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．如图为一交流电的电压随时间而变化的图象，则此交流电的有效值是（ ）
A．V B．5V C．V D．25V
2．下列物理量中，属于矢量的是（　　）
A．感应电动势
B．磁通量
C．磁感应强度
D．交变电流的有效值
3．如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则
A．两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直
B．曲线a表示的交变电动势瞬时值为15cos50
C．曲线a、b对应的线圈转速之比为3:2
D．曲线b表示的交变电动势有效值为10V
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轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A．t１时刻通过线圈的磁通量为零
B．t２时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C．t３时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最小
D．t４时刻线圈位于中性面
5．一矩形金属线圈共10匝，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动，产生交变电流的电动势为，对于这个交变电流的说法正确的是（　　）
A．此交变电流的频率为
B．此交变电流电动势的有效值为
C．时，线圈平面与中性面重合，此时磁通量为零
D．耐压为的电容器能够在该交变电路中使用
6．测电笔中的氖管起辉电压为86.6V，把它接到70.7V、50Hz的余弦交流电源上，则氖管（　　）
A．不能发光 B．能发光，每秒发光50次
C．能发光，每秒发光100次 D．增大电源电压，每次发光时间减少
7．矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．此交流电的频率为0.2Hz
B．此交流电动势的有效值为1V
C．t=0.1s时，线圈平面与磁场方向平行
D．t=0.1s时，通过线圈的磁通量最大
8．某交变电流的电压为u＝6sin 314t (V)，则(　　)
A．把额定电压为6 V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡能正常发光
B．把电磁打点计时器接在此电源上，打点周期为0.01 s
C．把此电压加在阻值为6 Ω的电阻上，该电阻消耗的功率为12 W
D．击穿电压为6 V的电容器能直接接在此电源上
9．一定值电阻接到电压为U0的正弦交变电源上，在一个周期T内产生的热量为Q1；若将该电阻接到电压为U0的直流电源上，在T时间内产生的热量为Q2。则Q1：Q2等于（　　）
A．1：1 B．：1 C．1：2 D．2：1
10．某交流发电机正常工作时的电动势变化规律为e=Emsinωt，如果将此发电机的转速提高一倍，线圈的匝数同时增加一倍，其它条件不变，则电动势的变化规律为（ ）
A．
B．
C．
D．
11．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，产生的感应电动势如图乙所示，则（　　）
A．时线框平面与中性面重合
B．时线框的磁通量变化率最大
C．线框产生的交变电动势频率为
D．线框产生的交变电动势有效值为311V
12．阻值不计的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈两端的电压随时间的变化规律如图所示．则下列说法中正确的是
A．线圈两端电压的平均值为
B．电压表连接在线圈两端时，其示数为
C．在时，线圈平面与磁场垂直
D．当接外电路时，线圈内的电流方向内改变次
13．如图，用一根总电阻为粗细均匀的铜导线制成半径为L的圆环，PQ为圆环的直径，其左右两侧圆面积内各存在垂直于圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反。一根长度为、电阻为R的金属棒MN绕着圆环的圆心O点紧贴着圆环以角速度沿逆时针方向匀速转动，转动过程中金属棒MN与圆环始终接触良好，不计一切阻力和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．转动过程中流过金属棒中电流方向始终是从N到M
B．图示位置金属棒两端的电压大小为
C．从PQ位置开始计时，时间内通过金属棒MN的横截面电荷量为零
D．金属棒旋转一周的过程中，金属棒中电流的有效值为
14．某交流发电机的示意图如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。已知线圈面积S=0.01m2，线圈电阻r=2Ω，外接定值电阻的阻值R=8Ω，其他电阻不计，电路中的交流电压表、交流电流表均为理想电表，线圈产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．线圈产生的交变电流的频率为100Hz B．电流表的示数为0.6A
C．电压表的示数为6V D．匀强磁场的磁感应强度大小为6T
15．家用电子调光灯的调光原理是利用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的调节，比过去用变压器调压方便且体积较小。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在台灯上的电压，即在正弦式电压的每一个周期中，前面的波形被截去，从而改变了台灯上的电压。那么现在台灯上电压的有效值为（　　）
A．Um B． C． D．
二、填空题（共4题）
16．照明用的正弦式电压的有效值为220V，则它的峰值为__________V。
17．某交流电的电压随时间变化的规律如图所示，则此交流电的频率为______，若将该电压加在一阻值为l kΩ的纯电阻用电器上．用电器恰能正常工作，则该用电器的额定功率__________．
18．我们日常生活中使用“220V 50Hz”的正弦式交变电流，这里的“220V”是指电压的______________(选填“峰值”、“有效值”或“瞬时值”)，该交变电流的周期为_______s。
19．(1) 用如图甲所示的装置，研究不同电阻R的阻值随温度T变化情况．测得阻值R与温度T的关系如图乙所示．如果R为金属热电阻，则图线是______（填“1”或“2”）；如果R为负温度系数（NTC）热敏电阻，则图线是______（填“1”或“2”）．
（2）如图丙所示，A、B、C为三个相同的灯泡，a、b、c为与之串联的三个元件，E1为直流电源，E2为交流电源．当开关S接“1”时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮．S接“2”时，A灯仍正常发光，B灯变暗，C灯正常发光．由此可知，a元件应是________、b元件应是___________、c元件应是__________．（选填“电阻”、“电容”或“电感”）
三、综合题（共4题）
20．交流发电机的原理如左下图所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，转轴与磁场垂直．在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图所示，已知线圈的电阻为R＝2．0Ω．求：
（1）矩形线圈转动的周期是多少？
（2）保持线圈匀速转动，1分钟内外界对线圈做的功是多少？
21．如图甲所示，矩形线框abcd的边ab＝2l，ad＝3l，OO′为线框的转动轴，aO＝bO′＝2l．匀强磁场垂直于线框平面，磁感应强度为B，OO′刚好与磁场的边界线重合，线框的总电阻为R．当线框绕 OO′以角速度ω匀速转动时，试求：
(1)线框的ab边第一次出磁场前的瞬间，回路中电流的大小和方向．
(2)从图示位置开始计时，取电流沿abcda方向为正，请在图乙中画出线框中的电流i随时间t变化的关系图象．(画两个周期)
(3)线框中电流的有效值．
22．2021年7月20日，世界首套时速600公里高速磁浮交通系统在青岛亮相，这是当前速度最快的地面交通工具，如图甲所示。超导磁悬浮列车是通过周期性变换磁极方向而获得推进动力。其原理如下：固定在列车下端的矩形金属框随车平移，金属框与轨道平行的一边长为d。轨道区域内存在垂直于金属框平面磁场，如图乙所示磁感应强度随到MN边界的距离大小而按图丙所呈现的正弦规律变化，其最大值为。磁场以速度、列车以速度沿相同的方向匀速行驶，且，从而产生感应电流，金属线框受到的安培力即为列车行驶的驱动力。设金属框电阻为R，轨道宽为l，求：
（1）线框在运动过程中产生的感应电动势最大值；
（2）如图丙所示，时刻线框左右两边恰好和磁场I两边界重合，写出线框中感应电流随时间变化的表达式；
（3）从时刻起列车匀速行驶s距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热。
23．如图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，转动周期为6.28×10-2s，线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω，面积S=0.1m2。线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。磁场的磁感应强度为0.2T。（π取3.14）求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)写出从图示位置开始计时，通过R的电流瞬时表达式；
(3)电路中交流电压表的示数。
(4)线圈转动1分钟电阻R上产生的热。
参考答案
1．B
2．C
3．C
4．C
5．B
6．C
7．D
8．A
9．A
10．B
11．A
12．C
13．D
14．B
15．C
16．
17．25 Hz 24.2W
18．有效值 0.02s
19．1 2 电阻 电感 电容
20．（1）4．0×10－2s （2）240J
21．（1） （2） （3）
22．（1）Em=2B0l(v1-v2)；（2）；（3）
23．(1)200V；(2) ； (3) ； (4)