3.2描述交变电流的物理量 课时检测（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
3.2描述交变电流的物理量 课时检测（解析版）
1．我国民用交流的电压为220V，频率为50Hz。关于民用交流，下列说法正确的是（　　）
A．交流电压的峰值是220V
B．交流电压的有效值是220V
C．交流在1s内周期性变化50次
D．交流在1s内周期性变化100次
2．关于正弦式交变电流的周期和频率，下列说法正确的是（　　）
A．周期是0.15s 电流的峰值时10A
B．周期是0.2s 电流的峰值时10A
C．频率是5 Hz 电流的有效值是10A
D．频率是0.2Hz
3．由交流发电机、定值电阻R、交流电流表组成的闭合回路如图所示。线圈ABCD逆时针方向转动，下列说法正确的是（　　）
A．线圈转动过程中AD、BC边产生感应电动势
B．线圈转动到图中位置时，感应电流方向为ADCBA
C．线圈匀速转动时，交流电流表指针左右摆动
D．线圈转动到中性面的瞬间，电路中的电流最大
4．一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内并与磁场方向垂直产生的交变电流i随时间t变化关系如图所示，则（　　）
A．该交变电流频率是0.4Hz
B．该交变电流最大值是0.8A
C．t=0.1s时，穿过线圈平面的磁通量最大
D．该交变电流瞬时值表达式是i=0.8sin5πt
5．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，产生的交变电流i随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．t=0.02s时，穿过线框的磁通量最大
B．t=0时，线框中磁通量的变化率为零
C．t=s时，通过线框的瞬时电流为2.5A
D．若线框的电阻为0.2Ω，则线框的热功率为5W
6．下列说法正确的是(　　)
A．“交流电的有效值”使用了平均思想法
B．探究导体的电阻与导体的材料、长度、粗细的关系时，使用了控制变量法
C．电场强度是用比值法定义的，电场强度与电场力成正比，与试探电荷的电荷量成反比
D．“如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度沿着等势面方向就有一个分量，在等势面上移动电荷时电场力就要做功”，这里用到了归纳法
7．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则（　　）
A．线圈中0时刻的感应电动势最大
B．线圈中时刻的感应电动势最大
C．线圈中0至时间内平均感应电动势为
D．线圈中至时间内感应电动势逐渐减小
8．如图所示为一正弦交变电压随时间变化的图像，由图可知（　　）
A．交变电流的周期为2s
B．用电压表测量该交变电流压时，读数为311V
C．交变电压的有效值为220V
D．交变电流的频率为2HZ
9．如图，在、两端加上的交流电压，经过一个二极管（正向电阻为0，反向电阻为无穷大）与“，”的灯泡连接，则伏特表（内阻无穷大）的读数为（　　）
A． B． C． D．
10．如图甲，10匝完全相同的线圈abcd整体在匀强磁场中绕MN轴匀速转动，单匝线图上产生的电动势随时间变化规律如图乙所示，单匝线圈内阻r=0.1Ω。定值电阻R=9Ω。下列说法正确的是（　　）
A．0. 05s时穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化最慢
B．图甲中交流电压表的示数是9V
C．此交变电流的周期是0.2s，线圈转动的角速度是 rad/s
D．线圈从图示位置转过45°，电压表的示数为10V
11．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e－t图像如图所示，则（　　）
A．t1、t3时刻线圈中磁通量为零
B．t2、t4时刻线圈中磁通量最大
C．t1、t3时刻线圈中磁通量变化率最大
D．t2、t4时刻线圈平面与中性面垂直
12．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图象如图（正弦式）所示。下列说法正确的是（　　）
A．时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势有效值为
C．线框转一周外力所做的功为
D．从到过程中线框的平均感应电动势为
13．下列提到的交流电，哪些指的是交流电的有效值（ 　　）
A．电容器的击穿电压 B．保险丝的熔断电流
C．交流电压表的读数 D．电动机铭牌上的额定电压
14．如图所示，用一根电阻为R的导线做成一个面积为S的单匝正方形线框abcd，把线框的右半部分放于垂直纸面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小B随时间的变化规律为B＝B0sinωt（T），线框始终处于静止状态，则下列说法正确的是（　　）
A．t＝时通过线框的电流为0
B．通过线框电流的有效值为
C．t＝时，穿过线框的磁通量为
D．线框ab边的电功率为
15．电阻为1Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈的电动势随时间变化的图象如图所示。现把线圈的电动势加在电阻为9Ω的电热丝上，则下列说法正确的是（　　）
A．线圈转动的角速度为31.4rad/s
B．如果线圈转速提高一倍，则电流发生改变
C．电热丝两端的电压U=100V
D．电热丝的发热功率P=1800W
16．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B=T，当线圈以5r/s的转速匀速转动时，求：
(1)转动中感应电动势的最大值和有效值；
(2)电路中交流电压表和电流表的示数；
(3)线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量。
17．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为1.0 Ω，外接灯泡的电阻为9.0 Ω。求：
(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；
(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量(结果保留两位有效数字)。
参考答案
1．C
【详解】
AB．我国民用交流电压的有效值为220V，峰值为，故AB错误；
CD．我国民用交流在1s内周期性变化50次，故C正确，D错误。
故选C。
2．B
【详解】
由图象知周期是T=0.2s，频率是
电流的峰值是Im=10A，电流有效值为
故选B。
3．B
【详解】
A．线圈转动过程中AD、BC边没有切割磁感线，故它们不产生感应电动势，选项A错误；
B．对于DC边，利用右手定则可知，线圈转动到图中位置时，DC边向上运动，故感应电流方向为由D到C，所以整个线圈的感应电流为ADCBA，选项B正确；
C．线圈匀速转动时，线圈产生的是交流电，而交流电流表测量的是其有效值，有效值是不变的，故其指针稳定，不会左右摆动，选项C错误；
D．线圈转动到中性面的瞬间，AB和DC边不切割磁感线，故电路中的电流最小，选项D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．该交变电流周期为
则频率是
A错误；
B．该交变电流最大值是0.8A，B正确；
C．t=0.1s时，感应电流最大，则此时穿过线圈平面的磁通量最小，选项C错误；
D．因
该交变电流瞬时值表达式是
D错误；
故选B。
5．C
【详解】
A．t=0.02s时，产生的感应电流最大，线框平面与磁场平行，穿过线框的磁通量为零，A错误；
B．t=0时，产生的感应电流最大，感应电动势最大，故线框中磁通量的变化率最大，B错误；
C．由乙图可得，该交变电流的表达式为
当t=s时，代入可得通过线框的瞬时电流为2.5A，C正确；
D．若线框的电阻R=0.2Ω，则线框的热功率为
D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．“交流电的有效值”使用了等效替代法，故A错误；
B．探究导体的电阻与导体的材料、长度、粗细的关系，用的是控制变量法，故B正确；
C．电场强度是用比值法定义的，但电场强度与电场力、试探电荷的电荷量都无关，故C错误；
D．“如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度沿着等势面方向就有一个分量，在等势面上移动电荷时电场力就要做功”用的是反证法，故D错误。
故选B。
7．AC
【详解】
A．由法拉第电磁感应定律
可知，图像的斜率表示感应电动势，所以线圈中0时刻的感应电动势最大，则A正确；
B．线圈中时刻的感应电动势最小为0，所以B错误；
C．线圈中0至时间内平均感应电动势为
所以C正确；
D．线圈中至时间内感应电动势逐渐增大，所以D错误；
故选AC。
8．C
【详解】
A. 交变电流的周期为0.02s，A错误；
BC. 用电压表测量该交变电流压时，读数为有效值
B错误；C正确；
D. 交变电流的频率为
D错误。
故选C。
9．D
【详解】
灯泡的电阻为R，交流电压的有效值为220V，因为电路中有二极管，电路中只有半个周期有电流，伏特表测的是电路中的有效值，根据有效值的定义可得
带入数据解得
故D正确，ABC错误。
故选D。
10．B
【详解】
A．0. 05s时线圈产生的感应电动势最大，故此时线圈位于与中性面垂直位置，故此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化最快，故A错误；
BC．由图乙可知，周期为0.2s，则线圈转动的角速度
10匝线圈产生的电动势最大为，由闭合电路欧姆定律可得路端电压的最大值为
交流电压表测的是电压的有效值，所以电压表示数为
故B正确，C错误；
D ．交流电压表测的是电压的有效值，所以还是为9V，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
AC．t1、t3时刻感应电动势为零，磁通量变化率为零，磁通量最大，线圈平面在中性面，故AC错误；
B．t2、t4时刻感应电动势最大，磁通量为零，线圈平面与中性面垂直，故B错误，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．由图可知在时刻，线框的磁通量最大，所以线框平面处在中性面，故A错误；
B．由图可得磁通量的最大值为，周期为T，所以角速度为，可知线框感应电动势的最大值为
由于此线框在磁场绕轴转动时产生的电流为正弦交流电，故其动势的有效值为
故B正确；
C．由于线框匀速转动一周，根据能量守恒定律可知外力做的功等于线框产生的焦耳热，则有
故C错误；
D．从t=0到的过程中，磁通量减小了
根据，可得平均电动势为
故D错误；
故选B。
13．BCD
【详解】
A、电容器的击穿电压，是指交流电的最大值，故选项A错误；
B、保险丝的熔断电流，是指交流电的有效值，故选项B正确；
C、交流电压表的读数，是指交流电的有效值，故选项C正确；
D、电动机铭牌上的额定电压，是指交流电的有效值，故选项D正确．
14．BC
【详解】
A． 磁场的磁感应强度大小B随时间的变化规律为B=B0sinωt（T），根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势，根据欧姆定律可知，感应电流
t＝时通过线框的电流为，故A错误；
B． 通过线框电流的最大值为，有效值，故B正确；
C．穿过线框的磁通量，t＝时，穿过线框的磁通量，故C正确；
D．根据题意可知
故D错误。
故选BC。
15．BD
【详解】
A．从图中可知T＝0.02 s
ω＝＝314 rad/s
故选项A错误；
B．其他条件不变，如果线圈转速提高一倍，角速度ω变为原来的两倍，则电动势最大值Em＝NBSω变为原来的两倍，电压的有效值为原来的两倍，根据欧姆定律可知电流发生改变，故选项B正确；
C．该交流电压的最大值为200 V，所以有效值为100V
故选项C错误；
D．根据P＝得
选项D正确．
故选BD。
16．(1)50V，；(2)3.54A，31.82V；(3)
【详解】
(1)根据转动中感应电动势的最大值表达式，则有
有效值为
(2)回路中电流
电压表示数
(3)从图示位置转过的过程中有，又因为，解得
17．(1)i＝sin 100πt (A)；(2)2.7×10－2Wb
【详解】
(1)由题图得
e＝Emsin ωt＝6sin100πt (V)
则流经灯泡的电流
i＝＝sin 100πt (A)
(2)电动势最大值
Em＝BSω
其中Em＝6V，ω＝100π rad/s
解得
Φ＝BS＝＝Wb＝2.7×10－2 Wb