3.2描述交变电流的物理量基础巩固（word 含答案）

3.2描述交变电流的物理量基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（　　）
A．在t=0.1 s时感应电动势最大
B．在t=0.2 s时电动势改变方向
C．通过图像无法求出电动势的最大值
D．在t=0.4 s时，磁通量为0，感应电动势最大
2．电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是（　　）
A．交变电流能通过电容器
B．电容器具有通直流、阻交流的作用
C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用
D．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小
3．如图所示，在电路两端接上交变电流，保持电压不变，使频率增大，发现各灯的亮暗变化情况是∶灯1变暗、灯2变亮、灯3不变，则M、N、L处所接元件可能是（　　）
A．M为电阻，N为电容器，L为电感器
B．M为电阻，N为电感器，L为电容器
C．M为电感器，N为电容器，L为电阻
D．M为电容器，N为电感器，L为电阻
4．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为Em.设t＝0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为（ ）
A．e＝2Emsin2ωt B．e＝4Emsin2ωt
C．e＝Emcos2ωt D．e＝4Emcos2ωt
5．如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO＇轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R．在线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．磁通量的变化量
B．通过电阻R的电量
C．电阻R产生的焦耳热Q= (NBSω)2/2R
D．电阻R产生的焦耳热Q= (NBS)2ωRπ/4(R+r)2
6．已知电源的交变电压的表达式为，电源的内阻不计．下列说法正确的是
A．用电压表测该电源电压时其示数为V
B．将该电压加在的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为220W
C．交流电的频率为60Hz,电流方向每秒改变60次
D．当t=0.1s时电压表示数为0V
7．一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交变电流的电动势为e＝220sin 100πt V，关于这个交变电流的说法正确的是（ ）
A．交流电的频率为100 Hz，周期为0.01 s
B．此交变电流电动势的有效值为220 V
C．此交变电流电动势的峰值约为380 V
D．t＝0时，线圈平面与中性面垂直，此时磁通量为零
8．如图所示，一交流发电机的矩形线圈共有10匝，其电阻，面积是，在磁感应强度的匀强磁场中，若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴以的角速度匀速转动，向的电阻供电．则以下说法中正确的是（　　）
A．该线圈产生的是余弦式交变电流
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40Ⅴ
C．线圈开始转动时流过电阻R的瞬时电流大小为
D．电阻R上消耗的电功率为9W
9．一交流电流的图象如图所示，由图可知（　　）
A．用电流表测该电流，其示数为
B．该交流电流的频率为
C．该交流电流通过电阻时，电阻消耗的电功率为
D．该交流电流即时值表达式为
10．在图中L为电感线圈，C为电容，A、B为两只相同的灯泡，将它们接在电压为u的交流电源上，两只灯泡的亮度一样。若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法中正确的是(　　)
A．两灯泡的亮度不变
B．A灯泡亮度不变，B灯泡变亮
C．A灯泡变暗，B灯泡变亮
D．A灯泡变亮，B灯泡变暗
11．在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕轴以角速度ω匀速转动,产生的感应电动势随时间的变化关系如图所示，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是（ ）
A．从t1到t3这段时间内穿过线圈磁通量的变化量为零
B．从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为
C．t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率大小为E0
D．t4时刻线圈处于中性面位置
12．如图甲所示，一匝数为100（匝）、边长为0.5m的正方形线圈在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中绕转轴OO'以角速度311rad/s匀速转动，产生的交变电流直接给图乙的电路供电。图乙中的变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为10：1，副线圈接有定值电阻和电容器，所有电表均为理想电表，不计正方形线圈的电阻，下列说法正确的是（　　）
A．当线圈平面与磁场垂直时，电压表的示数为0
B．若电容器的击穿电压为350V，则电容器不会被击穿
C．若线圈的转速增加一倍，其他条件均不变，则电流表A1的示数不变
D．若线圈的转速增加一倍，其他条件均不变，则电流表A1的示数也增加一倍
13．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10V。图乙是矩形线圈磁通量随时间t变化的图像，则（　　）
A．0.005s时穿过线的圈磁通量变化率最大
B．0.02s时R两端的电压瞬时值为14.1（V）
C．电阻R上的热功率为14.1W
D．R两端的电压u随时间t变化的周期是2s
14．如图所示，某圆形N匝金属线圈放置在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，线圈的面积为S，电阻不计，线圈可绕OO′自由转动，并通过电刷与外电路相连，定值电阻的阻值为R，电压表为理想交流电表，现使线圈从图示位置匀速转动，周期为T，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的耐压值至少为
B．电压表的示数随时间的变化规律为
C．一个周期内，定值电阻上产生的热量为
D．在四分之一周期内通过线圈某一横截面的电荷量为
15．如图所示，在光滑绝缘水平桌面上建立一个直角坐标系，在坐标系的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直桌面向下、向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为1.0T，磁场边界线的方程为。在水平桌面上静置一个长1m、宽0.5m的矩形单匝导线框abcd，其电阻，ab，dc边与x轴平行，在拉力F的作用下，线框从图示位置开始沿x轴正方向以大小为1m/s的速度匀速穿过整个磁场区域，下列说法正确的是（ ）
A．bc边到达x = 0.25m时，线框中的感应电流最大
B．拉力F的最大功率为0.5W
C．整个过程中拉力F所做的功为
D．整个过程中线框产生的焦耳热为
二、填空题（共4题）
16．有一台使用交流电的洗衣机上标有额定电压为“220 V"的字样，这“220 V”指交电电压的_____(选填“瞬时值”“有效值”或“最大值”) ；洗衣机工作时消耗的电能_______ (选填“大于”“等于”或“小于”)洗衣机发热产生的内能。
17．根据如图所示图象写出电压的瞬时值表达式________________。
18．如图所示是通过某用电器的电流图像，该交流电的频率是__________Hz，通过该用电器的电流的有效值是_________A。
19．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=________
三、综合题（共4题）
20．有A、B、C三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，它们的峰值有什么关系？它们的周期有什么关系？
21．在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个匝数为n的矩形线圈,边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴ab以角速度ω由图示位置逆时针方向转动．试求:
(1)线圈中产生感应电动势的最大值;
(2) 线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势．
(3) 设线圈的总电阻为R，线圈转过1/4周的过程中通过某一截面的电量．
22．如图是一个正弦式交变电流的波形图。根据图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。
23．如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕OO′轴从图示位置开始匀速转动．已知从图示位置转过时，线圈中电动势大小为10V，求：
（1）交变电动势的峰值；
（2）交变电动势的有效值；
（3）与线圈相接的交流电压表的示数。
参考答案
1．D
2．B
3．C
4．D
5．D
6．B
7．B
8．D
9．D
10．C
11．B
12．B
13．B
14．C
15．D
16．有效值 大于
17．
18．50 0. 2
19．2×10-5T 4×10-6C 7.2×10-9J
20．C的峰值最大，AB峰值相等；三个电压的周期相等。
21．(1) nBωL1L2 (2) (3)
22．0.2s；5Hz；10A；7.1A
23．（1）20V；（2）10V；（3）10V