3.2交变电流的描述（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的描述（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 345.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-18 18:04:25 | ||
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文档简介
3.2 交变电流的描述
一、单选题
1．如图A、B、C为三相交流发电机的3组线圈，a、b、c为三盏电阻不同的灯泡，已知发电机的相电压为220V，则下列说法中正确的是 ( )
A．灯泡两端的电压为220V
B．灯泡两端的电压为220V
C．图中负载采用三角形连接
D．图中中性线可去掉 ，去掉后灯泡亮度不变
2．如图所示，矩形导线框的ab边长为0.4m，ad边长为0.2m，电阻为4Ω，匀强磁场的磁感应强度大小为。开始时线框平面与磁场方向平行，当线框在外力作用下以5.0rad/s的角速度绕垂直磁场的ab边匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．线框在开始位置时磁通量变化率为0
B．转动过程中a、d两点的电势差始终为0
C．使线框匀速转动的外力做功的功率为0.64W
D．从开始位置转过60°时线框产生的瞬时电动势为0.8V
3．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
4．图甲所示电压按正弦规律变化，图乙所示电压是正弦交流电的一部分，则下列说法正确的是（ ）
A．图乙所示的电压也是正弦式交流电压
B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝10sin50πt（V）
C．图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同
D．图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小
5．某交变电流的电压为u＝6sin 314tV，则下列说法错误的是( )
A．用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 s
B．把耐压值为6 V的电容器接在此电源上会被击穿
C．此电压最大值为6V
D．t＝s时，交流电压的瞬时值为3 V
6．图示为正弦式交变电流的电压随时间变化的图象，由图可知以下说法中错误的是（ ）
A．交流电的周期为0.02s B．交流电的频率为50Hz
C．电压的最大值为311V D．电压的有效值为311V
7．如图所示是交流发电机模型示意图。在匀强磁场中，有一匝数为10的矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴以恒定角速度逆时针转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属环相连接，金属环分别与两个固定的电刷保持滑动接触，矩形线圈在转动中保持和外电路的电阻形成闭合电路。当线圈处在中性面时，穿过矩形线圈的磁通量。若线圈电阻，其他电阻不计，则下列说法中正确的是（ ）
A．电流表的示数为
B．时间内电阻R上产生的热量为
C．线圈由中性面位置开始转过30°时，电流表的示数为
D．线圈从中性面位置开始转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为
8．一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示.则关于发电机先后两次的转速之比na∶nb，交流电b的最大值正确的是( )
A．3∶2，V B．3∶2，V
C．2∶3，V D．2∶3，V
9．如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，则下列说法中不正确的是（ ）
A．线框abcd产生的电流为交变电流
B．当S断开时，电压表的示数为零
C．当S断开时，电压表的示数为
D．当S闭合时，电流表的示数为
10．交流发电机在工作时的电动势e=Emsinωt，如果将其线圈的转速提高到原来的两倍，其它条件不变，则其电动势变为（ ）
A．e=Emsin2ωt B．e=2Emsinωt C．e=2Emsin2ωt D．e=4Emsin2ωt
11．下列所列数据不属于交流电有效值的是（ ）
A．交流电表的示数 B．灯泡的额定电压
C．电容器的耐压值 D．保险丝的额定电流
12．如图所示交流电的电流有效值为（ ）
A．2A B． C．3A D．
13．一正弦交流电的电压随时间变化规律如图，则该交流电（ ）
A．电压瞬时值表达式为
B．周期为0.02s
C．电压有效值为
D．频率为25Hz
二、解答题
14．如图所示，把一根长L=20.0m的均匀电线与R=4.8Ω的电阻连成闭合回路，两位同学在赤道处沿东西方向站立，匀速摇动这根电线，摇动部分的电线可简化为长L1=6.0m、宽L2=1.0m矩形的三条边，长边的线速度大小v=2.0m/s．已知此处地磁场的磁感应强度B=5.0×10-5 T，方向水平向北，电线的电阻率ρ=2.0×10-8Ω m，横截面积S=2.0mm2，求：
（1）这根电线的总电阻R0；
（2）匀速摇动电线产生电动势的最大值Em；
（3）电路消耗的总功率P．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
AB.灯泡两端的电压为有效值，即220V，故B正确A错误；
CD.负载采用的是星型连接方法；图中中间线去掉改变了星型连接方式，灯泡电压发生变化，故CD错误。
故选：B。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．线框在开始位置时磁通量变化率最大，故A错误；
B．在转动过程中，从开始位置开始，a点电势高于d点的电势，转过90度后d点电势高于a点的电势，转过180度后仍是d点电势高于a点的电势，转过270度后a点电势高于d点的电势，转过一周后再次重复，故B错误；
C．t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，对应为最大的感应电动势
电路中产生的电流为
使线框匀速转动的外力做功的功率为
故C错误；
D．线圈产生感应电动势的瞬时值表达式为
从开始位置转过60°时线框产生的瞬时电动势为
故D正确；
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
A．从图中可知：
T=0.02s
角速度为：
rad/s
故A说法错误；
B．在t=0.01s时刻，产生的感应电动势最大，此时线圈与中性面垂直，磁通量为零，故B说法正确；
CD．交流电压的最大值为Em=200V，所以有效值
V
则电热丝两端的电压为：
V
消耗的功率为：
W
故C错误，D正确。
故AC．
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．题图乙所示电压只有一部分按正弦规律变化，不能称为正弦式交流电压，故A错误；
B．题图甲所示电压的瞬时值表达式为
u＝10sin100πt（V）
故B错误；
C．图乙所示电压的周期为图甲所示电压周期的2倍，故C错误；
D．图甲所示电压的有效值为5V，对图乙，由
·＝T
得电压的有效值为
U＝10V
故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
由公式知，ω＝314 rad/s，故周期，A说法正确．耐压值6 V＜最大值，故电容会被击穿，B、C说法正确．当时，，故D说法错误．综上分析，答案为D．
6．D
【解析】
【详解】
AC．根据图象，该交流电的最大电压为311V，周期为0.02s。故AC正确，不符合题意。
B．交流电的频率：
故B正确，不符合题意。
D．电压的有效值：
故D错误，符合题意。
故选D。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．交流电动势的最大值
电动势的有效值
电流的有效值
即电流表读数为2.83A，选项A错误；
B．时间内电阻R上产生的热量为
选项B正确；
C．电流表的读数为交流电的有效值，则线圈由中性面位置开始转过30°时，电流表的示数仍为2.83A，选项C错误；
D．线圈从中性面位置开始转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为
选项D错误。
故选B。
8．B
【解析】
【详解】
由图可知，a的周期为0.4s；b的周期为0.6s，则由n=可知，转速与周期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2；曲线a表示的交变电动势最大值是10V，根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是V；故B正确，ACD错误．
9．B
【解析】
【详解】
A．线框绕cd轴以角速度ω匀速转动时，根据楞次定律可知，线框abcd产生的电流为交变电流，选项A正确；
B．当S断开时，电压表测量cd两点间的电压，故它的示数不为零，选项B错误；
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为Em=BωL2，则有效值为：
当S断开时，电压表的示数为
选项C正确；
D．当S闭合时，电路中的总电阻
则电流表示数
故选项D正确；
10．C
【解析】
【详解】
试题分析：感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt，其中Em=nBSω，只将转速增大，则可知最大值及角速度变化．
解：感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt，当线圈转速提高到原来的两倍，其他条件不变时，根据Em=nBSω：Em为原来的2倍，故最大电动势为2Em；角速度变成原来的2倍；所以其表达式变为：e′=4Emsin2ωt．故选C．
11．C
【解析】
【详解】
解：A、交流电表的示数 是有效值．
B、灯泡的额定电压 也是有效值，
C、电容器的耐压值，是指的最大值，
D、保险丝的额定电流，也是有效值，
题目要求不是有效值，故选C．
【点评】正确理解交流电的“四值”含义，尤其是“有效值”的理解与应用，同时注意加强这方面的练习．
12．B
【解析】
【详解】
由有效值的定义可得：，代入数据得：，计算得出：，B正确，故选B．
点睛：对于交变电流的有效值，往往根据交变电流有效值的定义来计算，即在相等时间内在相同电阻上产生的热量相等，计算热量时运用焦耳定律．
13．D
【解析】
【分析】
【详解】
BD．由图得周期为T=0.04s，则频率为
故B错误，D正确；
A．角速度为
由图知电压最大值为100V，则交流电的电压瞬时值的表达式为
故A错误；
C．该交流电的电压的有效值为
故C错误。
故选D。
14．（1）0.20Ω（2）（3）
【解析】
【详解】
（1）由电阻定律有，代入数据得；
（2）根据题意知，当绳的速度方向与磁感线方向垂直时，产生的电动势的值最大，所以最大值为：，代入数据得；
（3）摇绳发电类似于线框在磁场中转动，电路中产生交变电流，由交流电知识可知电动势的有效值为：，
电路中产生的总功率为：，代入数据得．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图A、B、C为三相交流发电机的3组线圈，a、b、c为三盏电阻不同的灯泡，已知发电机的相电压为220V，则下列说法中正确的是 ( )
A．灯泡两端的电压为220V
B．灯泡两端的电压为220V
C．图中负载采用三角形连接
D．图中中性线可去掉 ，去掉后灯泡亮度不变
2．如图所示，矩形导线框的ab边长为0.4m，ad边长为0.2m，电阻为4Ω，匀强磁场的磁感应强度大小为。开始时线框平面与磁场方向平行，当线框在外力作用下以5.0rad/s的角速度绕垂直磁场的ab边匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．线框在开始位置时磁通量变化率为0
B．转动过程中a、d两点的电势差始终为0
C．使线框匀速转动的外力做功的功率为0.64W
D．从开始位置转过60°时线框产生的瞬时电动势为0.8V
3．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
4．图甲所示电压按正弦规律变化，图乙所示电压是正弦交流电的一部分，则下列说法正确的是（ ）
A．图乙所示的电压也是正弦式交流电压
B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝10sin50πt（V）
C．图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同
D．图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小
5．某交变电流的电压为u＝6sin 314tV，则下列说法错误的是( )
A．用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 s
B．把耐压值为6 V的电容器接在此电源上会被击穿
C．此电压最大值为6V
D．t＝s时，交流电压的瞬时值为3 V
6．图示为正弦式交变电流的电压随时间变化的图象，由图可知以下说法中错误的是（ ）
A．交流电的周期为0.02s B．交流电的频率为50Hz
C．电压的最大值为311V D．电压的有效值为311V
7．如图所示是交流发电机模型示意图。在匀强磁场中，有一匝数为10的矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴以恒定角速度逆时针转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属环相连接，金属环分别与两个固定的电刷保持滑动接触，矩形线圈在转动中保持和外电路的电阻形成闭合电路。当线圈处在中性面时，穿过矩形线圈的磁通量。若线圈电阻，其他电阻不计，则下列说法中正确的是（ ）
A．电流表的示数为
B．时间内电阻R上产生的热量为
C．线圈由中性面位置开始转过30°时，电流表的示数为
D．线圈从中性面位置开始转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为
8．一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示.则关于发电机先后两次的转速之比na∶nb，交流电b的最大值正确的是( )
A．3∶2，V B．3∶2，V
C．2∶3，V D．2∶3，V
9．如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，则下列说法中不正确的是（ ）
A．线框abcd产生的电流为交变电流
B．当S断开时，电压表的示数为零
C．当S断开时，电压表的示数为
D．当S闭合时，电流表的示数为
10．交流发电机在工作时的电动势e=Emsinωt，如果将其线圈的转速提高到原来的两倍，其它条件不变，则其电动势变为（ ）
A．e=Emsin2ωt B．e=2Emsinωt C．e=2Emsin2ωt D．e=4Emsin2ωt
11．下列所列数据不属于交流电有效值的是（ ）
A．交流电表的示数 B．灯泡的额定电压
C．电容器的耐压值 D．保险丝的额定电流
12．如图所示交流电的电流有效值为（ ）
A．2A B． C．3A D．
13．一正弦交流电的电压随时间变化规律如图，则该交流电（ ）
A．电压瞬时值表达式为
B．周期为0.02s
C．电压有效值为
D．频率为25Hz
二、解答题
14．如图所示，把一根长L=20.0m的均匀电线与R=4.8Ω的电阻连成闭合回路，两位同学在赤道处沿东西方向站立，匀速摇动这根电线，摇动部分的电线可简化为长L1=6.0m、宽L2=1.0m矩形的三条边，长边的线速度大小v=2.0m/s．已知此处地磁场的磁感应强度B=5.0×10-5 T，方向水平向北，电线的电阻率ρ=2.0×10-8Ω m，横截面积S=2.0mm2，求：
（1）这根电线的总电阻R0；
（2）匀速摇动电线产生电动势的最大值Em；
（3）电路消耗的总功率P．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
AB.灯泡两端的电压为有效值，即220V，故B正确A错误；
CD.负载采用的是星型连接方法；图中中间线去掉改变了星型连接方式，灯泡电压发生变化，故CD错误。
故选：B。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．线框在开始位置时磁通量变化率最大，故A错误；
B．在转动过程中，从开始位置开始，a点电势高于d点的电势，转过90度后d点电势高于a点的电势，转过180度后仍是d点电势高于a点的电势，转过270度后a点电势高于d点的电势，转过一周后再次重复，故B错误；
C．t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，对应为最大的感应电动势
电路中产生的电流为
使线框匀速转动的外力做功的功率为
故C错误；
D．线圈产生感应电动势的瞬时值表达式为
从开始位置转过60°时线框产生的瞬时电动势为
故D正确；
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
A．从图中可知：
T=0.02s
角速度为：
rad/s
故A说法错误；
B．在t=0.01s时刻，产生的感应电动势最大，此时线圈与中性面垂直，磁通量为零，故B说法正确；
CD．交流电压的最大值为Em=200V，所以有效值
V
则电热丝两端的电压为：
V
消耗的功率为：
W
故C错误，D正确。
故AC．
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．题图乙所示电压只有一部分按正弦规律变化，不能称为正弦式交流电压，故A错误；
B．题图甲所示电压的瞬时值表达式为
u＝10sin100πt（V）
故B错误；
C．图乙所示电压的周期为图甲所示电压周期的2倍，故C错误；
D．图甲所示电压的有效值为5V，对图乙，由
·＝T
得电压的有效值为
U＝10V
故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
由公式知，ω＝314 rad/s，故周期，A说法正确．耐压值6 V＜最大值，故电容会被击穿，B、C说法正确．当时，，故D说法错误．综上分析，答案为D．
6．D
【解析】
【详解】
AC．根据图象，该交流电的最大电压为311V，周期为0.02s。故AC正确，不符合题意。
B．交流电的频率：
故B正确，不符合题意。
D．电压的有效值：
故D错误，符合题意。
故选D。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．交流电动势的最大值
电动势的有效值
电流的有效值
即电流表读数为2.83A，选项A错误；
B．时间内电阻R上产生的热量为
选项B正确；
C．电流表的读数为交流电的有效值，则线圈由中性面位置开始转过30°时，电流表的示数仍为2.83A，选项C错误；
D．线圈从中性面位置开始转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为
选项D错误。
故选B。
8．B
【解析】
【详解】
由图可知，a的周期为0.4s；b的周期为0.6s，则由n=可知，转速与周期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2；曲线a表示的交变电动势最大值是10V，根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是V；故B正确，ACD错误．
9．B
【解析】
【详解】
A．线框绕cd轴以角速度ω匀速转动时，根据楞次定律可知，线框abcd产生的电流为交变电流，选项A正确；
B．当S断开时，电压表测量cd两点间的电压，故它的示数不为零，选项B错误；
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为Em=BωL2，则有效值为：
当S断开时，电压表的示数为
选项C正确；
D．当S闭合时，电路中的总电阻
则电流表示数
故选项D正确；
10．C
【解析】
【详解】
试题分析：感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt，其中Em=nBSω，只将转速增大，则可知最大值及角速度变化．
解：感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt，当线圈转速提高到原来的两倍，其他条件不变时，根据Em=nBSω：Em为原来的2倍，故最大电动势为2Em；角速度变成原来的2倍；所以其表达式变为：e′=4Emsin2ωt．故选C．
11．C
【解析】
【详解】
解：A、交流电表的示数 是有效值．
B、灯泡的额定电压 也是有效值，
C、电容器的耐压值，是指的最大值，
D、保险丝的额定电流，也是有效值，
题目要求不是有效值，故选C．
【点评】正确理解交流电的“四值”含义，尤其是“有效值”的理解与应用，同时注意加强这方面的练习．
12．B
【解析】
【详解】
由有效值的定义可得：，代入数据得：，计算得出：，B正确，故选B．
点睛：对于交变电流的有效值，往往根据交变电流有效值的定义来计算，即在相等时间内在相同电阻上产生的热量相等，计算热量时运用焦耳定律．
13．D
【解析】
【分析】
【详解】
BD．由图得周期为T=0.04s，则频率为
故B错误，D正确；
A．角速度为
由图知电压最大值为100V，则交流电的电压瞬时值的表达式为
故A错误；
C．该交流电的电压的有效值为
故C错误。
故选D。
14．（1）0.20Ω（2）（3）
【解析】
【详解】
（1）由电阻定律有，代入数据得；
（2）根据题意知，当绳的速度方向与磁感线方向垂直时，产生的电动势的值最大，所以最大值为：，代入数据得；
（3）摇绳发电类似于线框在磁场中转动，电路中产生交变电流，由交流电知识可知电动势的有效值为：，
电路中产生的总功率为：，代入数据得．
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