山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：3.1交变电流的特点 跟踪训练（含解析）

3.1交变电流的特点
跟踪训练（含解析)
1．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交流电动势(V)，则关于交流电流的说法中，正确的是（　　）
A．交流电的频率为100Hz
B．交流电动势的有效值为220V
C．交流电的最大值为220V
D．t=0时线圈平面与磁感线平行
2．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法不正确的是（
）
A．线圈先后两次转速之比为3:2
B．在图中t
=
0时刻穿过线圈的磁通量为零
C．交流电a的瞬时值为V
D．交流电b的最大值为V
3．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（
）
A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．线圈先后两次转速之比为2:1
C．交流电a的瞬时值为
D．交流电b电压的最大值为5V
4．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，从中性面开始转过180°过程中，感应电动势的最大值和平均值之比为
A．
B．
C．
D．
5．美国等国家的家庭电路交变电压的瞬时表达式为u=110sinl20πt(V)，则（　　）
A．当时，
B．用电压表测该电压其示数为
C．该交流电的频率为60Hz，电流方向每杪改变60次
D．将该电压加在的电阻两端，则该电阻消耗的电功率55W
6．一矩形金属线圈，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示，下列说法中正确的是
A．此交流电的频率为10Hz
B．此感应电动势的有效值为V
C．t＝0.1
s时，线圈平面与磁场方向垂直
D．在线圈平面与磁场方向成30°时，感应电动势的大小为1V
7．如图（a)所示，在匀强磁场中，一闭合矩形金属线圈可绕与磁感线垂直的中心轴OO'，匀速转动，线圈两次以不同的转速转动产生的正弦式交变电动势图象如图（b）中图线甲、乙所示，则
A．两次t=0时刻线圈平面均与磁场方向平行
B．图线甲、乙对应的线圈转速之比为2:1
C．将转轴移至与线圈ab边共线，则相同转速下交变电动势的峰值不变
D．若线圈电阻为0.1Ω，则线圈电动势按图线乙规律变化时的发热功率为5W
8．对于如图所示的电流i随时间t作周期性变化的图象，下列说法中正确的是（
）
A．电流大小变化，方向不变，是直流电
B．电流大小、方向都变化，是交流电
C．电流的周期为0.01
s
D．电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电
9．矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（
）
A．2s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大
B．1s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快
C．此交变电流方向在1min内改变30次
D．将此交变电流接一标有：“36V,40W”的白炽灯时，此灯能正常发光
10．一交流电，电压随时间的变化规律如图所示，该交流电压的有效值和周期分别是（
)
A．3V
B．0．02s
C．0．01s
D．3V
11．如图所示是我国民用交流电的电压图象．根据图象可知，交流电的频率是________Hz；用交流电压表测量电压，测出的电压值是________V.
12．某交变电流电压表达式为求这个交变电压的最大值Um________、有效值U________、周期T________、频率f________．画出交变电流的u-t图__________。
13．如图13甲所示电路，电阻R的阻值为50
Ω，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则交流电压的瞬时表达式_________V，电流表示数为__________
A。
14．一个面积为0.1
m2的矩形线圈，共100匝，在磁感应强度B=0.5
T的匀强磁场中，以垂直于磁感线的轴匀速转动，从线圈平面平行于磁感线的位置开始转动，在0.05
s内线圈转过90°，在这段时间内，求：线圈中的感应电动势的最大值，并写出瞬时值表达式．
参考答案
1．B
【解析】
A.
根据交流电动势(V)可知交流电的角速度，所以交流电的频率为，选项A错误；
B.
根据交流电动势(V)可知交流电的最大值，所以交流电动势的有效值为，选项B正确；
C.
根据交流电动势(V)可知交流电的最大值为，选项C错误；
D.
根据交流电动势(V)可知
t=0时，此时磁通量最大，线圈平面与磁感线垂直，选项D错误。
故选B。
2．B
【解析】
A、由图读出两电流周期之比为Ta：Tb=0.4s:0.6s=2:3，而，故线圈先后两次转速之比为3:2；故A正确.
B、t=0时刻U=0，根据法拉第定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大；故B错误.
C、正弦式电流a的瞬时值为;故C正确.
D、根据电动势最大值公式，得到两电动势最大值之比为Ema：Emb=Tb:Ta=3:2，Ema=10V，则得到正弦式电流b的最大值为;故D正确.
本题选不正确的故选B.
3．C
【解析】
t=0时刻U=0根据法拉第定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大．故A错误．由图Ta=0．4s，Tb=0．6s，则线圈先后两次转速之比na：nb=Tb：Ta=3：2．故B错误．由图电压最大值Um=10V，周期Ta=0．4S，，交流电压的瞬时值表达式为u=Umsinωt=10sin5πtV．故C正确．由电动势的最大值Em=NBSω，则两个电压最大之值比Uma：Umb=ωa：ωb=3：2，Uam=10V，则交流电b电压的最大值为．故D错误。
4．A
【解析】
线圈从中性面转动180°过程中，感应电动势的平均值为：
感应电动势的最大值
Em=NBSω
感应电动势的最大值和平均值之比是．
A．，与结论相符，选项A正确；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论不相符，选项D错误；
5．D
【解析】
A.当t=0.1s时，u=0，但电压表示数为有效值220V，故A错误；
B.由于正弦交变电压的最大值为110V，所以有效值为110V，电压表显示的是有效值为110V，故B错误；
C.由ω=2πf=120π，得f=60Hz，矩形线圈在匀强磁场中每转一圈，电流方向改变两次，故电流方向每秒改变120次，故C错误；
D.将该电压加在220Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为：P==55W，故D正确。
6．BC
【解析】
A．由图像知周期T=0.2s，所以频率f=5Hz，A错误；
B．由图像可知，感应电动势的最大值为2V，有效值为
故B正确；
C．由图可知，t＝0.1s时，感应电动势为0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C正确；
D．在线圈平面与磁场方向成时，感应电动势的大小
故D错误。
故选BC。
7．BCD
【解析】
A．两次t=0时刻感应电动势均为零，可知线圈平面均与磁场方向垂直，选项A错误；
B．由图可知，甲乙对应的周期之比为1:2，根据T=1/n可知图线甲、乙对应的线圈转速之比为2:1，选项B正确；
C．根据Em=nBSω可知，电动势的峰值与转轴位置无关，则将转轴移至与线圈ab边共线，则相同转速下交变电动势的峰值不变，选项C正确；
D．对两个线圈而言：
；
若线圈电阻为0.1Ω，则线圈电动势按图线乙规律变化时的发热功率为
选项D正确。
8．AC
【解析】
电流的大小和方向都随时间成周期性变化的电流为交流电，由图象可以看出电流的最大值和周期．
【详解】
电流的大小和方向都随时间成周期性变化的电流为交流电，由图象可知：电流的大小变化，方向始终为正，不发生变化变，所以是直流电，电流周期为0.01s，AC正确．
9．ACD
【解析】
2s末电动势为零，此时线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大，A正确；1s末感应电动势最大，引时线框平面平行于磁场方向，通过线框的磁通量变化最快，B错误；周期为4s，一周内电流方向改变两次，则1min内改变30次，C正确；交流电的最大值为V，有效值为36V，D正确．
10．BD
【解析】
从图中可知该交流电压的峰值为，故交流电压的有效值为，从图中可知该交流电的周期为，故BD正确；
11．
50　
220
【解析】根据图象可知，交流电的频率是50Hz；用交流电压表测得的是交流电的有效值，故测量电压，测出的电压值是.
12．20V
10V
0.02s
50Hz
【解析】
[1]据题意，交变电流电压最大值为：
[2]有效值为：
[3]周期为：
[4]频率为：
[5]画出交变电流的电压随时间变化图像如图所示：
13．
u=100sin100πt
2A
【解析】由图知：
，周期为，则瞬时表达式：
，电压的有效值：
，电流表的示数为：
。
点睛：注意交流电有效值的求法，以及有效值的应用．求电功率、电表示数等均指有效值。
14．157
V；e=157cos10πt
V
【解析】
线圈转动的角速度为；
感应电动势的最大值为
从线圈平面平行于磁感线的位置开始转动，则瞬时值为