的方向为负方向 B前 2 s 内，通过线圈某截面的总电荷量为 0.02 C C在 3 5 s 内，线圈产生的焦耳热为 1 104 J D在时间 0 5 s 内，I的最大值为 0.02 A 二、非选择题： 13、正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示，则此感应电动势的有效值为_ V；周期是_ s；在 1s 内线圈中电流方向变化了_次；假设线圈的匝数为 10 匝

8、，t=14T 磁通量为_. 14、某一正弦式电流通过一个阻值为 100 的电阻，其热效应与 1A 的恒定电流在相同时间内通过该电阻所产生的热效应相同。 （1）这个正弦式电流的电压、电流的有效值分别是多少？ （2）这个正弦式电流的电压、电流的峰值分别是多少？ 15、一个正弦规律变化的交变电压的图象如图所示，根据图象计算： （1）交流电的频率 （2）交变电压有效值 （3）写出该电压的瞬时值表达式 （4）在什么时刻该电压的瞬时值大小与其有效值相等 16、如图所示为一台小型发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕 OO轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直矩形线圈的面积 S=2.0 102 m2，匝数 N=40

9、，线圈电阻 r=1.0，磁场的磁感应强度 B=0.20T线圈绕OO轴以 =100rad/s 的角速度匀速转动线圈两端外接电阻 R=9.0 的小灯泡和一个理想交流电流从图示位置开始计时，求： （1）线圈中产生的感应电动势的瞬时表达式 （2）流过灯泡的电流 （3）线圈由图示位置转过 90 的过程中，通过灯泡的电荷量 17、如图所示，空间存在一水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为5 2TB，一阻值3r 、面积20.02mS 的 U 形框通过 M、N 两点处的电刷与一标有“6V 12W”的纯电阻用电器 L 相连接，现以 U 形框所在平面与磁场平行时作为 0 时刻，让 U 形框以恒定的角速度100 ra

10、d/s绕 M、N 所在直线做匀速圆周运动。 (1)求 U 形框中产生的感应电动势的瞬时值的表达式； (2)从 0 时刻开始，U 形框转过14个周期的过程中流过用电器的电荷量为多少？该电荷量与 U 形框的角速度大小是否有关？ (3)用电器 L 能否正常工作？如果能请写出必要的计算过程，如果不能求用电器消耗的实际功率。 参考答案参考答案 一、选择题： 1、 C 2、 C 3、A 4、 B 5、B 6、 C 7、C 8、 A 9、B 10、D 11、 C 12、C 二、非选择题： 13、 102V 0.25 8 次 0 14、 (1)某一正弦式电流流过阻值为 100 的电阻产生的热量，与 1A 的恒

11、定电流流过该电阻所产生的热量相等，则根据电流热效应可知，该交变电流的电流有效值 I=1A 根据欧姆定律可知，电阻两端电压 U=IR=100V 则该正弦式交变电流的电压有效值 100V。 (2)根据正弦式交变电流的有效值和最大值可知，正弦式交变电流的电压峰值 Um=2U=1002V 电流峰值 Im=2I=2A 15、 （1）题中图象描述的是电压随时间的变化关系，周期为 T=0.02s，故频率为 f=1T=50Hz （2）由图可知，该交流电的峰值是 Um=20V，有效值为20V=10 2V2U （3）角速度2100 rad/sT，交变电流瞬时值表达式 u=20sin100t（V） （4）根据电压的

12、大小与其有效值相等得 102V=20sin100t（V） t=0.01（n 0.25）s （n=0，1，2） 16、 （1）线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为：Em=NBS=400.22.0102 100V=16V 线圈中产生的感应电动势的瞬时表达式：e=16cos100tV （2）回路中的最大电流为：Im=161.69 1mEAArR 电流的有效值为：1.64 2522mIIAA （3）感应电动势的平均值为：NBSENtt 感应电流的平均值为：EIRr 通过的电量为：40 0.2 0.020.0169 1NBSqItCCRr 17、(1)U 形框转动时产生的感应电动势最大值m10 2VEBS 则感应电动势的瞬时值表达式为cos10 2cos100(V)meEtt (2)U 形框转过14个周期的过程中，产生的平均电动势Et，用电器电阻 2003URP 故流过用电器的电荷量2C60EBSqtRrRr ， 由BSqRr可知，流过用电器的电荷量与 U 形框角速度的大小无关。 (3)U 形框产生的电动势的有效值m102EE 用电器两端电压5V6VEURRr 故用电器 L 不能正常工作其实际功率225W3UPR