3.2 交变电流的描述 能力提升（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.2 交变电流的描述 能力提升（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 251.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-08 09:01:07 | ||
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文档简介
3.2 交变电流的描述 能力
一、单项选择题（共11小题；共44分）
1. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，从中性面开始转过 过程中，感应电动势的最大值和平均值之比为
A. B. C. D.
2. 一正弦式交变电流随时间变化的规律如图所示。由图可知
A. 该交变电流的瞬时值表达式为 （）
B. 该交变电流的频率是
C. 该交变电流的有效值为
D. 若该交变电流通过 的电阻，则电阻消耗的功率是
3. 如图所示为交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是
A. B. C. D.
4. 如图所示是某种交变电流的电流随时间变化的图线， 部分的图线是一个正弦曲线的正半周， 部分的图线是另一个正弦曲线的负半周，其最大值如图中所示，则这种交变电流的有效值为
A. B. C. D.
5. 在图乙所示的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定，电阻 的阻值为 ，电表均为理想电表，下列判断正确的是
A. 电压表的示数为
B. 该交变电流的电压有效值为
C. 电阻 在一个周期内产生的热量一定大于
D. 电流表的示数为
6. 如图甲所示电路，已知电阻 ，和 并联的 是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻无穷大），在 、 之间加一个如图乙所示的交变电压（ 时电压为正值）。则 两端电压的有效值为
A. B. C. D.
7. 一个匝数为 匝、电阻为 的闭合线圈处于某磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化，则线圈中产生的交变电流的有效值为
A. B. C. D.
8. 如图甲所示，标有“”的灯泡和标有“”的电容器并联接到交流电源上， 为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示。闭合开关，下列判断正确的是
A. 时刻， 的示数为零 B. 灯泡恰好正常发光
C. 电容器不可能被击穿 D. 的示数保持 不变
9. 如图甲所示，将阻值为 的电阻接到内阻不计的正弦交流电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电压表、电流表均为理想电表，下列说法正确的是
A. 电压表读数为
B. 电阻 消耗的电功率为
C. 若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速增大一倍时，电流表的示数为
D. 图乙所示交变电流与图丁所示电流比较，接同一电阻的发热功率之比为
10. 如图所示， 匝矩形导线框以角速度 在磁感应强度为 的匀强磁场中绕轴 匀速转动，线框面积为 ，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻 、理想交流电流表 和二极管 。二极管 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是
A. 交流电流表的示数
B. 一个周期内通过 的电荷量为
C. 两端电压的有效值
D. 线框处于图示位置时电流表的示数为
11. 如图甲所示，在磁感应强度为 的匀强磁场中，有一匝数为 、面积为 、总电阻为 的矩形线圈 绕轴 做角速度为 的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻 形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势 随时间 变化的图象，下列说法中正确的是
A. 从 到 这段时间穿过线圈的磁通量变化量为
B. 从 到 这段时间通过电阻 的电荷量为
C. 时刻穿过线圈的磁通量变化率为
D. 电流表的示数为
二、解答题（共1小题；共13分）
12. 如图所示，线圈 的面积是 ，共 匝，线圈电阻为 ，外接电阻 ，匀强磁场的磁感应强度为 ，电路中电表为理想电表。当线圈以大小为 的角速度绕垂直磁场的轴匀速转动时，求：
（1）线圈产生的感应电动势的最大值；
（2）电路中交流电流表的示数；
（3）线圈从图示位置转过 的过程中通过电阻 的电荷量。
答案
第一部分
1. A
【解析】线圈从中性面开始转过 过程中，感应电动势的平均值为 ，感应电动势的最大值 ，则感应电动势的最大值和平均值之比是 ，选项A正确，B 、C、D错误。
2. D
【解析】由题图可知，，，所以 ，故该交变电流的瞬时值表达式为 （），该交变电流的频率 ，选项A、B错误；该交变电流的有效值为 ，选项C错误；电阻消耗的功率 ，选项D正确。
3. B
【解析】假设该交变电流与恒定电流分别通过阻值都是 的电阻，恒定电流为 ，则根据有效值的定义有 ，解得 ，选项B正确。
4. C
【解析】设电流的有效值为 ，则 ，解得 ，选项A、B、D错误，C正确。
5. D
【解析】根据电流的热效应可得 ，解得电压的有效值为 ，电压表的读数为有效值，故电压表的示数为 ，选项A、B错误；根据焦耳定律，电阻 在一个周期内产生的热量为 ，选项C错误；电流表的读数为有效值，根据欧姆定律可得 ，选项D正确。
6. A
【解析】当电压在正半轴时， 点电势高于 点电势，二极管导通，即 被短路， 两端电压的有效值为 ；当电压在负轴时， 点电势高于 点电势，二极管截止， 、 串联，则 两端电压的有效值为 ；根据有效值的定义可得 ，解得 。选项A正确，B、C、D错误。
7. C
【解析】由题图可知，在 内，穿过线圈的磁通量变化率为 ，则感应电动势为 ， 内，穿过线圈的磁通量变化率为 ，则感应电动势为 。对于线圈，在一个周期内产生的热量 ；根据交变电流有效值的定义可得 。选项A、B、D错误，C正确。
8. B
【解析】电压表的示数是交变电压的有效值，由图知 ，选项A、D错误；灯泡两端电压的有效值为 ，恰好等于其额定电压，所以灯泡正常发光，选项B正确；交变电压的最大值为 ，大于电容器的击穿电压，所以电容器会被击穿，选项C错误。
9. D
【解析】由题图乙可知，电流的最大值 ，则电压的最大值 ，那么电压的有效值 ，故A错误； 消耗的电功率 ，故B错误；转速增大一倍，电流也增大一倍，电流表读数为 ，故C错误；乙与丁的电流有效值之比为 ，接同一电阻的发热功率之比为 ，故D正确。
10. A
【解析】矩形导线框在磁场中转动，产生的交变电流的电压最大值为 ；由于二极管具有单向导电性，一个周期内只有一半时间电路中有电流，根据有效值的定义可得 ，解得 两端电压的有效值 ，电流表的示数为有效值，，选项A正确，C错误；
一个周期内只有一半时间电路中有电流，由 ，，，得到电荷量 ，选项B错误；
交流电流表的示数是有效值，故线框处于图示位置时电流表的示数不为 ，选项D错误。
11. D
【解析】由题图乙可知， 和 这两个时刻的磁通量大小均为 ，故 到 这段时间穿过线圈的磁通量变化量为 ，选项A错误；从 到 这段时间穿过线圈的磁通量的变化量为 ，则平均感应电动势 ，通过电阻 的电荷量为 ，选项B错误； 时刻线圈产生的感应电动势 ，由法拉第电磁感应定律可得 ，则穿过线圈的磁通量变化率为 ，选项C错误；电流表的示数为有效值，则有 ，选项D正确。
第二部分
12. （1）
【解析】线圈转动产生的感应电动势的最大值为 。
（2）
【解析】感应电动势的有效值为
所以电路中电流表的示数为 。
（3）
【解析】线圈从图示位置转过 的过程中，根据
可得
代入数据解得 。
第1页（共1 页）
一、单项选择题（共11小题；共44分）
1. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，从中性面开始转过 过程中，感应电动势的最大值和平均值之比为
A. B. C. D.
2. 一正弦式交变电流随时间变化的规律如图所示。由图可知
A. 该交变电流的瞬时值表达式为 （）
B. 该交变电流的频率是
C. 该交变电流的有效值为
D. 若该交变电流通过 的电阻，则电阻消耗的功率是
3. 如图所示为交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是
A. B. C. D.
4. 如图所示是某种交变电流的电流随时间变化的图线， 部分的图线是一个正弦曲线的正半周， 部分的图线是另一个正弦曲线的负半周，其最大值如图中所示，则这种交变电流的有效值为
A. B. C. D.
5. 在图乙所示的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定，电阻 的阻值为 ，电表均为理想电表，下列判断正确的是
A. 电压表的示数为
B. 该交变电流的电压有效值为
C. 电阻 在一个周期内产生的热量一定大于
D. 电流表的示数为
6. 如图甲所示电路，已知电阻 ，和 并联的 是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻无穷大），在 、 之间加一个如图乙所示的交变电压（ 时电压为正值）。则 两端电压的有效值为
A. B. C. D.
7. 一个匝数为 匝、电阻为 的闭合线圈处于某磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化，则线圈中产生的交变电流的有效值为
A. B. C. D.
8. 如图甲所示，标有“”的灯泡和标有“”的电容器并联接到交流电源上， 为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示。闭合开关，下列判断正确的是
A. 时刻， 的示数为零 B. 灯泡恰好正常发光
C. 电容器不可能被击穿 D. 的示数保持 不变
9. 如图甲所示，将阻值为 的电阻接到内阻不计的正弦交流电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电压表、电流表均为理想电表，下列说法正确的是
A. 电压表读数为
B. 电阻 消耗的电功率为
C. 若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速增大一倍时，电流表的示数为
D. 图乙所示交变电流与图丁所示电流比较，接同一电阻的发热功率之比为
10. 如图所示， 匝矩形导线框以角速度 在磁感应强度为 的匀强磁场中绕轴 匀速转动，线框面积为 ，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻 、理想交流电流表 和二极管 。二极管 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是
A. 交流电流表的示数
B. 一个周期内通过 的电荷量为
C. 两端电压的有效值
D. 线框处于图示位置时电流表的示数为
11. 如图甲所示，在磁感应强度为 的匀强磁场中，有一匝数为 、面积为 、总电阻为 的矩形线圈 绕轴 做角速度为 的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻 形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势 随时间 变化的图象，下列说法中正确的是
A. 从 到 这段时间穿过线圈的磁通量变化量为
B. 从 到 这段时间通过电阻 的电荷量为
C. 时刻穿过线圈的磁通量变化率为
D. 电流表的示数为
二、解答题（共1小题；共13分）
12. 如图所示，线圈 的面积是 ，共 匝，线圈电阻为 ，外接电阻 ，匀强磁场的磁感应强度为 ，电路中电表为理想电表。当线圈以大小为 的角速度绕垂直磁场的轴匀速转动时，求：
（1）线圈产生的感应电动势的最大值；
（2）电路中交流电流表的示数；
（3）线圈从图示位置转过 的过程中通过电阻 的电荷量。
答案
第一部分
1. A
【解析】线圈从中性面开始转过 过程中，感应电动势的平均值为 ，感应电动势的最大值 ，则感应电动势的最大值和平均值之比是 ，选项A正确，B 、C、D错误。
2. D
【解析】由题图可知，，，所以 ，故该交变电流的瞬时值表达式为 （），该交变电流的频率 ，选项A、B错误；该交变电流的有效值为 ，选项C错误；电阻消耗的功率 ，选项D正确。
3. B
【解析】假设该交变电流与恒定电流分别通过阻值都是 的电阻，恒定电流为 ，则根据有效值的定义有 ，解得 ，选项B正确。
4. C
【解析】设电流的有效值为 ，则 ，解得 ，选项A、B、D错误，C正确。
5. D
【解析】根据电流的热效应可得 ，解得电压的有效值为 ，电压表的读数为有效值，故电压表的示数为 ，选项A、B错误；根据焦耳定律，电阻 在一个周期内产生的热量为 ，选项C错误；电流表的读数为有效值，根据欧姆定律可得 ，选项D正确。
6. A
【解析】当电压在正半轴时， 点电势高于 点电势，二极管导通，即 被短路， 两端电压的有效值为 ；当电压在负轴时， 点电势高于 点电势，二极管截止， 、 串联，则 两端电压的有效值为 ；根据有效值的定义可得 ，解得 。选项A正确，B、C、D错误。
7. C
【解析】由题图可知，在 内，穿过线圈的磁通量变化率为 ，则感应电动势为 ， 内，穿过线圈的磁通量变化率为 ，则感应电动势为 。对于线圈，在一个周期内产生的热量 ；根据交变电流有效值的定义可得 。选项A、B、D错误，C正确。
8. B
【解析】电压表的示数是交变电压的有效值，由图知 ，选项A、D错误；灯泡两端电压的有效值为 ，恰好等于其额定电压，所以灯泡正常发光，选项B正确；交变电压的最大值为 ，大于电容器的击穿电压，所以电容器会被击穿，选项C错误。
9. D
【解析】由题图乙可知，电流的最大值 ，则电压的最大值 ，那么电压的有效值 ，故A错误； 消耗的电功率 ，故B错误；转速增大一倍，电流也增大一倍，电流表读数为 ，故C错误；乙与丁的电流有效值之比为 ，接同一电阻的发热功率之比为 ，故D正确。
10. A
【解析】矩形导线框在磁场中转动，产生的交变电流的电压最大值为 ；由于二极管具有单向导电性，一个周期内只有一半时间电路中有电流，根据有效值的定义可得 ，解得 两端电压的有效值 ，电流表的示数为有效值，，选项A正确，C错误；
一个周期内只有一半时间电路中有电流，由 ，，，得到电荷量 ，选项B错误；
交流电流表的示数是有效值，故线框处于图示位置时电流表的示数不为 ，选项D错误。
11. D
【解析】由题图乙可知， 和 这两个时刻的磁通量大小均为 ，故 到 这段时间穿过线圈的磁通量变化量为 ，选项A错误；从 到 这段时间穿过线圈的磁通量的变化量为 ，则平均感应电动势 ，通过电阻 的电荷量为 ，选项B错误； 时刻线圈产生的感应电动势 ，由法拉第电磁感应定律可得 ，则穿过线圈的磁通量变化率为 ，选项C错误；电流表的示数为有效值，则有 ，选项D正确。
第二部分
12. （1）
【解析】线圈转动产生的感应电动势的最大值为 。
（2）
【解析】感应电动势的有效值为
所以电路中电流表的示数为 。
（3）
【解析】线圈从图示位置转过 的过程中，根据
可得
代入数据解得 。
第1页（共1 页）