3.2交变电流的描述 练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的描述 练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-13 04:39:03 | ||
图片预览
文档简介
人教版（2019）选择性必修二 3.2 交变电流的描述
一、单选题
1．如图所示的交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，交流电的频率增大时，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是（ ）
A．L1、L2、L3亮度都不变 B．L1变暗、L2不变、L3变亮
C．L1变暗、L2变亮、L3不变 D．L1变亮、L2变暗、L3不变
2．一个10Ω的电阻，它两端的电压u随时间t的变化规律如图所示，则（ ）
A．流过电阻的最大电流是22A
B．用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数为311V
C．电阻消耗的功率为4840W
D．在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是96.8J
3．通过某交流电流表的电流i随时间t变化的关系如图所示，则该电流表的示数为（ ）
A． B． C． D．
4．如图（a），在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线框绕竖直轴逆时针匀速转动，已知线框的匝数为100匝，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．线框转动的角速度为
B．内线圈的平均感应电动势为
C．时线圈的瞬时感应电动势为
D．一个周期内线圈中感应电动势的有效值为
5．如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴OO′以一定的转速匀速转动，同时给外电阻R供电。取线框处于中性面时开始计时，则流过电阻的电流图像，下列正确的是（ ）
A． B．
C． D．
6．如图甲所示为一台小型发电机构造示意图。当线圈转动时，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。发电机线圈的内阻为，外接灯泡的电阻为，则（ ）
A．电压表的示数为
B．电流表的示数一直变化
C．小灯泡的功率为
D．在时刻，穿过线圈的磁通量最大
7．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（ ）
A．Um B． C． D．
8．一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示。由图可知（ ）
A．该交流电的频率是
B．该交流电的电流有效值为
C．该交流电的电流瞬时值的表达式为
D．若该交流电流通过的电阻，则电阻消耗的功率是
9．有一种交流滤波电容，在电子器材中广泛应用，如图所示为某一电容器，下列说法正确的是（ ）
A．电容器能阻止交流电的通过
B．标注的“”为该电容的击穿电压
C．电容器未击穿条件下电压每升高，电量就增加
D．只有给该电容器加的电压时，电容器的电容才为
10．如图所示，电阻为r、匝数为N、面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动，变阻器接入电路中的阻值为R。时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（ ）
A．时，线圈中的感应电动势
B．电压表的示数为
C．滑片P向下滑动时，电流表的读数变大
D．线圈匀速转动的角速度变大时，电流表的读数变大
11．城市一卡通系统工程是城市数字化、信息化建设的重要部分。一卡通是一种芯片卡，它的工作原理是电磁感应，卡片阅读机产生变化的磁场，让卡的内部回路产生感应电流，卡内的芯片就会发送信号，从而阅读机读取到芯片数据。已知某卡回路中产生的感应电动势满足关系，其中k与卡回路及线圈匝数有关，若卡回路的矩形线圈面积为，，卡片阅读机产生的磁场垂直穿过卡线圈平面，且线圈中磁场随时间的变化率，其中B0=5.00×10-8T，频率f=14.14MHz，则卡回路线圈中感应电动势的有效值约为（ ）
A．2.25V B．1.97V C．1.20V D．0.680V
12．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为，则（ ）
A．时，线圈平面垂直于磁感线 B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
二、填空题
13．一个电热器接在的直流电源上，在时间内产生的热量为，今将该电热器接在一正弦式交流电源上，它在内产生的热量为，这一交流电源的交流电压的最大值为________ 。
14．如图甲所示为一交变电压随时间变化图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化，若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为10Ω，则：
（1）理想电压表读数为______V；
（2）电阻R在10秒内产生的热量为_____J
15．如图所示为正弦交流电经过整流器处理后的电压波形，其电压的有效值是______。
16．如图所示为一正弦交变电流通过一电子元件后的波形图，图形的下半部被过滤，上半部不变，此电流的有效值为___________ 。
17．频率（f）：
周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的______。
三、解答题
18．如图所示，M、N为竖直放置的平行金属板，两板间所加电压为U0，S1、S2为板上正对的小孔。金属板P和Q水平放置在N板右侧，关于小孔S1、S2所在直线对称，P、Q两板的长度和两板间的距离均为d；距金属板P和Q右边缘d处固定有一荧光屏，荧光屏垂直于金属板P和Q；屏上O点与S1、S2共线。加热的阴极K发出的电子经小孔S1进入M、N两板间，通过M、N间的加速电场加速后，进入P、Q间。已知电子的质量为m，电荷量为e，单位时间内从小孔S1进入的电子个数为n，初速度可以忽略。整个装置处于真空中，忽略电子重力及电子间的相互作用，不考虑相对论效应。
（1）若在P、Q两板间加一交变电压，离开偏转电场的电子打在荧光屏上被吸收。与交变电流的周期相比，每个电子在板P和Q间运动的时间可忽略不计，不考虑电场变化产生的磁场，偏转电场可视为匀强电场。求在一个周期（即T0时间）内电子对荧光屏的平均作用力。
（2）若板P、Q间只存在垂直于纸面向外的匀强磁场，电子刚好经过P板的右边缘后，打在荧光屏上。求磁场的磁感应强度大小B和电子打在荧光屏上的位置坐标x。
19．在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，上下运动的速度v=0.4πsin（πt）m/s，且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值R=15Ω的灯泡相连；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（俯视图乙中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体；线圈匝数N=200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B=0.2T，圆形线圈的直径D=0.4m，电阻r=1Ω。计算时取π2=10。
（1）求线圈中产生感应电动势的最大值Em；
（2）求灯泡工作时消耗的电功率P。
20．如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈边长分别为a=10cm和b=20cm，内阻为r=5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO'轴以ω=50rad/s的角速度匀速转动，计时开始时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过电刷和外部R=20Ω的电阻相接。开关S合上后，求∶
（1）线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式；
（2）从计时开始到线圈转过的过程中，通过外电阻R的电荷量。
21．如图所示，正方形线圈绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，角速度为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行。闭合回路中线圈的电阻，外电阻。求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）交流电压表的示数；
（3）从图示位置转过过程中的通过线圈截面的电荷量。
22．如图所示为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度绕轴匀速转动。（不计转动轴及滑环与电制的摩擦）
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；
（2）交流电的有效值与绝对值的平均值的比例称为波形因数。从线圈经过图示位置开始计时，求经过周期时间该交流电的波形因数；
（3）求线圈匀速转动完整N圈的过程中外力所做的功W。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
三个支路的电压不变，当交流电频率增大时，电感线圈的感抗增加，对电流的阻碍作用变大，则变暗；电容器的容抗减小，对电流的阻碍作用减小，则变亮；电阻对电流的阻碍作用与频率无关，则不变，故ABD错误C正确。
故选C。
2．C
【详解】
A．由题图可知，故
选项A错误；
B．电压表的示数指的是有效值，而最大值是有效值的倍，则示数为220V，选项B错误；
C．电阻消耗的功率
选项C正确；
D．半个周期内电阻产生的焦耳热
选项D错误。
故选C。
3．A
【详解】
电流表的读数为有效值，设该交流电电流有效值为I，周期为T，根据有效值的定义可知
解得
则该电流表的示数为5A。
故选A。
4．C
【详解】
A．由图（b）可知，线框中磁通量变化的周期为，角速度为
A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律，可得
B错误；
C．时线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，此时的瞬时感应电动势为最大值为
C正确；
D．根据定义可知，有效值为
D错误。
故选C。
5．A
【详解】
发电机的矩形线框在匀强磁场中匀速转动，并且取线框处于中性面时开始计，所以产生的是正弦式交流电，但图中是换向器给外电阻R供电，使始终有电流流过电阻，但流过电阻的电流方向不发生变化。
故选A。
6．C
【详解】
A．交流电压表示数为电压的有效值，由乙图知线圈电动势最大值为，则根据正弦式交变电流有效值和最大值的关系可知，其有效值，对整个闭合电路，由闭合电路欧姆定律
解得
I=0.6A，U=5.4V
所以电压表示数为5.4V，故A错误；
B．交流电流表显示的是电流的有效值，为0.6A，保持不变，故B错误；
C．由可解得
P=
故C正确；
D．在时刻，线圈上电动势达到最大值，由法拉第电磁感应定律可知此刻磁通量的变化率最大，磁通量为零，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
设交变电流的有效值为U，将交变电流与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交变电流为
直流电为
由
Q1=Q2
得
ABD错误，C正确。
故选C。
8．C
【详解】
A．由图得该交流电的周期为0.04s，则频率为
故A错误；
B．由图可知该交流电的电流最大值2A，则有效值为
故B错误；
C．由图像知该交流电的电流瞬时值的表达式为
即
故C正确；
D．电阻消耗的功率
D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．电容器能“通交流，阻直流”，选项A错误；
B．电容器外壳上标的电压是电容器允许的最大电压，即电容器的正常工作时的最大电压，不是击穿电压，故B错误；
C．根据
Q=CU
可得
Q=C U
则电容器未击穿条件下电压每升高，电量就增加
选项C正确；
D．电容器的电容与所加的电压无关，选项D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．由图知，时，线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以感应电动势为零，故A错误；
B．线圈感应电动势的最大值为
有效值为
电流表的示数等于电路中电流的有效值，为
电压表的示数等于R两端电压的有效值，为
故B错误；
C．滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值R增大，根据
所以，电流表的读数变小，故C错误；
D．根据
线圈匀速转动的角速度变大时，电流表的读数变大，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
通过卡回路的磁通量变化率
则感应电动势
又
联立得
则感应电动势的有效值为
带入数据得
故B正确，ACD错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A错误；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．由图像可得在t=1.5s时，通过线圈的磁量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，C错误；
D．感应电动势的最大值为
有效值为
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为
D正确。
故选AD。
13．
【详解】
根据交变电流有效值的定义有
解得这一交流电源的交流电压的有效值为
这一交流电源的交流电压的最大值为
14． 7.5 56.25
【详解】
(1)[1]根据电流的热效应，一个周期内产生的热量
解得
U=7.5V
(2)[2]流过电阻的电流为
电阻R在10s内产生的热量
15．1.5V
【详解】
[1]根据有效值定义，可得
解得，电压的有效值为
16．1A
【详解】
根据电流的热效应得
解得电流有效值
17．次数
略
18．（1）；（2）；
【详解】
（1）在加速电场中，根据动能定理有
解得
设电子在偏转电场PQ中的运动时间为t，PQ间的电压为u时恰好打在极板边缘，根据平抛运动规律有
此过程中电子的加速度大小
解得
当偏转电压在之间时，射入P、Q间的电子可打在荧光屏上。
当有
解得
即一个周期内电子能从P、Q电场射出的时间
所以一个周期内打在荧光屏上的电子数
离开偏转电场的电子打在荧光屏上被吸收，在一个周期（即T0时间）内，根据动量定理有
即
解得在一个周期（即T0时间）内电子对荧光屏的平均作用力
（2）电子在磁场中做匀速圆周运动，设圆运动半径为R，在磁场中运动轨迹如图：
由几何关系有
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
设圆弧所对圆心为α，有
则有
电子离开磁场后做匀速运动，根据几何关系有
解得电子打在荧光屏上的位置坐标
19．（1）64V；（2）120W
【详解】
（1）线圈中产生感应电动势的瞬时值为
线圈中产生感应电动势的最大值为
（2）感应电动势的有效值为
灯泡工作时消耗的电功率为
20．（1）e=50cos50t（V）；（2）0.04C
【详解】
（1）感应电动势最大值为
Em=nBSω=50V
从线圈平行于磁场时刻开始计时，故表达式为
e=Emcosωt=50cos50t（V）
（2）从计时开始到线圈转过90°的过程中
E=n
I=
q=IΔt
代入数据解得
q=0.04C
21．（1）400V；（2）；（3）0.25C
【详解】
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值为
（2）线圈转动过程中感应电动势的有效值为
交流电压表的示数为
（3）从图示位置转过过程中的通过线圈截面的电荷量为
22．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）感应电动势是图示位置即垂直与中性面开始计时，故瞬时值按余弦规律变化，故函数表达式为
（2）经过周期时间，电动势的有效值为
周期时间内转动的时间为
电动势的有效值为
经过周期时间该交流电的波形因数
（3）线圈匀速转动完整N圈的过程中外力所做的功等于线圈产生的电能
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图所示的交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，交流电的频率增大时，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是（ ）
A．L1、L2、L3亮度都不变 B．L1变暗、L2不变、L3变亮
C．L1变暗、L2变亮、L3不变 D．L1变亮、L2变暗、L3不变
2．一个10Ω的电阻，它两端的电压u随时间t的变化规律如图所示，则（ ）
A．流过电阻的最大电流是22A
B．用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数为311V
C．电阻消耗的功率为4840W
D．在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是96.8J
3．通过某交流电流表的电流i随时间t变化的关系如图所示，则该电流表的示数为（ ）
A． B． C． D．
4．如图（a），在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线框绕竖直轴逆时针匀速转动，已知线框的匝数为100匝，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．线框转动的角速度为
B．内线圈的平均感应电动势为
C．时线圈的瞬时感应电动势为
D．一个周期内线圈中感应电动势的有效值为
5．如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴OO′以一定的转速匀速转动，同时给外电阻R供电。取线框处于中性面时开始计时，则流过电阻的电流图像，下列正确的是（ ）
A． B．
C． D．
6．如图甲所示为一台小型发电机构造示意图。当线圈转动时，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。发电机线圈的内阻为，外接灯泡的电阻为，则（ ）
A．电压表的示数为
B．电流表的示数一直变化
C．小灯泡的功率为
D．在时刻，穿过线圈的磁通量最大
7．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（ ）
A．Um B． C． D．
8．一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示。由图可知（ ）
A．该交流电的频率是
B．该交流电的电流有效值为
C．该交流电的电流瞬时值的表达式为
D．若该交流电流通过的电阻，则电阻消耗的功率是
9．有一种交流滤波电容，在电子器材中广泛应用，如图所示为某一电容器，下列说法正确的是（ ）
A．电容器能阻止交流电的通过
B．标注的“”为该电容的击穿电压
C．电容器未击穿条件下电压每升高，电量就增加
D．只有给该电容器加的电压时，电容器的电容才为
10．如图所示，电阻为r、匝数为N、面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动，变阻器接入电路中的阻值为R。时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（ ）
A．时，线圈中的感应电动势
B．电压表的示数为
C．滑片P向下滑动时，电流表的读数变大
D．线圈匀速转动的角速度变大时，电流表的读数变大
11．城市一卡通系统工程是城市数字化、信息化建设的重要部分。一卡通是一种芯片卡，它的工作原理是电磁感应，卡片阅读机产生变化的磁场，让卡的内部回路产生感应电流，卡内的芯片就会发送信号，从而阅读机读取到芯片数据。已知某卡回路中产生的感应电动势满足关系，其中k与卡回路及线圈匝数有关，若卡回路的矩形线圈面积为，，卡片阅读机产生的磁场垂直穿过卡线圈平面，且线圈中磁场随时间的变化率，其中B0=5.00×10-8T，频率f=14.14MHz，则卡回路线圈中感应电动势的有效值约为（ ）
A．2.25V B．1.97V C．1.20V D．0.680V
12．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为，则（ ）
A．时，线圈平面垂直于磁感线 B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
二、填空题
13．一个电热器接在的直流电源上，在时间内产生的热量为，今将该电热器接在一正弦式交流电源上，它在内产生的热量为，这一交流电源的交流电压的最大值为________ 。
14．如图甲所示为一交变电压随时间变化图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化，若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为10Ω，则：
（1）理想电压表读数为______V；
（2）电阻R在10秒内产生的热量为_____J
15．如图所示为正弦交流电经过整流器处理后的电压波形，其电压的有效值是______。
16．如图所示为一正弦交变电流通过一电子元件后的波形图，图形的下半部被过滤，上半部不变，此电流的有效值为___________ 。
17．频率（f）：
周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的______。
三、解答题
18．如图所示，M、N为竖直放置的平行金属板，两板间所加电压为U0，S1、S2为板上正对的小孔。金属板P和Q水平放置在N板右侧，关于小孔S1、S2所在直线对称，P、Q两板的长度和两板间的距离均为d；距金属板P和Q右边缘d处固定有一荧光屏，荧光屏垂直于金属板P和Q；屏上O点与S1、S2共线。加热的阴极K发出的电子经小孔S1进入M、N两板间，通过M、N间的加速电场加速后，进入P、Q间。已知电子的质量为m，电荷量为e，单位时间内从小孔S1进入的电子个数为n，初速度可以忽略。整个装置处于真空中，忽略电子重力及电子间的相互作用，不考虑相对论效应。
（1）若在P、Q两板间加一交变电压，离开偏转电场的电子打在荧光屏上被吸收。与交变电流的周期相比，每个电子在板P和Q间运动的时间可忽略不计，不考虑电场变化产生的磁场，偏转电场可视为匀强电场。求在一个周期（即T0时间）内电子对荧光屏的平均作用力。
（2）若板P、Q间只存在垂直于纸面向外的匀强磁场，电子刚好经过P板的右边缘后，打在荧光屏上。求磁场的磁感应强度大小B和电子打在荧光屏上的位置坐标x。
19．在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，上下运动的速度v=0.4πsin（πt）m/s，且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值R=15Ω的灯泡相连；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（俯视图乙中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体；线圈匝数N=200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B=0.2T，圆形线圈的直径D=0.4m，电阻r=1Ω。计算时取π2=10。
（1）求线圈中产生感应电动势的最大值Em；
（2）求灯泡工作时消耗的电功率P。
20．如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈边长分别为a=10cm和b=20cm，内阻为r=5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO'轴以ω=50rad/s的角速度匀速转动，计时开始时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过电刷和外部R=20Ω的电阻相接。开关S合上后，求∶
（1）线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式；
（2）从计时开始到线圈转过的过程中，通过外电阻R的电荷量。
21．如图所示，正方形线圈绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，角速度为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行。闭合回路中线圈的电阻，外电阻。求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）交流电压表的示数；
（3）从图示位置转过过程中的通过线圈截面的电荷量。
22．如图所示为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度绕轴匀速转动。（不计转动轴及滑环与电制的摩擦）
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；
（2）交流电的有效值与绝对值的平均值的比例称为波形因数。从线圈经过图示位置开始计时，求经过周期时间该交流电的波形因数；
（3）求线圈匀速转动完整N圈的过程中外力所做的功W。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
三个支路的电压不变，当交流电频率增大时，电感线圈的感抗增加，对电流的阻碍作用变大，则变暗；电容器的容抗减小，对电流的阻碍作用减小，则变亮；电阻对电流的阻碍作用与频率无关，则不变，故ABD错误C正确。
故选C。
2．C
【详解】
A．由题图可知，故
选项A错误；
B．电压表的示数指的是有效值，而最大值是有效值的倍，则示数为220V，选项B错误；
C．电阻消耗的功率
选项C正确；
D．半个周期内电阻产生的焦耳热
选项D错误。
故选C。
3．A
【详解】
电流表的读数为有效值，设该交流电电流有效值为I，周期为T，根据有效值的定义可知
解得
则该电流表的示数为5A。
故选A。
4．C
【详解】
A．由图（b）可知，线框中磁通量变化的周期为，角速度为
A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律，可得
B错误；
C．时线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，此时的瞬时感应电动势为最大值为
C正确；
D．根据定义可知，有效值为
D错误。
故选C。
5．A
【详解】
发电机的矩形线框在匀强磁场中匀速转动，并且取线框处于中性面时开始计，所以产生的是正弦式交流电，但图中是换向器给外电阻R供电，使始终有电流流过电阻，但流过电阻的电流方向不发生变化。
故选A。
6．C
【详解】
A．交流电压表示数为电压的有效值，由乙图知线圈电动势最大值为，则根据正弦式交变电流有效值和最大值的关系可知，其有效值，对整个闭合电路，由闭合电路欧姆定律
解得
I=0.6A，U=5.4V
所以电压表示数为5.4V，故A错误；
B．交流电流表显示的是电流的有效值，为0.6A，保持不变，故B错误；
C．由可解得
P=
故C正确；
D．在时刻，线圈上电动势达到最大值，由法拉第电磁感应定律可知此刻磁通量的变化率最大，磁通量为零，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
设交变电流的有效值为U，将交变电流与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交变电流为
直流电为
由
Q1=Q2
得
ABD错误，C正确。
故选C。
8．C
【详解】
A．由图得该交流电的周期为0.04s，则频率为
故A错误；
B．由图可知该交流电的电流最大值2A，则有效值为
故B错误；
C．由图像知该交流电的电流瞬时值的表达式为
即
故C正确；
D．电阻消耗的功率
D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．电容器能“通交流，阻直流”，选项A错误；
B．电容器外壳上标的电压是电容器允许的最大电压，即电容器的正常工作时的最大电压，不是击穿电压，故B错误；
C．根据
Q=CU
可得
Q=C U
则电容器未击穿条件下电压每升高，电量就增加
选项C正确；
D．电容器的电容与所加的电压无关，选项D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．由图知，时，线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以感应电动势为零，故A错误；
B．线圈感应电动势的最大值为
有效值为
电流表的示数等于电路中电流的有效值，为
电压表的示数等于R两端电压的有效值，为
故B错误；
C．滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值R增大，根据
所以，电流表的读数变小，故C错误；
D．根据
线圈匀速转动的角速度变大时，电流表的读数变大，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
通过卡回路的磁通量变化率
则感应电动势
又
联立得
则感应电动势的有效值为
带入数据得
故B正确，ACD错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A错误；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．由图像可得在t=1.5s时，通过线圈的磁量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，C错误；
D．感应电动势的最大值为
有效值为
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为
D正确。
故选AD。
13．
【详解】
根据交变电流有效值的定义有
解得这一交流电源的交流电压的有效值为
这一交流电源的交流电压的最大值为
14． 7.5 56.25
【详解】
(1)[1]根据电流的热效应，一个周期内产生的热量
解得
U=7.5V
(2)[2]流过电阻的电流为
电阻R在10s内产生的热量
15．1.5V
【详解】
[1]根据有效值定义，可得
解得，电压的有效值为
16．1A
【详解】
根据电流的热效应得
解得电流有效值
17．次数
略
18．（1）；（2）；
【详解】
（1）在加速电场中，根据动能定理有
解得
设电子在偏转电场PQ中的运动时间为t，PQ间的电压为u时恰好打在极板边缘，根据平抛运动规律有
此过程中电子的加速度大小
解得
当偏转电压在之间时，射入P、Q间的电子可打在荧光屏上。
当有
解得
即一个周期内电子能从P、Q电场射出的时间
所以一个周期内打在荧光屏上的电子数
离开偏转电场的电子打在荧光屏上被吸收，在一个周期（即T0时间）内，根据动量定理有
即
解得在一个周期（即T0时间）内电子对荧光屏的平均作用力
（2）电子在磁场中做匀速圆周运动，设圆运动半径为R，在磁场中运动轨迹如图：
由几何关系有
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
设圆弧所对圆心为α，有
则有
电子离开磁场后做匀速运动，根据几何关系有
解得电子打在荧光屏上的位置坐标
19．（1）64V；（2）120W
【详解】
（1）线圈中产生感应电动势的瞬时值为
线圈中产生感应电动势的最大值为
（2）感应电动势的有效值为
灯泡工作时消耗的电功率为
20．（1）e=50cos50t（V）；（2）0.04C
【详解】
（1）感应电动势最大值为
Em=nBSω=50V
从线圈平行于磁场时刻开始计时，故表达式为
e=Emcosωt=50cos50t（V）
（2）从计时开始到线圈转过90°的过程中
E=n
I=
q=IΔt
代入数据解得
q=0.04C
21．（1）400V；（2）；（3）0.25C
【详解】
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值为
（2）线圈转动过程中感应电动势的有效值为
交流电压表的示数为
（3）从图示位置转过过程中的通过线圈截面的电荷量为
22．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）感应电动势是图示位置即垂直与中性面开始计时，故瞬时值按余弦规律变化，故函数表达式为
（2）经过周期时间，电动势的有效值为
周期时间内转动的时间为
电动势的有效值为
经过周期时间该交流电的波形因数
（3）线圈匀速转动完整N圈的过程中外力所做的功等于线圈产生的电能
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页