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 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-11 19:19:28 | ||
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文档简介
3.2 交变电流的描述
一、单选题
1．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。产生的交变电动势的图像如图乙所示，则（ ）
A．时线框的磁通量最大 B．时线框平面与中性面重合
C．线框产生的交变电动势有效值为311V D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
2．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′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r，外接灯泡的电阻为9r，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e=6sin 50πt（V）
C．电流方向每秒改变50次 D．灯泡两端电压的最大值为5.4 V
3．如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。线圈匝数为20，线圈总电阻为1Ω，与线圈连接的定值电阻R的阻值也等于1Ω，电流表A可看做理想电流表，则（ ）
A．线圈转动的角速度为2πrad/s
B．感应电动势最大值为0.2πV
C．t=s时，通过电阻R的电流为πA
D．一个周期内电阻R上产生的热量为2π2J
4．图1中，单匝矩形闭合线圈abcd在匀强磁场B中绕垂直磁场的轴OO′匀速转动。当线圈的转速为和时，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中甲、乙的正弦规律变化，已知线圈的电阻为5.0Ω，则（ ）
A．0.2s时，甲、乙对应的线圈平面均垂直于磁感线
B．0.05s时，乙对应的线圈中产生的感应电动势最大
C．甲、乙对应的线圈的转速之比
D．甲对应的线圈中交变电流的最大值为πA
5．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A．该交流电的频率为
B．该交流电的电压有效值为
C．该交流电的电压最大值为
D．若将该交流电压加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率为
6．如图1所示的电路中，阻值为的线框水平放置，线框所在区域内存在垂直线框的磁场（未画出），磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，电压表为理想电表，定值电阻的阻值为，将电阻箱的阻值调到，电压表的读数为4V，忽导线的电阻。则（ ）
A．时刻，线框中产生的感应电动势为0
B．线框中产生的感应电动势的最大值为5V
C．一个周期内定值电阻上产生的热量为0.02J
D．当电阻箱的阻值为2时线框的输出功率最大
7．如图所示，某电器经过滤波后形成的非对称性正弦波交流电，则该交流电的有效值为（ ）
A．4.5A B．A C．A D．A
8．如图表示一交流电的电流随时间变化的图像，下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的频率为 B．该交流电的频率为
C．该交流电的有效值为 D．该交流电的有效值为
9．如图所示，把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上，三个电流表示数相同，保持电源电压不变，而将频率减小，则三个电表的示数、、的大小关系是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，图甲整个空间均有磁场，图乙磁场只分布在cd边左侧。匀强磁场磁感应强度均为B，单匝线圈abcd面积为S，均绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动，则图甲和图乙两种转动方式产生的热功率之比为（ ）
A． B． C．4∶1 D．
11．如图所示，有矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈内阻为r，在匀强磁场B中绕OO＇轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈又以图示位置转过90°的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．磁通量的变化量为△Φ=BS
B．平均感应电动势为
C．电阻R所产生的热量为
D．通过电阻R的电荷量为
12．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。若把转速变为原来的2倍，其它条件不变，那么（ ）
A．感应电流的有效值增为原来的2倍
B．线圈旋转一周的过程中通过线圈的电荷量增加为原来的2倍
C．线圈旋转一周的过程中电流所做的功增为原来的4倍
D．线圈中磁通量变化率绝对值的最大值增为原来的4倍
二、填空题
13．交变电压u=20sin50πt（V），加在阻值为10Ω的电阻两端，该交流的周期是__________，电阻消耗的电功率是________。
14．风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量，目前处于世界领先地位，图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示如图乙所示，该交变电流的线圈两端电压瞬时值表达式为______V，线圈两端电压的有效值为______V。
15．周期和频率的关系：T＝______或f＝______.
16．正弦式交变电流的公式和图像
（1）正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况。若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是___________曲线。
（2）若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u=Umsin，i=Imsin。
（3）正弦式交变电压的图像如图所示
17．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌的共享单车，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为S=0.001m2，共有N=100匝，线圈总电阻r=1Ω，线圈处于磁感应强度大小为B=T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时保持与外电路电阻R=9Ω连接，不计电流表内阻。在外力作用下线圈以ω=10πrad/s的角速度匀速转动时，从图中位置开始计时，电动势的瞬时表达式为____________________V；交流电流表的示数为_________A；线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量q为______C；线圈转动一圈外力所做的功为_________J。
三、解答题
18．如图，匝数匝的矩形线圈abcd，面积，内阻不计，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度，矩形线圈通过滑环E、F与电阻串联，，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电阻R上消耗的功率。
19．如图所示，边长为L的正方形线圈abcd由n匝组成，总电阻为r。外电路中小灯的电阻为R。若线圈从图示位置开始，在匀强磁场中以角速度绕轴匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，交流电压表为理想电表。试求：
（1）线圈从图示位置转动180°过程中，通过R的电荷量；
（2）线圈从图示位置转动180°过程中，电路中产生热量；
（3）电压表示数。
20．如图甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为40匝，电阻，在它的c、d两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求：
（1）交流电压表的示数为多少？
（2）无线充电1分钟，电阻上接受电能多少？
（3）从到时间内，通过电阻的电荷量。
21．如图甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为，电阻，在它的c、d两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求：
（1）交流电压表的示数为多少？
（2）无线充电1分钟，电阻R上接受电能多少？
（3）从到时间内，通过电阻R的电荷量。
22．如图所示，矩形线框abcd，总电阻为R，部分置于有理想边界的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁感强度大小为B．让线圈从图示位置开始以ab边为轴匀速转动，角速度为。若线圈ab边长为，ad边长为，在磁场外的部分为，那么
（1）线圈从图示位置转过53°时，cd边的速度大小与方向如何？cd边切割磁感线产生的感应电动势的大小为多少？
（2）从图示位置开始转过90°的过程中，线圈中的平均感应电流为多少？（取，）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．D
3．C
4．D
5．D
6．C
7．D
8．A
9．A
10．A
11．C
12．A
13． 0.04s 20W
14．
15．
16．正弦
17． 0.2 0.08
18．（1）；（2）
19．（1）；（2）（3）
20．（1）；（2）720J；（3）
21．(1)；(2)；(3) 。
22．（1），速度方向与磁场方向夹角为53°，；（2）
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．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。产生的交变电动势的图像如图乙所示，则（ ）
A．时线框的磁通量最大 B．时线框平面与中性面重合
C．线框产生的交变电动势有效值为311V D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
2．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′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r，外接灯泡的电阻为9r，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e=6sin 50πt（V）
C．电流方向每秒改变50次 D．灯泡两端电压的最大值为5.4 V
3．如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。线圈匝数为20，线圈总电阻为1Ω，与线圈连接的定值电阻R的阻值也等于1Ω，电流表A可看做理想电流表，则（ ）
A．线圈转动的角速度为2πrad/s
B．感应电动势最大值为0.2πV
C．t=s时，通过电阻R的电流为πA
D．一个周期内电阻R上产生的热量为2π2J
4．图1中，单匝矩形闭合线圈abcd在匀强磁场B中绕垂直磁场的轴OO′匀速转动。当线圈的转速为和时，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中甲、乙的正弦规律变化，已知线圈的电阻为5.0Ω，则（ ）
A．0.2s时，甲、乙对应的线圈平面均垂直于磁感线
B．0.05s时，乙对应的线圈中产生的感应电动势最大
C．甲、乙对应的线圈的转速之比
D．甲对应的线圈中交变电流的最大值为πA
5．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A．该交流电的频率为
B．该交流电的电压有效值为
C．该交流电的电压最大值为
D．若将该交流电压加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率为
6．如图1所示的电路中，阻值为的线框水平放置，线框所在区域内存在垂直线框的磁场（未画出），磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，电压表为理想电表，定值电阻的阻值为，将电阻箱的阻值调到，电压表的读数为4V，忽导线的电阻。则（ ）
A．时刻，线框中产生的感应电动势为0
B．线框中产生的感应电动势的最大值为5V
C．一个周期内定值电阻上产生的热量为0.02J
D．当电阻箱的阻值为2时线框的输出功率最大
7．如图所示，某电器经过滤波后形成的非对称性正弦波交流电，则该交流电的有效值为（ ）
A．4.5A B．A C．A D．A
8．如图表示一交流电的电流随时间变化的图像，下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的频率为 B．该交流电的频率为
C．该交流电的有效值为 D．该交流电的有效值为
9．如图所示，把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上，三个电流表示数相同，保持电源电压不变，而将频率减小，则三个电表的示数、、的大小关系是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，图甲整个空间均有磁场，图乙磁场只分布在cd边左侧。匀强磁场磁感应强度均为B，单匝线圈abcd面积为S，均绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动，则图甲和图乙两种转动方式产生的热功率之比为（ ）
A． B． C．4∶1 D．
11．如图所示，有矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈内阻为r，在匀强磁场B中绕OO＇轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈又以图示位置转过90°的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．磁通量的变化量为△Φ=BS
B．平均感应电动势为
C．电阻R所产生的热量为
D．通过电阻R的电荷量为
12．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。若把转速变为原来的2倍，其它条件不变，那么（ ）
A．感应电流的有效值增为原来的2倍
B．线圈旋转一周的过程中通过线圈的电荷量增加为原来的2倍
C．线圈旋转一周的过程中电流所做的功增为原来的4倍
D．线圈中磁通量变化率绝对值的最大值增为原来的4倍
二、填空题
13．交变电压u=20sin50πt（V），加在阻值为10Ω的电阻两端，该交流的周期是__________，电阻消耗的电功率是________。
14．风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量，目前处于世界领先地位，图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示如图乙所示，该交变电流的线圈两端电压瞬时值表达式为______V，线圈两端电压的有效值为______V。
15．周期和频率的关系：T＝______或f＝______.
16．正弦式交变电流的公式和图像
（1）正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况。若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是___________曲线。
（2）若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u=Umsin，i=Imsin。
（3）正弦式交变电压的图像如图所示
17．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌的共享单车，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为S=0.001m2，共有N=100匝，线圈总电阻r=1Ω，线圈处于磁感应强度大小为B=T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时保持与外电路电阻R=9Ω连接，不计电流表内阻。在外力作用下线圈以ω=10πrad/s的角速度匀速转动时，从图中位置开始计时，电动势的瞬时表达式为____________________V；交流电流表的示数为_________A；线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量q为______C；线圈转动一圈外力所做的功为_________J。
三、解答题
18．如图，匝数匝的矩形线圈abcd，面积，内阻不计，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度，矩形线圈通过滑环E、F与电阻串联，，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电阻R上消耗的功率。
19．如图所示，边长为L的正方形线圈abcd由n匝组成，总电阻为r。外电路中小灯的电阻为R。若线圈从图示位置开始，在匀强磁场中以角速度绕轴匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，交流电压表为理想电表。试求：
（1）线圈从图示位置转动180°过程中，通过R的电荷量；
（2）线圈从图示位置转动180°过程中，电路中产生热量；
（3）电压表示数。
20．如图甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为40匝，电阻，在它的c、d两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求：
（1）交流电压表的示数为多少？
（2）无线充电1分钟，电阻上接受电能多少？
（3）从到时间内，通过电阻的电荷量。
21．如图甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为，电阻，在它的c、d两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求：
（1）交流电压表的示数为多少？
（2）无线充电1分钟，电阻R上接受电能多少？
（3）从到时间内，通过电阻R的电荷量。
22．如图所示，矩形线框abcd，总电阻为R，部分置于有理想边界的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁感强度大小为B．让线圈从图示位置开始以ab边为轴匀速转动，角速度为。若线圈ab边长为，ad边长为，在磁场外的部分为，那么
（1）线圈从图示位置转过53°时，cd边的速度大小与方向如何？cd边切割磁感线产生的感应电动势的大小为多少？
（2）从图示位置开始转过90°的过程中，线圈中的平均感应电流为多少？（取，）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
2．D
3．C
4．D
5．D
6．C
7．D
8．A
9．A
10．A
11．C
12．A
13． 0.04s 20W
14．
15．
16．正弦
17． 0.2 0.08
18．（1）；（2）
19．（1）；（2）（3）
20．（1）；（2）720J；（3）
21．(1)；(2)；(3) 。
22．（1），速度方向与磁场方向夹角为53°，；（2）
答案第1页，共2页
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