3.2交变电流的描述 自主提升过关练(word版含答案)

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名称 3.2交变电流的描述 自主提升过关练(word版含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-21 04:10:52

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文档简介

3.2交变电流的描述 自主提升过关练(解析版)
一、选择题
1.如图所示,家庭电路上接有保险丝、交流电压表、“”的电饭锅及“”的抽油烟机,现接入的交流电,电饭锅和抽油烟机均正常工作,下列说法正确的是(  )
A.交流电压表的示数为
B.内流过保险丝的电流方向改变100次
C.电饭锅的热功率是抽油烟机的热功率的2.3倍
D.为保障电路正常工作,保险丝的额定电流不能小于
2.如图甲所示,在匀强磁场中,有一匝数为N、总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴以角速度匀速转动。线圈通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连,图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像,则下列说法中正确的是(  )
A.t=0时刻,穿过线圈的磁通量为0
B.时刻,穿过线圈的磁通量大小为
C.从时刻到时刻这段时间内通过电阻R的电荷量为
D.电流表的示数为
3.某旋转电枢式交流发电机,当转子的旋转角速度为ω时,其产生的电动势随时间变化的关系式为。那么当转子的旋转角速度减为时,其产生的电动势随时间变化的关系式为(  )
A. B.
C. D.
4.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动,线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示。下列说法中正确的是(  )
A.t1时刻穿过线圈的磁通量最大
B.t2时刻穿过线圈的磁通量为0
C.t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大
D.每当电流方向变化时,线圈平面就会与中性面垂直
5.如图所示的各图像中表示交变电流的是(  )
A. B. C. D.
6.如图甲所示,一小型发电机内有n=100匝矩形线圈,线圈电阻为1Ω。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,发电机线圈两端与R=10 Ω的电阻构成闭合回路。通过电阻R的交变电流如图乙所示,下列判断正确的是(  )
A.该发电机产生的交变电流的频率为100 Hz
B.该发电机产生交流电的最大感应电动势为200V
C.图甲时刻,线圈平面与中性面重合
D.电阻R的热功率为8kW
7.一只低压教学电源输出的交变电压为U=10 sin 314t (V),以下说法正确的是(  )
A.这只电源可以使“10 V 2 W”的灯泡正常发光
B.这只电源的交变电压的周期是314 s
C.这只电源在t=0.01 s时电压达到最大值
D.“10 V 2 μF”电容器可以接在这只电源上
8.在实际的交流电发电装置中,线圈固定(定子),匀强磁场发生装置匀速转动(转子)。如图所示,矩形线圈固定放置在磁感应强度大小恒为B的旋转磁场中,磁场方向垂直于线框的对称轴OO′,磁场绕OO′以恒定角速度按图示方向匀速转动,磁场转动周期是T,产生的感应电动势的最大值为Em。从图示位置开始计时,则(  )
A.t=时刻,电动势大小是Em,电流方向是adcba
B.t=时刻,电动势大小是Em,电流方向是abcda
C.t=时刻,电动势大小是Em,电流方向是adcba
D.t=时刻,电动势大小是Em,电流方向是abcda
9.在交流电路中,如果电源电动势的最大值不变,频率可以改变,在如图所示电路a、b两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入。当使交变电流的频率增大时,可以观察到三只电流表示数变小的是(  )
A.电流表A1 B.电流表A2 C.电流表A2 D.电流表A2与电流表A3
10.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示。产生的电动势的图像如图乙所示,则(  )
A.线框产生的电动势的有效值为 B.时线框平面与中性面重合
C.线框产生的电动势的频率为 D.时穿过线框的磁通量变化率为零
11.如图所示,N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L,线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动,ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为(  )
A. B. C. D.
12.如图所示,三只完全相同的灯泡a、b、c分别与盒子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的三种元件串联,再将三者并联,接在正弦交变电路中,三只灯泡亮度相同若保持电路两端电压有效值不变,将交变电流的频率增大,观察到灯a变暗、灯b变亮、灯c亮度不变。则三个盒子中的元件可能是(  )
A.Ⅰ为电阻,Ⅱ为电容器,Ⅲ为电感器
B.Ⅰ为电感器,Ⅱ为电阻,Ⅲ为电容器
C.Ⅰ为电感器,Ⅱ为电容器,Ⅲ为电阻
D.Ⅰ为电容器,Ⅱ为电感器,Ⅲ为电阻
13.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R,线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度 匀速转动,从图示位置开始计时(  )
A.当转过60°角时,感应电流的瞬时值为
B.当转过60°角时,感应电流的瞬时值为
C.在转过60°角的 过程中,感应电动势的平均值为
D.在转过60°角的 过程中,感应电流的有效值为
14.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。设发电机的线圈为单匝线圈,其内阻为5 Ω,外接一只电阻为95 Ω的灯泡(阻值恒定),如图乙所示,下列说法正确的是(  )
A.在t = 0.01 s的时刻,通过线圈的磁通量最大
B.在t = 0的时刻,电压表的示数为零
C.在t = 0.005 ~ 0.015 s的过程中,通过线圈的电量为零
D.在t = 0 ~ 0.01 s的过程中,灯泡产生的焦耳热为220 J
15.如图所示,一半径为r的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B.线圈以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,M和N是两个滑环,负载电阻为R.线圈、电流表和连接导线的电阻都不计,下列说法正确的是(  )
A.转动过程中电流表的示数为
B.从图示位置起转过 圈的时间内产生的平均感应电动势为2πnBr2
C.从图示位置起转过圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为
D.转动过程中交变电流的最大值为
二、解答题
16.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=T,边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈总电阻r=1Ω,线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动,角速度ω=2πrad/s,外电路电阻R=4Ω。求:
(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值。
(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
(3)由图示位置转过30°角电路中电流的瞬时值。
17.如图所示,正方形线圈abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动,转速为 r/s,已知ab=ad=20cm,匝数N=100,磁感应强度B=1T,图示位置线圈平面与磁感线平行.闭合回路中线圈的电阻r=4Ω,外电阻R=12Ω.求:
(1)线圈转动过程中感应电动势的最大值;
(2)从图示位置开始计时,写出感应电流的瞬时表达式;
(3)交流电压表的示数;
(4)从图示位置转过90°过程中的平均电动势;
(5)从图示位置转过90°过程中的通过线圈截面的电荷量q。
试卷第页,共页
参考答案:
1.B
【解析】
【详解】
A.由
知电压最大值
电压有效值为
而交流电压表示数为有效电压,故A错误;
B.由
可知
一个周期内电流方向变化两次,所以1s内电流方向改变100次,故B正确;
C.电饭锅的功率为抽油烟机功率的倍,但抽油烟机不是纯电阻元件,其热功率小于200W,故C错误;
D.电路正常工作时的总功率

为保障电路正常工作,保险丝的额定电流不能小于3A,故D错误。
故选B。
2.C
【解析】
【详解】
A.由图可知,时刻,感应电动势为零,穿过线圈的磁通量最大,故A错误;
B.由图可知,时刻,感应电动势最大,则此时磁通量大小为0,故B错误;
C.从到这段时间磁通量的变化为,则平均电动势
因此通过电阻的电荷量为
故C正确;
D.电流表的示数为有效值,则有
故D错误。
故选C。
3.A
【解析】
【详解】
线圈中产生的感应电动势的最大值为
当转子的旋转角速度减为时,感应电动势的最大值变为
电动势随时间变化的关系式变为
故选A。
4.C
【解析】
A.t1时刻感应电动势最大,线圈通过与中性面垂直的位置,穿过线圈的磁通量最小,A错误;
B.t2时刻感应电动势为零,线圈位于中性面位置,穿过线圈的磁通量最大,B错误;
C.t3时刻感应电动势最大,穿过线圈的磁通量的变化率最大,C正确;
D.每当电流方向变化时,线圈平面与磁场垂直,即线圈转到中性面位置,D错误。
故选C。
5.D
【解析】
大小和方向随时间做周期性变化的电流,称为交变电流,A、B、C三幅图中的电流大小虽然变化,但方向不随时间做周期性变化,不是交流电。
故选D。
6.C
【解析】
A.由图乙可知交变电流的周期,则频率为
故A错误;
B.由图乙可知最大感应电流,根据闭合电路欧姆定律
故B错误;
C.图甲时刻,由于B、S垂直,所以线圈平面与中性面重合,故C正确;
D.由图乙可知感应电流的有效值
根据热功率表达式,电阻R的热功率为
故D错误。
故选C。
7.A
【解析】
A.交流电的峰值
则有效值
所以电源可以使“10V、2W“的灯泡正常发光,故A正确;
B.根据瞬时值表达式可知
ω=100π

故B错误;
C.t=0.01s时,经过半个周期,电压为零,故C错误;
D.当电容器的耐压值小于峰值,电容器被击穿,10V小于,则“10V、2μF”电容器不能接在这只电源,故D错误。
故选A。
8.C
【解析】
AB.线圈从图示位置计时瞬时值表达式为
e=NBSωcos t=Emcos t
t=时刻,转过,根据表达式可知:电动势大小是Em,根据右手定则判断电流方向为abcda,AB错误;
CD.在t=时刻,转过,根据表达式可知:电动势大小是Em,根据右手定则判断电流方向为adcba,C正确、D错误。
故选C。
9.A
【解析】
当使交变电流的频率增大时,线圈的感抗变大,电容器的容抗减小,而电阻阻值不变,则当把三个电路接入ab两点时,电流表A1读数变小,电流表A2读数变大,电流表A3读数不变。
故选A。
10.B
【解析】
A.由图乙可知
根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得,该交变电流的有效值为
故A错误;
B.当,感应电动势为零,由法拉第电磁感应定律
可知,磁通量的变化率是零,线框平面与中性面重合,故B正确;
C.据周期和频率的关系可得,该交变电流的频率为
故C错误;
D.当,感应电动势最大,则此时穿过线框回路的磁通量变化率最大,故D错误。
故选B。
11.B
【解析】
交流电的最大值和两条边到转轴的距离无关,为
因此有效值为
故选B。
12.C
【解析】
根据电感器有通低频,阻高频的特点,电容器有通高频,阻低频的特点,电阻对高低频交流电无影响,所以将交变电流的频率增大,观察到灯a变暗、灯b变亮、灯c亮度不变,则Ⅰ为电感器,Ⅱ为电容器,Ⅲ为电阻,所以C正确;ABD错误;
故选C。
13.ACD
【解析】
AB.因为线圈从中性面开始计时,所以感应电动势的瞬时值表达式为
转过60°角时,感应电动势的瞬时值为
感应电流的瞬时值为
B错误,A正确;
C.转过60°的时间为
rad/s
磁通量变化量为
感应电动势的平均值为
C正确;
D.感应电流的最大值为
感应电流的有效值为
D正确。
故选ACD。
14.AC
【解析】
A.由图甲可知,交流电的周期是2×10 2s,在t=0.01s的时刻线圈处于中性面位置,通过线圈的磁通量最大,A正确;
B.电压表测量的是路端电压的有效值,因此示数不是零,B错误;
C.在t=0.005s时,线圈平面和磁场平行,=0;在t=0.015s时,线圈平面和磁场平行,=0,磁通量的变化量是
=0
由电磁感应定律得
由电量公式得
解得
q=0
C正确;
D.由图甲可知,电动势有效值为220V,由闭合电路欧姆定律,得电流有效值为
由焦耳定律可得,在t=0~0.01s时间内,灯泡产生的焦耳热为
Q=I2Rt=2.22×95×0.01J=4.598J
D错误。
故选AC。
15.ABD
【解析】
AD.转速为n,则
最大感应电动势
线圈转动过程中产生的交变电流的最大值为
因为只有一半区域存在磁场,由有效值的计算公式可得
解得
所以转动过程中电流表的示数为, AD正确;
B.从题图所示位置起转过 圈的时间内磁通量的变化量为
所用时间
所以线圈产生的平均感应电动势
B正确;
C.从题图所示位置起转过 圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为
C错误。
故选ABD。
16.(1);(2)e=2cos2πt(V);(3)A
【解析】
(1)设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为Em,则
(2)从图示位置开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
(3)由图示位置转过30°角时线圈中的感应电动势的瞬时值
则电路中电流的瞬时值为
答:(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值为;
(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式为;
(3)由图示位置转过30°角电路中电流的瞬时值为A。
17.(1)400V;(2) i=25cos(100t)A;(3);(4);(5)0.25C
【解析】
(1)角速度为
产生的感应电动势最大值为
(2)根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为
感应电流的瞬时表达式为
i=Imcosωt
所以电流的瞬时表达式为
i=25cos(100t)A
(3)电压表的示数为
(4)平均电动势为
(5)通过线框截面电量为
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