3.2交变电流的描述 课时提升练（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的描述 课时提升练（Word版含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 743.5KB | ||
| 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 21:43:54 | ||
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文档简介
3.2交变电流的描述 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．一闭合矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示，由图可知（ ）
A．该交变电流的有效值是5A
B．该交变电流的频率是20Hz
C．t＝0时刻线圈平面位于中性面
D．t＝5×10﹣3s时刻线圈平面位于中性面
2．现在市场上的调光台灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图，这是一个经过元件调节后加在电灯上的电压，在正弦交流电的每半个周期中都会截去前面的四分之一、现在加在电灯上的电压是（ ）
A．-Um B． C． D．
3．如图所示，两根间距为的无限长光滑金属导轨，电阻不计，其左端连接一阻值为的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度为的匀强磁场，磁场边界虚线均为正弦曲线的一部分，一根接入电路中的电阻为的光滑导体棒，在外力作用下以的速度匀速向右运动（接触电阻不计），交流电压表和交流电流表均为理想电表，则（ ）
A．电压表的示数为
B．电压表的示数是
C．导体棒运动到图示虚线位置时，电流表示数为零
D．导体棒上消耗的热功率为
4．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
5．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
6下列各种情况中，哪一项所指的电压或电流一定不属于交流电的有效值（ ）
A．220V的家庭照明电压
B．保险丝的熔断电流
C．家用电器上标明的额定电压值
D．电容器标明的耐压数值
7．大小为3A的直流电通过电阻R时，t时间内产生的热量为Q。现让一正弦式交变电流通过电阻R，若2t时间内产生的热量为Q，则该交变电流的电流有效值I和最大值Im分别为（ ）
A．I＝3A，Im＝3A B．I＝A，Im＝3A
C．I＝A，Im＝A D．I＝3A，Im＝6A
8．在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学的思想方法，其中等效思想是一种很重要的思想．下列有关等效思想的说法中正确的是（ ）
A．平均速度和平均加速度的提出与等效思想无关，体现了极限思想
B．交变电流的有效值涉及到了控制变量的思想，与等效思想无关
C．解决变力做功问题中提出的平均作用力体现了等效思想
D．由“探究感应电流方向的规律”实验得出楞次定律是等效思想的一个具体应用
9．下列各种情况中，哪一项所指的电压或电流一定不属于交流电的有效值（ ）
A．220V的家庭照明电压
B．保险丝的熔断电流
C．家用电器上标明的额定电压值
D．电容器标明的耐压数值
10．图（a）为电视机电脑板供电电路图，图中变压器可视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为44：1，R为用电器件的等效电阻，阻值为5Ω，A为理想电流表。已知ab两点间的电压如图（b）所示，下列说法正确的是（ ）
A．通过R电流的表达式为
B．电流表的示数约为1.41A
C．原线圈中磁通量的变化率大于副线圈中磁通量的变化率
D．原线圈两端的电压为220V
11．交流发电机在工作时的电动势，若仅将线圈的转速提高到原来的两倍，则电动势变为（ ）
A． B．
C． D．
12．发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（ ）
A．框内电流方向呈周期性变化 B．电动势的最大值为Um
C．流过电阻的电荷量 D．电阻产生的焦耳热
13．如图甲所示，将阻值为R＝5 Ω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，交流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＝2.5 sin（200πt） V
B．电阻R消耗的电功率为1.25 W
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0.707 A
D．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为
14．如图甲所示，标有“220 V，40 W”的电灯和标有“20 μF，300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表．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．t＝ 时刻，V的示数为零
B．电灯恰正常发光
C．电容器有可能被击穿
D．交流电压表V的示数保持110V不变
二、解答题
15．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=100匝、电阻r=10，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=40Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0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。求：
(1)从到内通过电阻R上的电量q；
(2)电路中交流电压表的示数。
参考答案
1．D
【详解】
A．该交变电流的有效值是
故A错误；
B．该交变电流的频率是
故B错误；
C．t＝0时刻感应电流最大，线圈平面垂直于中性面，故C错误；
D．t＝5×10﹣3s时刻感应电流为零，线圈平面位于中性面，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内所产生的热量，利用有效值的定义得
解得
U=
ABC错误，D正确。
故选D。
3．A
【详解】
AB．磁场边界虚线为正弦曲线的一部分，可知回路中产生的是正弦式交变电流，感应电动势最大值
则感应电动势的有效值
电压表测量两端的电压，即
故A B错误；
C．电流表示数为有效值，一直为
故C错误；
D．导体棒上消耗的热功率
故D错误。
故选A。
4．A
【详解】
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。
5．C
【详解】
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。
6．D
【详解】
220V的家庭照明电压、保险丝的熔断电流、家用电器上标明的额定电压值，都是指的交流电的有效值；但电容器标明的耐压数值，是交流电的峰值。故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
根据焦耳定律，3A的直流电通过电阻R时，t时间内产生的热量为Q，则
Q＝I12Rt
现让一正弦式交变电流通过电阻R，若2t时间内产生的热量为Q，则
Q＝I2R·2t
联立解得该交变电流的电流有效值为
I＝A
则最大值为
Im＝I＝3A
故选B。
8．C
【详解】
A．平均速度和平均加速度的提出与等效思想有关关，体现了等效的思想，A错误；
B．交变电流的有效值涉及到了等效的思想，与等效思想有关，B错误；
C．解决变力做功问题中提出的平均作用力体现了等效思想，C正确；
D．由“探究感应电流方向的规律”实验得出楞次定律是控制变量思想的一个具体应用，D错误。
故选C。
9．D
【详解】
220V的家庭照明电压、保险丝的熔断电流、家用电器上标明的额定电压值，都是指的交流电的有效值；但电容器标明的耐压数值，是交流电的峰值。故D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．根据图像可知
根据根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为
由于电流是正弦变化，则通过R电流的表达式为
A正确；
B．由图像可知，ab两点间的电压为
根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为
B错误；
C．根据变压器的原理可知，原线圈中磁通量的变化率等于副线圈中磁通量的变化率，C错误；
D．根据变压器的原副线圈的电压关系，则有
代入数据，解得
D错误。
故选A。
11．B
【详解】
根据交流发电机工作原理
可知，当转速n提高到原来的两倍时，和都变为原来的2倍，所以电动势变为
故ACD错误，B正确。
故选B。
12．ABD
【详解】
A．根据图甲可知，金属框转动时会产生交流电，框内电流方向会发生周期性变化，A正确；
B．根据图乙可知，电动势的最大值为Um，B正确；
C．根据
可知，金属框转动半周，磁通量的改变量为2BL2，通过电阻的电荷量为，转动一周流过电阻的电荷量为
C错误；
D．图乙等效为余弦式交流电，根据有效值
交流电最大值为
且
联立可知
D正确。
故选ABD。
13．ACD
【详解】
A．由图乙可知电流的最大值Im＝0.5 A，T＝0.01 s，所以
电阻R两端电压的最大值为
因此电阻R两端电压变化规律的函数表达式为
A正确；
B．图乙中电流的有效值
电阻R消耗的电功率为
B错误；
C．当线圈的转速提升一倍时，根据
可知最大值提升一倍，所以电流表的示数为
C正确；
D．图丁电流大小不变，有效值 ，所以图乙中交变电流与图丁所示电流相比较，其有效值之比为，D正确。
故选ACD。
14．BC
【详解】
AD．交流电压表V的示数应是电压的有效值220 V，AD错误；
B．电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B正确；
C．电压的峰值V≈311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C正确。
故选BC。
15． (1)；(2)
【详解】
(1)线圈产生的平均感应电动势为
平均感应电流为
流过电阻R上的电量为
联立可得
从到内，磁通量从正向的变为反向的，故磁通量的变化量为
代入数据解得
(2)由乙图可知，线圈转动周期为
感应电动势的最大值为
有效值为
电路中交流电压表的示数为
一、选择题
1．一闭合矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示，由图可知（ ）
A．该交变电流的有效值是5A
B．该交变电流的频率是20Hz
C．t＝0时刻线圈平面位于中性面
D．t＝5×10﹣3s时刻线圈平面位于中性面
2．现在市场上的调光台灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图，这是一个经过元件调节后加在电灯上的电压，在正弦交流电的每半个周期中都会截去前面的四分之一、现在加在电灯上的电压是（ ）
A．-Um B． C． D．
3．如图所示，两根间距为的无限长光滑金属导轨，电阻不计，其左端连接一阻值为的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度为的匀强磁场，磁场边界虚线均为正弦曲线的一部分，一根接入电路中的电阻为的光滑导体棒，在外力作用下以的速度匀速向右运动（接触电阻不计），交流电压表和交流电流表均为理想电表，则（ ）
A．电压表的示数为
B．电压表的示数是
C．导体棒运动到图示虚线位置时，电流表示数为零
D．导体棒上消耗的热功率为
4．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
5．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
6下列各种情况中，哪一项所指的电压或电流一定不属于交流电的有效值（ ）
A．220V的家庭照明电压
B．保险丝的熔断电流
C．家用电器上标明的额定电压值
D．电容器标明的耐压数值
7．大小为3A的直流电通过电阻R时，t时间内产生的热量为Q。现让一正弦式交变电流通过电阻R，若2t时间内产生的热量为Q，则该交变电流的电流有效值I和最大值Im分别为（ ）
A．I＝3A，Im＝3A B．I＝A，Im＝3A
C．I＝A，Im＝A D．I＝3A，Im＝6A
8．在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学的思想方法，其中等效思想是一种很重要的思想．下列有关等效思想的说法中正确的是（ ）
A．平均速度和平均加速度的提出与等效思想无关，体现了极限思想
B．交变电流的有效值涉及到了控制变量的思想，与等效思想无关
C．解决变力做功问题中提出的平均作用力体现了等效思想
D．由“探究感应电流方向的规律”实验得出楞次定律是等效思想的一个具体应用
9．下列各种情况中，哪一项所指的电压或电流一定不属于交流电的有效值（ ）
A．220V的家庭照明电压
B．保险丝的熔断电流
C．家用电器上标明的额定电压值
D．电容器标明的耐压数值
10．图（a）为电视机电脑板供电电路图，图中变压器可视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为44：1，R为用电器件的等效电阻，阻值为5Ω，A为理想电流表。已知ab两点间的电压如图（b）所示，下列说法正确的是（ ）
A．通过R电流的表达式为
B．电流表的示数约为1.41A
C．原线圈中磁通量的变化率大于副线圈中磁通量的变化率
D．原线圈两端的电压为220V
11．交流发电机在工作时的电动势，若仅将线圈的转速提高到原来的两倍，则电动势变为（ ）
A． B．
C． D．
12．发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（ ）
A．框内电流方向呈周期性变化 B．电动势的最大值为Um
C．流过电阻的电荷量 D．电阻产生的焦耳热
13．如图甲所示，将阻值为R＝5 Ω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，交流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＝2.5 sin（200πt） V
B．电阻R消耗的电功率为1.25 W
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0.707 A
D．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为
14．如图甲所示，标有“220 V，40 W”的电灯和标有“20 μF，300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表．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．t＝ 时刻，V的示数为零
B．电灯恰正常发光
C．电容器有可能被击穿
D．交流电压表V的示数保持110V不变
二、解答题
15．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=100匝、电阻r=10，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=40Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0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。求：
(1)从到内通过电阻R上的电量q；
(2)电路中交流电压表的示数。
参考答案
1．D
【详解】
A．该交变电流的有效值是
故A错误；
B．该交变电流的频率是
故B错误；
C．t＝0时刻感应电流最大，线圈平面垂直于中性面，故C错误；
D．t＝5×10﹣3s时刻感应电流为零，线圈平面位于中性面，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内所产生的热量，利用有效值的定义得
解得
U=
ABC错误，D正确。
故选D。
3．A
【详解】
AB．磁场边界虚线为正弦曲线的一部分，可知回路中产生的是正弦式交变电流，感应电动势最大值
则感应电动势的有效值
电压表测量两端的电压，即
故A B错误；
C．电流表示数为有效值，一直为
故C错误；
D．导体棒上消耗的热功率
故D错误。
故选A。
4．A
【详解】
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。
5．C
【详解】
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。
6．D
【详解】
220V的家庭照明电压、保险丝的熔断电流、家用电器上标明的额定电压值，都是指的交流电的有效值；但电容器标明的耐压数值，是交流电的峰值。故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
根据焦耳定律，3A的直流电通过电阻R时，t时间内产生的热量为Q，则
Q＝I12Rt
现让一正弦式交变电流通过电阻R，若2t时间内产生的热量为Q，则
Q＝I2R·2t
联立解得该交变电流的电流有效值为
I＝A
则最大值为
Im＝I＝3A
故选B。
8．C
【详解】
A．平均速度和平均加速度的提出与等效思想有关关，体现了等效的思想，A错误；
B．交变电流的有效值涉及到了等效的思想，与等效思想有关，B错误；
C．解决变力做功问题中提出的平均作用力体现了等效思想，C正确；
D．由“探究感应电流方向的规律”实验得出楞次定律是控制变量思想的一个具体应用，D错误。
故选C。
9．D
【详解】
220V的家庭照明电压、保险丝的熔断电流、家用电器上标明的额定电压值，都是指的交流电的有效值；但电容器标明的耐压数值，是交流电的峰值。故D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．根据图像可知
根据根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为
由于电流是正弦变化，则通过R电流的表达式为
A正确；
B．由图像可知，ab两点间的电压为
根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为
B错误；
C．根据变压器的原理可知，原线圈中磁通量的变化率等于副线圈中磁通量的变化率，C错误；
D．根据变压器的原副线圈的电压关系，则有
代入数据，解得
D错误。
故选A。
11．B
【详解】
根据交流发电机工作原理
可知，当转速n提高到原来的两倍时，和都变为原来的2倍，所以电动势变为
故ACD错误，B正确。
故选B。
12．ABD
【详解】
A．根据图甲可知，金属框转动时会产生交流电，框内电流方向会发生周期性变化，A正确；
B．根据图乙可知，电动势的最大值为Um，B正确；
C．根据
可知，金属框转动半周，磁通量的改变量为2BL2，通过电阻的电荷量为，转动一周流过电阻的电荷量为
C错误；
D．图乙等效为余弦式交流电，根据有效值
交流电最大值为
且
联立可知
D正确。
故选ABD。
13．ACD
【详解】
A．由图乙可知电流的最大值Im＝0.5 A，T＝0.01 s，所以
电阻R两端电压的最大值为
因此电阻R两端电压变化规律的函数表达式为
A正确；
B．图乙中电流的有效值
电阻R消耗的电功率为
B错误；
C．当线圈的转速提升一倍时，根据
可知最大值提升一倍，所以电流表的示数为
C正确；
D．图丁电流大小不变，有效值 ，所以图乙中交变电流与图丁所示电流相比较，其有效值之比为，D正确。
故选ACD。
14．BC
【详解】
AD．交流电压表V的示数应是电压的有效值220 V，AD错误；
B．电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B正确；
C．电压的峰值V≈311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C正确。
故选BC。
15． (1)；(2)
【详解】
(1)线圈产生的平均感应电动势为
平均感应电流为
流过电阻R上的电量为
联立可得
从到内，磁通量从正向的变为反向的，故磁通量的变化量为
代入数据解得
(2)由乙图可知，线圈转动周期为
感应电动势的最大值为
有效值为
电路中交流电压表的示数为