2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册3.2交变电流的描述同步培优练习题（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册3.2交变电流的描述同步培优练习题（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 261.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-24 11:47:53 | ||
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文档简介
3.2交变电流的描述
一、单选题
1．某一交流的方向每秒钟改变100次，则它的周期和频率分别是（ ）
A．0.01s和50Hz B．0.01s和100Hz C．0.02s和50Hz D．0.02s和100Hz
2．把如图所示的交变电流通过定值电阻R，经过一个周期T，产生的热量是多少：（ ）
A． B． C． D．
3．如图，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO/匀速转动（按俯视沿逆时针的方向），某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30°，从此时开始计时，流过边AB的电流随时间变化的图线是（以A-B-C-D-A为电流正向）（ ）
B．
C． D．
4．如图所示是一正弦式交变电流的电流图像．由图像可知，这个电流的
A．最大值为10A，周期为0.02s
B．最大值为10A，周期为0.01s
C．最大值为A，周期为0.02s
D．最大值为A，周期为0.01s
5．如图所示交流电的电流有效值为
A．2A B．3A
C．2A D．3A
6．利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流将交变电流变为直流，一种简单的整流电路如图甲所示，ab为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端输出的电压信号如图乙所示，则关于该输出信号，下列说法正确的是（ ）
A．频率为100Hz.
B．电压有效值为50V
C．一个标有“90V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作
D．若电阻R=100Ω，则1min内R产生的热量为2.5×104J
7．一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．时刻通过线圈的磁通量最小
B．时刻通过线圈的磁通量最大
C．时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当改变方向时，通过线圈的磁通量都为最大
二、多选题
8．关于交变电流的有效值，以下说法中正确的是（ ）
A．有效值就是交变电流在一个周期内的平均值
B．有效值总等于最大值的倍
C．有效值是根据电流的热效应来定义的
D．照明电压220V、动力电压380V指的都是有效值
9．某交变电流的方向在1 s内改变100次，则其周期T和频率f分别为（ ）
A．T＝0．01 s B．T＝0．02 s
C．f＝100 Hz D．f＝50 Hz
10．一交变电流的图象如图所示，由图可知
A．用电流表测该电流其示数为10A
B．该交流电流的频率为100 Hz
C．该交流电流的频率为25 Hz
D．该交流电流有效值为
11．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电e＝220sin 100π·tV，那么( )
A．频率是50赫兹
B．当t＝0时，线圈平面恰好与中性面重合
C．当t＝秒时，e有最大值
D．有效值为220V
12．一矩形线在匀强磁场中转动时产生的电动势，下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的频率为100Hz
B．该交流电的电动势有效值为100V
C．t＝0.1s时，穿过矩形线圈的磁通量最大
D．该交流电的电动势有效值比交流电的小
13．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动。该线框分别以不同的转速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线所示，则（ ）
A．两次转动时刻线框平面均与中性面平行
B．曲线对应的线框转速之比为
C．曲线表示的交变电动势的频率为
D．曲线表示的交变电动势的有效值为
三、填空题
14．如图为一正弦交流电的图像，该交流电的周期为_____s，电流的峰值为____A。
15．一交流电压瞬时值表达式为u＝110sin 100πt(V)，将该交流电压加在一阻值为22 Ω的电阻两端，并联在该电阻两端的交流电压表的示数为______________ V．该电阻消耗的功率为___________ W,流过电阻的电流方向每秒改变________次.
16．一台交流发电机，产生正弦交变电动势的最大值为500V，周期为0.02s，则交变电动势的有效值为______，瞬时值表达式为________________ ．
四、解答题
17．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n、电阻r。线圈两端的电流环与电阻R连接，电阻R，与R并联的电压表为理想电压表。在t时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。取计算。求：
（1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；
（2）从线框经过图示位置开始计时，写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式；
（3）电路中电压表的示数。
18．一交变电流的电压表达式为u＝20sin314t V，求这个交变电流的电压峰值，周期和频率
19．如图当线圈以P为轴转动时，求其感应电动势的最大值已知B为，AB为10cm，BC为4cm，角速度．
20．如图所示，一个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．线圈匝数n=50，电阻r=1Ω，长L1=5cm，宽L2=4cm，角速度ω=100rad/s，磁场的磁感应强度B=0.2T．线圈两端外接电阻R=9Ω的用电器和一个交流电流表．求：
（1）线圈中产生的最大感应电动势；
（2）瞬时感应电流的表达式．
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
交流电的电流方向每周期改变2次，若交流的方向每秒钟改变100次，则它的频率为50Hz，周期为0.02s；
故选C。
2．A
【详解】
根据电流的热效应可得交变电流通过定值电阻R，经过一个周期T，产生的热量是：，故A正确，BCD错误．
3．D
【详解】
AC．根据楞次定律可知，线圈在开始转动的一小段时间内磁通量增大产生负向电流，AC错误；BD．当线圈转动六分之一周期后，处于中性面，磁通量最大，电动势为零，感应电流为零，D正确，B错误；
故选D.
4．A
【详解】
由图像可知，这个电流的最大值为10A，周期为0.02s，故选A.
5．C
【详解】
由有效值的定义可得： I12Rt1+I22Rt2=I2RT，代入数据得：62×R×1+22×R×1=I2R×2，解得：I=2A, 故选C．
点睛：对于交变电流的有效值，往往根据交变电流有效值的定义来计算，计算热量时运用焦耳定律．
6．B
【详解】
A．由图乙可知，该电压的周期T=0.02s，故频率为
50Hz
故A错误；
B．由电流的热效应知，一个周期内电阻产生的热量
其中的
故电压有效值为U有=50V，故B正确；
C．电容器两端的瞬时电压不应超过标称电压90V，而R两端电压的瞬时值最大为100V，故电容不能正常工作，故C错误；
D．电阻R产生的热量应使用电压的有效值进行计算，故1min内产生的热量为
故D错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．由图可知，t1时刻线圈的感应电动势最小（零），则磁通量的变化率也为零，所以通过线圈的磁通量为最大，故A错误；
B．由图可知，t2时刻线圈的感应电动势最大，故磁通量的变化率也最大，通过线圈的磁通量最小，故B错误；
C．由图可知，t3时刻线圈的感应电动势最小（零），则磁通量的变化率绝对值为零，故C错误；
D．每当e转换方向时，线圈与磁场垂直，线圈通过中性面时，磁通量最大，故D正确；
故选D。
8．CD
【详解】
A.交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，不是平均值，A错误
B.只有正弦式交流电的有效值等于最大值的倍，一般交流电不一定等于最大值的倍，B错误
C.有效值是根据电流的热效应定义的，C正确
D.照明电压220V、动力电压380V，都是根据产热计算的，指的都是有效值，D正确
9．BD
【详解】
交变电流在一个周期内方向改变两次，所以此交变电流1 s内完成了50次周期性变化，即T＝ s＝0．02 s，则f＝50 Hz，故B、D选项正确．
10．AB
【解析】
电流表显示的是有效值，示数为，故A正确；由图象知周期为0.01s，频率为周期的倒数100Hz，故B正确，C错误；该交流电流有效值为10A，故D错误；故选AB．
11．ABC
【详解】
A．由交流电的瞬时值表达式知
ω＝100π＝2πf
得
f＝50Hz
故A正确；
B．当t＝0时，e＝0，则线圈平面恰好与中性面重合，故B正确；
C．当时，sin100πt＝1，所以e有最大值，故C正确；
D．有效值
故D错误．
故选ABC．
12．BC
【详解】
A.由电动势的表达式可知，线圈转动的角速度为：，所以可得交流电的频率为：．故A错误．
B.此交流电为正弦式交流电，所以该交流电的电动势的有效值为．故B正确．
C.时，感应电动势为，所以穿过矩形线圈的磁通量最大．故C正确．
D.两个交流电的表达式相同，故他们的有效值一定相同．故D错误．
13．AB
【详解】
A．由图乙可知，两次金属线框均由中性面位置开始计时旋转，故A正确；
B．曲线的周期为，曲线的周期为，则其线框的转速之比为
故B正确；
C．曲线的频率为
故C错误；
D．由知
则
曲线表示的交变电动势的有效值为
故D错误。
故选AB。
14．0.2 5
【详解】
该交流电的周期为0.2s，电流的峰值为5A。
15．110 550 100
【详解】
（1）交流电压表测的是有效值，所以
（2）电阻消耗的功率
（3）根据题意知：交流电周期为每个周期电流方向改变2次，所以共改变100次
16．353.5 u=500sin314t（V）
【解析】
【详解】
353.5V
根据正弦交变电流最大值与有效值的关系，交变电动势的有效值E==V=353.5V。
500sin314t（V）
交变电动势的瞬时值表达式为u=500sint（V）=500sint（V）=500sin314t（V）。
17．(1) 200V；(2) e=200cos100t(V)；(3) 90V。
【解析】
【详解】
由磁通量随时间t图象得出周期，线圈转动的角速度，感应电动势最大值，由图可知，所以感应电动势的最大值是
线圈处于峰值面，则交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式：
根据正弦交变电流电压的最大值是有效值的倍，所以电路中电压表的示数：
18．20 V 0.02 s 50 Hz
【解析】根据电压的瞬时值表达式u＝20sin314tV,可知该交变电流电压峰20 V，
ω＝314 rad/s
由T＝＝0.02 s
得f＝＝50 Hz.
19．0.72V
【解析】
【详解】
感应电动势的最大值为：Em=BSω=1.5×0.1×0.04×120V=0.72V．
20．（1）2.0V （2）
【分析】
由E=NBSω可求出最大感应电动势；写出开始计时的瞬间电动势的表达式，即可求出感应电流瞬时值表达式．
【详解】
（1）线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为Em=nBSω=50×0.2×5×4×10-4×100=2.0V
（2）从中性面开始计时，则电动势的瞬时值为：e=2sin100t；瞬时感应电流的表达式
【点睛】
本题主要考查了瞬时感应电动的表达式，属于基础题．答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．某一交流的方向每秒钟改变100次，则它的周期和频率分别是（ ）
A．0.01s和50Hz B．0.01s和100Hz C．0.02s和50Hz D．0.02s和100Hz
2．把如图所示的交变电流通过定值电阻R，经过一个周期T，产生的热量是多少：（ ）
A． B． C． D．
3．如图，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO/匀速转动（按俯视沿逆时针的方向），某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30°，从此时开始计时，流过边AB的电流随时间变化的图线是（以A-B-C-D-A为电流正向）（ ）
B．
C． D．
4．如图所示是一正弦式交变电流的电流图像．由图像可知，这个电流的
A．最大值为10A，周期为0.02s
B．最大值为10A，周期为0.01s
C．最大值为A，周期为0.02s
D．最大值为A，周期为0.01s
5．如图所示交流电的电流有效值为
A．2A B．3A
C．2A D．3A
6．利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流将交变电流变为直流，一种简单的整流电路如图甲所示，ab为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端输出的电压信号如图乙所示，则关于该输出信号，下列说法正确的是（ ）
A．频率为100Hz.
B．电压有效值为50V
C．一个标有“90V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作
D．若电阻R=100Ω，则1min内R产生的热量为2.5×104J
7．一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．时刻通过线圈的磁通量最小
B．时刻通过线圈的磁通量最大
C．时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当改变方向时，通过线圈的磁通量都为最大
二、多选题
8．关于交变电流的有效值，以下说法中正确的是（ ）
A．有效值就是交变电流在一个周期内的平均值
B．有效值总等于最大值的倍
C．有效值是根据电流的热效应来定义的
D．照明电压220V、动力电压380V指的都是有效值
9．某交变电流的方向在1 s内改变100次，则其周期T和频率f分别为（ ）
A．T＝0．01 s B．T＝0．02 s
C．f＝100 Hz D．f＝50 Hz
10．一交变电流的图象如图所示，由图可知
A．用电流表测该电流其示数为10A
B．该交流电流的频率为100 Hz
C．该交流电流的频率为25 Hz
D．该交流电流有效值为
11．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电e＝220sin 100π·tV，那么( )
A．频率是50赫兹
B．当t＝0时，线圈平面恰好与中性面重合
C．当t＝秒时，e有最大值
D．有效值为220V
12．一矩形线在匀强磁场中转动时产生的电动势，下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的频率为100Hz
B．该交流电的电动势有效值为100V
C．t＝0.1s时，穿过矩形线圈的磁通量最大
D．该交流电的电动势有效值比交流电的小
13．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动。该线框分别以不同的转速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线所示，则（ ）
A．两次转动时刻线框平面均与中性面平行
B．曲线对应的线框转速之比为
C．曲线表示的交变电动势的频率为
D．曲线表示的交变电动势的有效值为
三、填空题
14．如图为一正弦交流电的图像，该交流电的周期为_____s，电流的峰值为____A。
15．一交流电压瞬时值表达式为u＝110sin 100πt(V)，将该交流电压加在一阻值为22 Ω的电阻两端，并联在该电阻两端的交流电压表的示数为______________ V．该电阻消耗的功率为___________ W,流过电阻的电流方向每秒改变________次.
16．一台交流发电机，产生正弦交变电动势的最大值为500V，周期为0.02s，则交变电动势的有效值为______，瞬时值表达式为________________ ．
四、解答题
17．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n、电阻r。线圈两端的电流环与电阻R连接，电阻R，与R并联的电压表为理想电压表。在t时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。取计算。求：
（1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；
（2）从线框经过图示位置开始计时，写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式；
（3）电路中电压表的示数。
18．一交变电流的电压表达式为u＝20sin314t V，求这个交变电流的电压峰值，周期和频率
19．如图当线圈以P为轴转动时，求其感应电动势的最大值已知B为，AB为10cm，BC为4cm，角速度．
20．如图所示，一个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．线圈匝数n=50，电阻r=1Ω，长L1=5cm，宽L2=4cm，角速度ω=100rad/s，磁场的磁感应强度B=0.2T．线圈两端外接电阻R=9Ω的用电器和一个交流电流表．求：
（1）线圈中产生的最大感应电动势；
（2）瞬时感应电流的表达式．
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
交流电的电流方向每周期改变2次，若交流的方向每秒钟改变100次，则它的频率为50Hz，周期为0.02s；
故选C。
2．A
【详解】
根据电流的热效应可得交变电流通过定值电阻R，经过一个周期T，产生的热量是：，故A正确，BCD错误．
3．D
【详解】
AC．根据楞次定律可知，线圈在开始转动的一小段时间内磁通量增大产生负向电流，AC错误；BD．当线圈转动六分之一周期后，处于中性面，磁通量最大，电动势为零，感应电流为零，D正确，B错误；
故选D.
4．A
【详解】
由图像可知，这个电流的最大值为10A，周期为0.02s，故选A.
5．C
【详解】
由有效值的定义可得： I12Rt1+I22Rt2=I2RT，代入数据得：62×R×1+22×R×1=I2R×2，解得：I=2A, 故选C．
点睛：对于交变电流的有效值，往往根据交变电流有效值的定义来计算，计算热量时运用焦耳定律．
6．B
【详解】
A．由图乙可知，该电压的周期T=0.02s，故频率为
50Hz
故A错误；
B．由电流的热效应知，一个周期内电阻产生的热量
其中的
故电压有效值为U有=50V，故B正确；
C．电容器两端的瞬时电压不应超过标称电压90V，而R两端电压的瞬时值最大为100V，故电容不能正常工作，故C错误；
D．电阻R产生的热量应使用电压的有效值进行计算，故1min内产生的热量为
故D错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．由图可知，t1时刻线圈的感应电动势最小（零），则磁通量的变化率也为零，所以通过线圈的磁通量为最大，故A错误；
B．由图可知，t2时刻线圈的感应电动势最大，故磁通量的变化率也最大，通过线圈的磁通量最小，故B错误；
C．由图可知，t3时刻线圈的感应电动势最小（零），则磁通量的变化率绝对值为零，故C错误；
D．每当e转换方向时，线圈与磁场垂直，线圈通过中性面时，磁通量最大，故D正确；
故选D。
8．CD
【详解】
A.交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，不是平均值，A错误
B.只有正弦式交流电的有效值等于最大值的倍，一般交流电不一定等于最大值的倍，B错误
C.有效值是根据电流的热效应定义的，C正确
D.照明电压220V、动力电压380V，都是根据产热计算的，指的都是有效值，D正确
9．BD
【详解】
交变电流在一个周期内方向改变两次，所以此交变电流1 s内完成了50次周期性变化，即T＝ s＝0．02 s，则f＝50 Hz，故B、D选项正确．
10．AB
【解析】
电流表显示的是有效值，示数为，故A正确；由图象知周期为0.01s，频率为周期的倒数100Hz，故B正确，C错误；该交流电流有效值为10A，故D错误；故选AB．
11．ABC
【详解】
A．由交流电的瞬时值表达式知
ω＝100π＝2πf
得
f＝50Hz
故A正确；
B．当t＝0时，e＝0，则线圈平面恰好与中性面重合，故B正确；
C．当时，sin100πt＝1，所以e有最大值，故C正确；
D．有效值
故D错误．
故选ABC．
12．BC
【详解】
A.由电动势的表达式可知，线圈转动的角速度为：，所以可得交流电的频率为：．故A错误．
B.此交流电为正弦式交流电，所以该交流电的电动势的有效值为．故B正确．
C.时，感应电动势为，所以穿过矩形线圈的磁通量最大．故C正确．
D.两个交流电的表达式相同，故他们的有效值一定相同．故D错误．
13．AB
【详解】
A．由图乙可知，两次金属线框均由中性面位置开始计时旋转，故A正确；
B．曲线的周期为，曲线的周期为，则其线框的转速之比为
故B正确；
C．曲线的频率为
故C错误；
D．由知
则
曲线表示的交变电动势的有效值为
故D错误。
故选AB。
14．0.2 5
【详解】
该交流电的周期为0.2s，电流的峰值为5A。
15．110 550 100
【详解】
（1）交流电压表测的是有效值，所以
（2）电阻消耗的功率
（3）根据题意知：交流电周期为每个周期电流方向改变2次，所以共改变100次
16．353.5 u=500sin314t（V）
【解析】
【详解】
353.5V
根据正弦交变电流最大值与有效值的关系，交变电动势的有效值E==V=353.5V。
500sin314t（V）
交变电动势的瞬时值表达式为u=500sint（V）=500sint（V）=500sin314t（V）。
17．(1) 200V；(2) e=200cos100t(V)；(3) 90V。
【解析】
【详解】
由磁通量随时间t图象得出周期，线圈转动的角速度，感应电动势最大值，由图可知，所以感应电动势的最大值是
线圈处于峰值面，则交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式：
根据正弦交变电流电压的最大值是有效值的倍，所以电路中电压表的示数：
18．20 V 0.02 s 50 Hz
【解析】根据电压的瞬时值表达式u＝20sin314tV,可知该交变电流电压峰20 V，
ω＝314 rad/s
由T＝＝0.02 s
得f＝＝50 Hz.
19．0.72V
【解析】
【详解】
感应电动势的最大值为：Em=BSω=1.5×0.1×0.04×120V=0.72V．
20．（1）2.0V （2）
【分析】
由E=NBSω可求出最大感应电动势；写出开始计时的瞬间电动势的表达式，即可求出感应电流瞬时值表达式．
【详解】
（1）线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为Em=nBSω=50×0.2×5×4×10-4×100=2.0V
（2）从中性面开始计时，则电动势的瞬时值为：e=2sin100t；瞬时感应电流的表达式
【点睛】
本题主要考查了瞬时感应电动的表达式，属于基础题．答案第1页，共2页
答案第1页，共2页