3.2交变电流的描述 同步练习（Word版含答案）

人教版（2019）选择性必修二 3.2 交变电流的描述
一、单选题
1．如图为某同学设计的一种发电装置。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角a均为，磁场均沿半径方向。N匝矩形线围abcd的边长ab=cd=L、bc=ad=2L。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（　　）
A．矩形线围每转动一周，电流方向改变一次
B．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式
C．线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小
D．外接电阻上电流的有效值
2．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其单匝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OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R=10Ω的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10V。图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象，则（　　）
A．电阻R上的电功率为20W
B．t=0.02s时，R两端的电压瞬时值为零
C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cos100πtV
D．通过R的电流i随时间t变化的规律是i=14.1cos50πtA
3．现在市场上的调光台灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图，这是一个经过元件调节后加在电灯上的电压，在正弦交流电的每半个周期中都会截去前面的四分之一、现在加在电灯上的电压是（　　）
A．-Um B． C． D．
4．如图甲所示为一小型发电机的原理图，矩形线圈的电阻为1Ω。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈两端与的电阻构成闭合回路。通过电阻R的电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．该发电机线圈转动的角速度为200πrad/s
B．线圈转至图甲位置时，线圈中感应电流最大
C．该发电机产生交流电的感应电动势峰值为V
D．电阻R消耗的电功率为4000W
5．图是一正弦式交变电流的电压图象。由图可知，此交变电流的电压和频率为（　　）
A．有效值为311V B．有效值为220V
C．频率为200Hz D．频率为100Hz
6．某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图象如图所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为Em。则（　　）
A．在t＝时，磁场方向与线圈平面平行
B．在t＝时，线圈中的磁通量变化率最大
C．线圈中电动势的瞬时值e＝Emsin
D．若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中最大电动势变为原来的4倍
7．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值为220V的正弦式交流电源，原、副线圈的匝数比为，，理想电流表的示数为1.0A，则下列判断正确的是（　　）
A．电阻的阻值为
B．电阻和两端电压相同
C．电源的输出功率为220W
D．电阻消耗的电功率是电阻消耗电功率的2倍
8．如图甲所示，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。产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．时，金属线框平面与磁感线平行
B．该交变电流的电动势的有效值为
C．矩形金属线框平面与中性面的夹角为60°时，电动势的瞬时值为
D．该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
9．如图，是一台旋转电枢式交流发动机的原理图，设线圈的角速度为，感应电动势和感应电流的最大值分别为和，由图可以判断下列说法正确的是（　　）
A．电流计的左端为表的正极
B．交流电的方向在图乙的位置要改变一次
C．如果从图甲开始计时，线圈产生的感应电动势表示为
D．如果从图乙开始计时，线圈产生的感应电流表示为
10．一矩形金属线圈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．时，线圈平面与中性面重合，此时磁通量最大
C．耐压为的电容器能够在该交变电路中使用
D．此交变电流电动势的有效值为
11．有一个如图所示的LC回路，L为电感线圈，C为电容器，R为定值电阻，其中，，，线圈及导线电阻均不计。先闭合开关S，稳定后，再将其断开，并规定此时t=0。下列判断正确的是（　　）
A．经过时间t=0.5s，线圈中的磁场能最大
B．经过时间t=1s，电路中电流最大且沿顺时针方向
C．经过时间t=1s，电流沿顺时针方向，电容器正在充电
D．放电过程中，电荷量减少，振荡周期变小
12．如图所示是一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
13．如图，电阻为r、面积为S的单匝矩形线圈，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，外电路电阻为R，图示时刻线圈平面与磁场垂直，此时理想交流电流表的示数为____________，在线圈转过一周的过程中，电阻R产生的焦耳热为_____________。
14．如图1所示，匝数，边长的正方形线框置于匀强磁场中，从图示位置开始计时，让线框绕垂直磁场方向的轴匀速转动，通过线框的磁通量随时间变化的图象如图2所示。
(1)匀强磁场的磁感应强度为___________T；
(2)线框中感应电动势的有效值为___________V；
(3)线框中感应电动势的瞬时值表达式为___________。
15．一交流电压瞬时值表达式为，将该交流电压加在一阻值为22Ω的电阻两端，并联在该电阻两端的交流电压表的示数为______V，与电阻串联的交流电流表的示数为______A．流过电阻的电流方向每秒改变______次。如果将该交流电加在一个电容器两端，要使电容器不被击穿所选的电容器耐压值应不小于______V。
16．如图是一个正弦式交变电流的图像，由图可知，电流的峰值Im＝________ A，有效值I＝________ A，周期T＝________ s，频率f＝________ Hz。
17．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___________________。
三、解答题
18．如图所示，在B＝0.5T的匀强磁场中，有一个n＝100匝的矩形线圈边长L1＝0.1m，L2＝0.2m，线圈从图中位置开始绕中心轴以角速度逆时针方向匀速转动，求：
(1)线圈中产生的感应电动势的最大值和有效值；
(2)线圈转过周过程中感应电动势的平均值。
19．一个灯泡，上面写着“220V 40W”。当它接在正弦式交流电源上正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？
20．如图所示，在水平面上固定有两平行长直导轨，右端接一电阻，导轨内有一方向竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，磁场区域为曲线方程（x、y的单位均为m）与x轴所围的空间，其中。一质量、电阻、长度大于1m的金属棒垂直搁在导轨上并在水平拉力作用下从处以速度沿x轴正方向做匀速直线运动。棒与导轨间的动摩擦因数，导轨电阻不计，取。求：
（1）金属棒通过磁场过程中产生的最大感应电动势；
（2）金属棒通过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q；
（3）金属棒在磁场中运动的过程中水平拉力做的功W。
21．一个直流电动机的内电阻r=2Ω，与R=8Ω的电阻串联接在线圈上，如图所示。已知线圈面积为m2，共100匝，线圈的电阻为2Ω，线圈在B=T的匀强磁场中绕OO’以角速度ω=20πrad/s匀速转动，在合上开关S后电动机正常工作时，电压表的示数为100V，求：
（1）线圈转动时产生的电动势的最大值；
（2）通过电动机的电流的有效值；
（3）电动机正常工作时的输出功率。
22．我国交变电流的周期和频率各是多少 家用交变电流电压的有效值、最大值又是多少
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．D
5．B
6．B
7．C
8．A
9．C
10．B
11．B
12．D
13．
14．
15． 110 5 100
16． 1 4 0.25
17． 45V 5A
18．(1)314V；220V；(2)200V
19．
20．（1）；（2）0.8J；（3）2.6J
21．（1）；（2）10A；（3）800W
22．0.02s；50Hz；220V；311V
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页