5.2 描述交变电流的物理量—人教版高中物理选修3-2 讲义 （机构用 ）

2
描述交变电流的物理量
对点训练
知识点一
交变电流的周期和频率
1.
（多选）某小型发电机产生的交变电动势为.对此电动势，下列表述
正确的有（
）A.
最大值是
B.
频率是
C.
有效值是
D.
周期是
2.
一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如图L5-2-1所示，则
（
）
图L5-2-1
A.
交流电的频率是
B.
当时，线圈平面与磁感线垂直
C.
当时，e有最大值
D.
交流电的周期是
知识点二
峰值和有效值
3.
小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈
正弦函数关系，如图L5-2-2所示，此线圈与一个的电阻构成闭合电路，不计
电路的其他电阻。下列说法正确的是（
）
图L5-2-2
A.
交变电流的周期为
B.
交变电流的频率为
C.
交变电流的有效值为
D.
交变电流的最大值为
4.
通过一阻值的电阻的交变电流如图L5-2-3所示，其周期为1s.电阻两端电压
的有效值为（
）
图L5-2-3
A.
B.
C.
D.
5.
（多选）图L5-2-4中的甲、乙两图分别表示两个交变电压，比较这两个交变电压，它
们具有相同的（
）
图L5-2-4
A.
有效值
B.
频率
C.
最大值
D.
均不一样
6.
已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图
L5-2-5所示的规律变化.若这个电阻元件与一个多用电表（已调至交流电流挡）串联，
则多用电表的读数为（
）
图L5-2-5
A.
B.
C.
D.
知识点三
交变电流的平均值和有效值的区别
7.
如图L5-2-6所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场
中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，
线框中感应电流的有效值I=______.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截
面的电荷量q=______.
图L5-2-6
8.
如图L5-2-7所示，实验室一台手摇交流发电机的内阻，外接的电阻.
闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势的瞬时值表达式为
，则（
）
图L5-2-7
A.
该交变电流的频率为
B.
该电动势的有效值为
C.
外接电阻R所消耗的电功率为
D.
电路中理想交流电流表A的示数为
9.
[2017·安徽安庆一中期末]一个匝数为100匝、电阻为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L5-2-8所示规律变化，
则线圈中产生的交变电流有效值为（
）
图L5-2-8
A.
B.
C.
D.
10.
电阻、与交流电源按照图L5-2-9甲所示的方式连接，，.合上
开关S后，通过电阻的交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则（
）
图L5-2-9
A.
通过的电流有效值是
B.
两端的电压有效值是
C.
通过的电流最大值是
D.
两端的电压最大值是
11.
（多选）图L5-2-10甲是小型交流发电机的示意图，两正对磁极N、S间的磁场可视为
水平方向的匀强磁场，A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针
方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，
以下判断正确的是（
）
图L5-2-10
A.
电流表的示数为
B.
线圈转动的角速度为
C.
时线圈平面与磁场方向平行
D.
时电阻R中电流的方向自右向左
12.
如图L5-2-11甲所示，标有“”的灯泡和标有“”的电容器
并联到交流电源上，V为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关.下
列判断正确的是（
）
图L5-2-11
A.
时刻，V的示数为零
B.
灯泡恰好正常发光
C.
电容器不可能被击穿
D.
V的示数保持不变
13.
（多选）实验室里的交流发电机可简化为如图L5-2-12所示的模型，正方形线圈在水平
匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动.今在发电机的输出端接一个电阻R和
理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10V.已知，线圈电
阻忽略不计，下列说法正确的是（
）
图L5-2-12
A.
线圈位于图示位置时，线圈中的瞬时电流为零
B.
从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为
C.
流过电阻R的电流每秒钟方向改变50次
D.
电阻R上的热功率等于20W
习题课：交变电流的产生及描述
对点训练
知识点一
交变电流瞬时值表达式的应用
1.
标有“”字样的电容器能接人下面那个电路中使用（
）
A.
的交流电路中
B.
220V的照明电路中
C.
的交流电路中
D.
380V的照明电路中
知识点二
交变电流的图像
2.
某交流发电机线圈电阻为，给灯泡提供如图LX-4-1所示的正弦式交变电流，下
列说法中正确的是（
）
图LX-4-1
A.
交变电流的频率为0.02Hz
B.
交变电流的瞬时值表达式为
C.
当时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大
D.
发电机线圈产生的热功率为5W
知识点三
交变电流有效值的计算
3.
[2017·河北武邑中学月考]图LX-4-2甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩
形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的匝数匝、
电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻，与R并联的交流
电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量随
时间t按图乙所示正弦规律变化.求：
图LX-4-2
（1）交流发电机产生的电动势的最大值；
（2）电路中交流电压表的示数.
知识点四
交变电流的“四值”
4.
如图LX-4-3所示，在匀强磁场中有一个内阻、面积的半圆形导线框
可绕轴旋转，轴垂直于磁场方向，已知匀强磁场的磁感应强度.若线
框以的角速度匀速转动，且通过电刷给“”的小灯泡供电，灯
泡电阻保持不变，则：
图LX-4-3
（1）若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）从图示位置开始，线框转过90°角的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？
该电荷量与线框转动的快慢是否有关？
（3）由题目所给的已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？若不能，则小灯泡的
实际功率为多大？
综合拓展
5.
风速仪的简易装置示意图如图LX-4-4甲所示。在风力作用下，风杯带动与其固定在一
起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化.风速为时，测得线圈中的
感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为，且，则感应电流的峰值
、周期T和感应电动势的有效值E的变化情况是（
）
图LX-4-4
A.
变大，T变小
B.
变大，T不变
C.
变小，T变小
D.
不变，E变大
6.
将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，边长为，它在磁感应强度为B、方向如图
LX-4-5所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连
接，外电路接有额定功率为P的小灯泡，小灯泡正常发光，电路中除灯泡外，其余部
分的电阻不计，则灯泡的电阻应为（
）
图LX-4-5
A.
B.
C.
D.
7.
如图LX-4-6所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径
为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动（O
轴位于磁场边界）.则线框内产生的感应电流的有效值为（
）
图LX-4-6
A.
B.
C.
D.
8.
（多选）如图LX-4-7甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速
绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则（
）
图LX-4-7
A.
两次t=0时刻线圈的磁通量均为零
B.
曲线a、b对应的线圈转速之比为
C.
曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D.
曲线b表示的交变电动势有效值为10V
9.
如图LX-4-8所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为，外接电阻
，匀强磁场的磁感应强度为.当线圈以300r/min的转速绕垂直磁场方向
的轴匀速转动时，求：
图LX-4-8
（1）线圈中感应电动势的最大值和有效值；
（2）电路中交流电压表和电流表的示数；
（3）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量.
答案：
1.
CD
2.
BD
3.
C
4.
B
5.
BC
6.
C
7.
D
8.
B
9.
B
10.
AC
11.
B
12.
BC
习题课答案：
1.
A
2.
D
3.
(1)
200v(2)
127
v
4.
5.
A
6.
B
7.
D
8.
BC