3.2交变电流的描述课后提升练（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的描述课后提升练（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 798.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-03 14:23:26 | ||
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文档简介
3.2交变电流的描述 课后提升练 2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、单选题
1．如图所示，在匀强磁场中圆形线圈匀速转动的周期为T，匝数为10匝，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈总电阻为2Ω，从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，线圈转过30°时的瞬时电流为1A，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈中电流的最大值为A
B．线圈中电流的最大值为2A
C．线圈消耗的电功率为8W
D．从图示位置开始计时，感应电流的瞬时值表达式为i＝2cos（t）A
2．利用二极管的单向导电性可以将正弦式交变电压的波形截去一半，这种方法称为半波整流。某研究小组的同学通过半波整流得到如图所示的脉动电压图像，由图可知（ ）
A．该电压的周期为2s
B．该电压的频率为0.02Hz
C．电压的有效值为
D．电压的有效值为20V
3．如图所示，矩形线圈abcd与理想电压表V、理想电流表A和定值电阻R组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的cd边匀速转动，若已知线圈转动的角速度ω=100rad/s，匝数N=100，边长ab=0.4m、ad=0.2m，线圈总电阻r=2Ω，定值电阻R=8Ω。若磁场只分布在cd边的左侧，磁感应强度大小×10-2T。下列说法正确的是（ ）
A．该线圈产生的感应电动势有效值为V
B．电压表的示数为6.4V
C．1s内，线圈中的电流方向变化100次
D．从图示位置（线圈在纸面内）转过90°的过程中，通过R的电荷量是1.2×10-2C
4．如图所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示。发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω恒定不变，则下列说法中正确的为（ ）
A．电压表的示数为6V
B．发电机的输出功率为4W
C．在0.5×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量最小
D．在1.0×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大
5．一正弦交变电流的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在时电流改变方向
B．该交变电流的周期为0.25s
C．该交变电流的表达式为
D．将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为
6．一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
7．如图（a），在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线框绕竖直轴逆时针匀速转动，已知线框的匝数为100匝，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．线框转动的角速度为
B．内线圈的平均感应电动势为
C．时线圈的瞬时感应电动势为
D．一个周期内线圈中感应电动势的有效值为
8．如图所示为一正弦式交变电流的图像。由图可知，这个电流的（ ）
A．有效值为6A B．有效值为A
C．频率为100Hz D．频率为200Hz
二、多选题
9．一线框在匀强磁场中转动、产生的正弦式交变电流随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．交流电压瞬时值的表达式为u=10sin25t（V）
B．交流电的频率为25Hz
C．0.01s末线框平面平行于磁场，穿过线框的磁通量变化最快
D．0.02s时穿过线框的磁通量为零
10．交流发电机的线圈绕垂直于匀强磁场的中心轴逆时针匀速转动，角速度，线圈从图示位置开始计时（此时线圈平面与磁场平行），理想电流表的示数为，已知线圈匝数为1000匝，内阻，外接电阻，则（ ）
A．时刻与时刻通过R的电流方向相同
B．通过线圈磁通量的最大值为
C．时线圈磁通量的变化率最大
D．外接电阻R在内产生的总焦耳热为
11．如图所示，虚线MN左侧空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。纸面内有一个圆心角为120°的扇形金属线框OCD，半径为r，线框围成的回路电阻为R，顶角O在虚线MN上。当金属线框绕顶角O在纸面内以角速度匀速转动时，下列说法正确的是（ ）
A．线框转动一圈的过程中，线框中有电流的时间为
B．线框中存在电流时，电流的大小为
C．线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为
D．线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为
12．如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，匝数匝，电阻为的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈两端经集流环和电刷与电路连接，定值电阻，，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期。从线框与磁场方向平行位置开始计时，线圈转动的过程中，线圈产生电动势的有效值为。下列说法中正确的是（ ）
A．电阻上的电功率为
B．时，理想电压表的示数为零
C．从开始计时到通过电阻的电荷量为
D．若线圈转速增大为原来的2倍，线圈中产生的电动势随时间变化规律为
三、实验题
13．如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流计相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直．摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积S＝2 m2，转动角速度 rad/s，用电流计测得电路中电流I＝40 μA，电路总电阻R＝10 Ω，g取10 m/s2， ＝2.25，则该处地磁场的磁感应强度B=_______;从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转过四分之一周的过程中，通过电流计的电荷量q=______；求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热Q=________
14．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
（1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为___________。
（2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图象，此电流的瞬时值表达式为___________，电流的有效值为___________。
四、解答题
15．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈的边长，匝数，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接，现使线圈绕过和边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电动势瞬时值的表达式；
（2）求通过电阻R的电流有效值I；
（3）求线圈转动电阻R上产生的热量Q。
16．如图，矩形线圈的边长l1＝50cm，l2＝30cm，匝数n＝100，线圈电阻r＝10，在磁感应强度B＝0.20T的匀强磁场中绕OO′轴以角速度＝100rad/s匀速转动，外电路电阻R＝90。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）通过电阻R的电荷量q；
（2）电阻R上所产生的热量Q。
17．夜间由于光线较暗，可在自行车上安装小发电机，示意图如图甲所示，小发电机的内部结构示意图如图乙所示。面积为S的矩形线圈通过圓柱体与半径为r0的摩擦小轮焊接在一起，当摩擦小轮转动时可带动矩形线圈绕中心轴线一起转动。摩擦小轮与自行车车轮的边缘相接触，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动。线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，方向始终与矩形线圈轴线垂直。线圈的匝数为N，通过电刷为小灯泡提供电能。自行车前、后轮的半径均为R。自行车以一定的速度匀速行驶时，后轮绕轮轴转动的角速度为ω。自行车与地面、摩擦小轮与后轮之间没有相对滑动。求：
（1）摩擦小轮的角速度ω0；
（2）小发电机产生电动势的有效值E。
18．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0 Ω，所围成的矩形的面积S=0.040 m2，小灯泡的电阻R=9.0 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻值随温度的变化，求：
（1）线圈中产生感应电动势的最大值；
（2）小灯泡消耗的电功率；
（3）在磁感应强度变化的时间内，通过小灯泡的电荷量。
试卷第1页，共3页
试卷第11页，共1页
参考答案
1．B
2．C
3．A
4．C
5．C
6．D
7．C
8．B
9．BC
10．BD
11．CD
12．AD
13．2×10-5T 4×10-6C 7.2×10-9J
14．
15．（1）；（2）0.71A；（3）
16．（1）q＝0.03C；（2）Q＝J
17．（1）；（2）
18．（1）8 V；（2）2.88 W；（3）0.004 C
一、单选题
1．如图所示，在匀强磁场中圆形线圈匀速转动的周期为T，匝数为10匝，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈总电阻为2Ω，从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，线圈转过30°时的瞬时电流为1A，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈中电流的最大值为A
B．线圈中电流的最大值为2A
C．线圈消耗的电功率为8W
D．从图示位置开始计时，感应电流的瞬时值表达式为i＝2cos（t）A
2．利用二极管的单向导电性可以将正弦式交变电压的波形截去一半，这种方法称为半波整流。某研究小组的同学通过半波整流得到如图所示的脉动电压图像，由图可知（ ）
A．该电压的周期为2s
B．该电压的频率为0.02Hz
C．电压的有效值为
D．电压的有效值为20V
3．如图所示，矩形线圈abcd与理想电压表V、理想电流表A和定值电阻R组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的cd边匀速转动，若已知线圈转动的角速度ω=100rad/s，匝数N=100，边长ab=0.4m、ad=0.2m，线圈总电阻r=2Ω，定值电阻R=8Ω。若磁场只分布在cd边的左侧，磁感应强度大小×10-2T。下列说法正确的是（ ）
A．该线圈产生的感应电动势有效值为V
B．电压表的示数为6.4V
C．1s内，线圈中的电流方向变化100次
D．从图示位置（线圈在纸面内）转过90°的过程中，通过R的电荷量是1.2×10-2C
4．如图所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示。发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω恒定不变，则下列说法中正确的为（ ）
A．电压表的示数为6V
B．发电机的输出功率为4W
C．在0.5×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量最小
D．在1.0×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大
5．一正弦交变电流的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在时电流改变方向
B．该交变电流的周期为0.25s
C．该交变电流的表达式为
D．将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为
6．一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
7．如图（a），在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线框绕竖直轴逆时针匀速转动，已知线框的匝数为100匝，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．线框转动的角速度为
B．内线圈的平均感应电动势为
C．时线圈的瞬时感应电动势为
D．一个周期内线圈中感应电动势的有效值为
8．如图所示为一正弦式交变电流的图像。由图可知，这个电流的（ ）
A．有效值为6A B．有效值为A
C．频率为100Hz D．频率为200Hz
二、多选题
9．一线框在匀强磁场中转动、产生的正弦式交变电流随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．交流电压瞬时值的表达式为u=10sin25t（V）
B．交流电的频率为25Hz
C．0.01s末线框平面平行于磁场，穿过线框的磁通量变化最快
D．0.02s时穿过线框的磁通量为零
10．交流发电机的线圈绕垂直于匀强磁场的中心轴逆时针匀速转动，角速度，线圈从图示位置开始计时（此时线圈平面与磁场平行），理想电流表的示数为，已知线圈匝数为1000匝，内阻，外接电阻，则（ ）
A．时刻与时刻通过R的电流方向相同
B．通过线圈磁通量的最大值为
C．时线圈磁通量的变化率最大
D．外接电阻R在内产生的总焦耳热为
11．如图所示，虚线MN左侧空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。纸面内有一个圆心角为120°的扇形金属线框OCD，半径为r，线框围成的回路电阻为R，顶角O在虚线MN上。当金属线框绕顶角O在纸面内以角速度匀速转动时，下列说法正确的是（ ）
A．线框转动一圈的过程中，线框中有电流的时间为
B．线框中存在电流时，电流的大小为
C．线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为
D．线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为
12．如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，匝数匝，电阻为的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈两端经集流环和电刷与电路连接，定值电阻，，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期。从线框与磁场方向平行位置开始计时，线圈转动的过程中，线圈产生电动势的有效值为。下列说法中正确的是（ ）
A．电阻上的电功率为
B．时，理想电压表的示数为零
C．从开始计时到通过电阻的电荷量为
D．若线圈转速增大为原来的2倍，线圈中产生的电动势随时间变化规律为
三、实验题
13．如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流计相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直．摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积S＝2 m2，转动角速度 rad/s，用电流计测得电路中电流I＝40 μA，电路总电阻R＝10 Ω，g取10 m/s2， ＝2.25，则该处地磁场的磁感应强度B=_______;从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转过四分之一周的过程中，通过电流计的电荷量q=______；求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热Q=________
14．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
（1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为___________。
（2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图象，此电流的瞬时值表达式为___________，电流的有效值为___________。
四、解答题
15．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈的边长，匝数，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接，现使线圈绕过和边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电动势瞬时值的表达式；
（2）求通过电阻R的电流有效值I；
（3）求线圈转动电阻R上产生的热量Q。
16．如图，矩形线圈的边长l1＝50cm，l2＝30cm，匝数n＝100，线圈电阻r＝10，在磁感应强度B＝0.20T的匀强磁场中绕OO′轴以角速度＝100rad/s匀速转动，外电路电阻R＝90。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）通过电阻R的电荷量q；
（2）电阻R上所产生的热量Q。
17．夜间由于光线较暗，可在自行车上安装小发电机，示意图如图甲所示，小发电机的内部结构示意图如图乙所示。面积为S的矩形线圈通过圓柱体与半径为r0的摩擦小轮焊接在一起，当摩擦小轮转动时可带动矩形线圈绕中心轴线一起转动。摩擦小轮与自行车车轮的边缘相接触，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动。线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，方向始终与矩形线圈轴线垂直。线圈的匝数为N，通过电刷为小灯泡提供电能。自行车前、后轮的半径均为R。自行车以一定的速度匀速行驶时，后轮绕轮轴转动的角速度为ω。自行车与地面、摩擦小轮与后轮之间没有相对滑动。求：
（1）摩擦小轮的角速度ω0；
（2）小发电机产生电动势的有效值E。
18．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0 Ω，所围成的矩形的面积S=0.040 m2，小灯泡的电阻R=9.0 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻值随温度的变化，求：
（1）线圈中产生感应电动势的最大值；
（2）小灯泡消耗的电功率；
（3）在磁感应强度变化的时间内，通过小灯泡的电荷量。
试卷第1页，共3页
试卷第11页，共1页
参考答案
1．B
2．C
3．A
4．C
5．C
6．D
7．C
8．B
9．BC
10．BD
11．CD
12．AD
13．2×10-5T 4×10-6C 7.2×10-9J
14．
15．（1）；（2）0.71A；（3）
16．（1）q＝0.03C；（2）Q＝J
17．（1）；（2）
18．（1）8 V；（2）2.88 W；（3）0.004 C