3.2描述交变电流的物理量 基础巩固 （word版含答案）

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）
1．一正弦交流电的电压随时间变化规律如图所示，则（　　）
A．交流电的频率为
B．交流电压的有效值为
C．交流电压瞬时值表达式为
D．此交流电压可以直接接耐压值为80V的电容器
2．下面说法正确是( )
A．感抗仅与电源频率有关，与线圈自感系数无关
B．容抗仅与电源频率有关，与电容无关
C．感抗.容抗和电阻等效，对不同交变电流都是一个定值
D．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势而对电流的变化产生的阻碍作用
3．某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，通过线圈的磁通量随时间按如图所示的规律变化，当t＝0时，Φ＝Φ0，图中Φ0、t1、t2均已知，则下列说法正确的是(　　)
A．t1时刻，线圈中的感应电流为零
B．t1～t2时间内，线圈中的电流先增大后减小
C．线圈转动的角速度大小为ω＝
D．若将线圈的转速增大为原来的2倍，则线圈中感应电流的电功率是原来的4倍
4．下列关于交流的几种说法中，正确的是（ ）
A．交流电器设备上所标的电压、电流值是峰值
B．交流电流表和交流电压表的值是瞬时值
C．交流电流表和交流电压表的值是峰值
D．跟交流有相同热效应的直流的值是交流的有效值
5．如图所示，处在磁感应强度为B的匀强磁场中的单匝矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R，t=0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在离开纸面向外运动．则下列说法正确的是
A．线圈中电流的有效值 I=
B．时刻t线圈中电流的瞬时值i=
C．线圈中电流的有效值I=
D．线圈消耗的电功率P=
6．当矩形线框在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动时，产生的交变电流随时间的变化规律如图甲所示。已知图乙中定值电阻R的阻值为10Ω，电容器C的击穿电压为5V。则下列选项正确的是（　　）
A．矩形线框中产生的交变电流的瞬时值表达式为i=0.6sin100πt（A）
B．矩形线框的转速大小为100r/s
C．若将图甲中的交流电接在图乙的电路两端，电容器不会被击穿（通过电容器电流可忽略）
D．矩形线框的转速增大一倍，则交变电流的表达式为i=1.2sin100πt（A）
7．一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图所示规律变化．则线圈中产生交变电流的有效值为 （ ）
A．A B．A C．A D．6A
8．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
9．线圈对流经自身电流的变化有阻碍作用，且电流变化越快阻碍越强。图1 和图 2是把带铁芯的线圈 L 与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，如图1所示，再把它们接到交流电源上，如图2所示。取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，观察比较两种情况下电路稳定时灯泡的亮度。下列叙述正确的是（　　）
A．两灯泡灯泡一样亮
B．接交流电时灯泡更亮些
C．图 1 中闭合开关瞬间，灯泡相较于没接线圈时较慢亮起来
D．如果将交流电的频率降低些，图 2 中的灯泡会变暗
10．交流发电机在工作时的电动势，如果将其电枢的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其它条件不变，则其电动势变为（ ）
A．
B．
C．
D．
11．如图所示为小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO’沿逆时针方向以角速度匀速转动。线圈的匝数为n、电阻为r，外接电阻为R，A为交流电流表。线圈从图示位置（线圈平面平行于磁场方向）开始转过时的感应电流为I。下列说法中正确的是
A．电流表的读数为2I
B．转动过程中穿过线圈磁通量的最大值为
C．线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为
D．从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量为
12．一交流电压的瞬时值表达式为u＝220sin50πt（V），下列判断正确的是（　　）
A．该交流电压的频率为50Hz
B．t＝0.01s时，该交流电压的瞬时值为55V
C．直接用电压表测该交流电压，其示数为220V
D．若将该交流电压加在阻值为2kΩ的电阻两端，则电阻的发热功率为20W
13．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为，外接灯泡的电阻为，下列说法正确的是（　　）
A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的
B．电动势表达式为
C．电流方向每秒改变50次
D．理想电压表示数为
14．如图所示，内阻为r的线圈面积为S，共N匝，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值为R的电阻连接，V为理想交流电压表．则下列说法正确的是( )
A．在图示位置线框中电流改变方向
B．以图示位置为计时零点，电流的表达式为
C．电压表的读数是
D．线圈从图示位置开始转过90°角的过程中，通过线圈导线截面的电量为
15．手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是（　　）
A．电压表V的示数为
B．通过灯泡的电荷量为
C．当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，流过线圈的电流为
D．电灯中产生的焦耳热为
二、填空题（共4题）
16．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__________．
17．如图为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的电流随时间变化的图像。由图像可知：电流的最大值为____A；有效值为____A；交流电的周期为____s；线圈转动角速度为____rad/s；电流强度的瞬时值表达式为i＝____A。
18．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1，外电阻为9，匀强磁场的磁感应强度B=T当线圈以10rad/s的角速度匀速转动时，电压表的示数为___________，电流表的示数为___________________。
19．利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图所示)的线圈产生的交变电流．
实验步骤如下：
①将电压传感器接入数据采集器；
②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；
③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；
④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．
(1)屏上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能有________
A、转子不是在匀强磁场中转动
B、手摇动发电机的转速不均匀
C、线圈的电阻不稳定
(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为____________．如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为__________．
三、综合题（共4题）
20．如图所示，一矩形线圈位于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈面积为，匝数为，内阻为，绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，转速，外接电阻。时刻，线圈从图示位置（穿过线圈的磁通量为0）开始转动。
（1）求理想电流表的示数（计算结果取整数）；
（2）求最初个周期内通过线圈某横截面的电荷量。
21．交流发电机的矩形导电线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的轴转动，线圈的匝数为n匝，你能证明该发电机感应电动势的最大值吗？其中，为通过每匝导电线圈的磁通量的最大值。
22．如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直，磁场的磁感应强度为B。线圈匝数为n，电阻为r，长为l1，宽为l2，转动角速度为ω。线圈两端外接阻值为R的电阻和一个理想交流电流表。求：
（1）线圈转至图示位置时的感应电动势；
（2）电流表的读数；
（3）从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式；
（4）从图示位置开始，转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；
（5）图示位置时，图中左侧的边（长为l1）所受安培力的大小和方向。
23．如图所示,线圈的面积，共100匝,线圈的总电阻为，电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速匀速转动时，求：
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式.
(2)从中性面开始计时,线圈转过时通过电阻的瞬时电流值多大
(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．D
3．D
4．D
5．A
6．A
7．B
8．B
9．C
10．C
11．B
12．C
13．D
14．C
15．D
16． 25 Hz 24.2W
17． 5 0.1
18． 45V 5A
19． 转子不是在匀强磁场中转动（或发电机的转速不均匀） 2 0.5π
20．（1）44A；（2）
21．
线圈转动时，是绕中间的轴运动，设切割磁感线的两条边的长度都是L1，不切割的两条边的长度都是L2，则通过线圈的最大磁通量为
当切割磁感线的边的速度方向与磁场方向垂直时，产生的电动势最大，最大的总电动势为
22．（1）nBωl1l2；（2）；（3）e＝nBωl1l2sinωt；（4）；（5）；垂直纸面向里
23．(1) （2） （3）
答案第1页，共2页