3.2交变电流的描述基础巩固-2021-2022学年高二下学期物理沪教版（2019）选择性必修第二册（word含答案）

3.2交变电流的描述基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共14题）
1．如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是 (　 　)
A．图示位置线圈中的感应电动势最大为Em＝BL2ω
B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL2ωcosωt
C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝
D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝
2．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大
D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
3．如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发动机线圈内电阻为，外接灯泡的电阻为，则
A．在的时刻，穿过线圈磁通量为零
B．瞬时电动势的表达式为
C．电压表的示数为
D．灯泡的电功率为
4．一矩形线圈，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
5．一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图中图线a所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是
A．在图线a和b中，t＝0时刻线圈中的电流均最大
B．在图线a和b中，t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
C．线圈先后两次转速之比为3∶2
D．图线b电动势的瞬时值表达式为e＝sin t（V）
6．图为某种交变电流的波形，则该交变电流有效值为
A．1.5A B．A C．3.0A D．A
7．电阻为1Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示，现把交流电加在电阻为9Ω的电热丝上，则下列说法中正确的是
A．线圈转动的角速度为
B．如果线圈转速提高一倍,则电流不会改变
C．电热丝两端的电压V
D．电热丝的发热功率P=1800W
8．无线充电技术是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上而能传输电能的技术。如图甲是手机无线充电的实景图，图乙是充电原理示意图，充电板a、b端接交流电源后其内部的线圈产生交变磁场，激发手机内的感应线圈c、d中产生感应电流。当充电板内的励磁线圈中通入图丙所示的交变电流时，感应线圈中的电流随时间的变化图像可能是（　　）
A． B． C． D．
9．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1 : n2＝11: 2，保险丝R1的电阻为2Ω．若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，要求通过保险丝的电流(有效值)不超过5A，加在电容器两极板的电压不超过50V，则滑动变阻器接入电路的阻值可以为(　　)
A．1 Ω B．5 Ω C．10 Ω D．20 Ω
10．如图所示为一正弦交变电压随时间变化的图象,由图可知( )
A．交流电的周期为2s
B．用电压表测量该交流电压时，读数为311V
C．交变电压的有效值为220V
D．将它加在电容器上时，电容器的耐压值等于220V
11．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，矩形线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与一只电阻为10的灯泡连接，矩形线圈内阻为2，面积为0. 01m2，发电机正常工作时灯泡中电流i随时间t变化的规律图像如图乙所示。则发电机内矩形线圈匝数为（　　）
A．96 B．80 C．48 D．40
12．电动机M与手摇式发电机相连，电流表A为理想电表，如图甲所示。发电机线圈在匀强磁场中匀速转动时，发电机产生的感应电动势图像如图乙所示，电动机正常运转。已知发电机与电动机的内阻均为，电流表内阻不计，则（ ）
A．1秒钟内电流方向变化100次
B．该感应电动势的瞬时值表达式
C．电流表示数为
D．在时线圈中磁通量为零，感应电动势最小
13．如图所示，直线MN右侧有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，有一个单匝、电阻为R、边长为L的导线框一半处于匀强磁场中，t＝0时刻，框面与磁场垂直，现让线框以MN为轴匀速转动，转速为n，则通过线框的感应电流的有效值为（　　）
A． B． C． D．
14．某小组设计了一种发电装置，如图甲所示，在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向；当电阻为r的线圈以角速度绕中心轴匀速转动时，其产生感应电流随时间的变化图象如图乙所示，外接电阻为R，则下列判断正确的是（　　）
A． B．
C．电流的有效值 D．发电机的输出功率
二、填空题（共4题）
15．一正弦交变电流的电流i随时间t变化的规律如图所示，由图可知：
(1)该交变电流的有效值为__________A。
(2)该交变电流的频率为________Hz。
(3)该交变电流的瞬时值表达式为i=___________A。
(4)若该交变电流通过阻值R=40Ω的白炽灯，则电灯消耗的功率是_______W。
16．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值是________A．
17．一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为_______
18．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___________。
三、综合题（共4题）
19．如图甲所示，圆形线圈匝数匝、面积、阻值，线圈中心区域有垂直纸面的圆形匀强磁场，面积，取图示的磁场方向为正方向，顺时针方向为电流正方向，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，线圈外接一定值电阻。
(1)求内，线圈感应电动势的大小；
(2)通过计算，在图丙中画出时间内线圈中感应电流随时间变化的图线；
(3)求时间内线圈中感应电流的有效值。
20．如图所示，abcd为交流发电机的矩形线圈，其面积为S，匝数为n，线圈电阻为r，外电阻为R．线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度为ω．若图中的电压表、电流表均为理想交流电表，求：
（1）此交流发电机产生感应电动势的最大值EM；
（2）若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式；
（3）交流电流表的示数；
（4）此交流发电机的输出功率P出．
21．如图所示，矩形线圈abcd面积为，匝数为，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为，当线圈由图示位置转过的过程中，求：
（1）电压表的示数；
（2）此时电流的瞬时值；
（3）若线圈转过，这个过程中电阻R所产生的焦耳热。
22．如图中，设磁感应强度为0.01T，单匝线圈边长为20，宽为10，转速，求线圈转动时感应电动势的最大值。
参考答案
1．D
2．B
3．B
4．D
5．C
6．B
7．D
8．B
9．C
10．C
11．A
12．B
13．D
14．C
15．5 25 10sin50πt 2000
16．
17．
18．
19．(1) 12V；(2)；(3) A
20．（1）Em=nBSω；（2）i=；（3）；（4）．
21．（1）（2）（3）
22．