四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-2：2.1交变电流 跟踪训练（含解析）

2.1交变电流
课时作业（含解析)
1．交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是
A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大
B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零
C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大
D．转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→B
2．交变电流是(　　)
A．矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流
B．按正弦规律变化的电流
C．强度随时间做周期性变化的电流
D．方向随时间做周期性变化的电流
3．一矩形线圈在匀强磁场中匀速旋转，所产生的交流电电动势瞬时值的表达式e=220sin10πt
V，则下列说法正确的是（
）
A．该交流电的频率是10πHz
B．该交流电动势的有效值是220V
C．当t=1/20s时，电动势最大
D．当t=0时，穿过线圈的磁通量为零
4．某小型电热器，当将它接在输出电压为5
V的直流电源上时，其消耗的电功率为P；当将它接在某正弦交流电源上时，其消耗的电功率为2P。若电热器电阻不变，则该交流电源输出电压的最大值为（
）
A．V
B．20
V
C．V
D．10
V
5．如图所示，导轨OPQS的电阻忽略不计，OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M可
在PQS上自由滑动，空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为I先
让OM从OQ位置以角速度ω1沿逆时针方向匀速转到OS位置（过程I）；再将OM固定在OS位置，使整个装置以OQ为轴，以角速度ω2匀速转动90°（过程II）。要使过程I、II回路中产生的热量相同，应等于
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正方向，则下图能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是(　　)
A．B．C．D．
7．关于交变电流的几种说法正确的是（
）
A．使用交变电流的电气设备上所标的电压电流值是指峰值
B．交流电流表和交流电压表测得的值是电路中的瞬时值
C．跟交变电流有相同热效应的直流电的值是交流的有效值
D．通常照明电路的电压是220伏，指的是峰值
8．如图，是一个交变电流的电流强度i随时间t变化的规律。此交变电流的有效值是（
）
A．5A
B．5A
C．3.5A
D．3.5A
9．一正弦式电流的有效值为3A，频率为50Hz，则此交流电路的瞬时值表达式可能是（
）：
A．i＝3sin314t(A)
B．i＝3sin314t(A)
C．i＝3sin50t(A)
D．i=3sin50t(A)
10．如图所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连．M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连．在线圈转动过程中，通过电阻R的电流
A．大小和方向都随时间做周期性变化
B．大小和方向都不随时间做周期性变化
C．大小不断变化，方向总是P→R→Q
D．大小不断变化，方向总是Q→R→P
11．如图，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴转动，轴垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2．保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是
A．在图示位置时线框中磁通量为零，感应电动势最大
B．由图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSsin(t)
C．当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电阻R消耗的功率减小
D．电压表V2示数等于
12．一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e＝10sin4πt(V)则（
）
A．交流的频率是4πHz
B．当t＝0时线圈平面跟磁感线垂直
C．当t＝0.5时，e有最大值
D．交流电的周期是0.5s
13．一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50Hz
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i=2sin(50πt)(A)
D．若该交流电流通过R=10Ω的电阻，则电阻消耗的功率是20W
14．一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动．在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em.下列说法中正确的是(　　)
A．当线框磁通量为零时，感应电动势也为零
B．线框转动的角速度ω等于Em/Φm
C．当线框内磁通量增大时，感应电动势在减小
D．当线框内磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em
参考答案
1．D
【解析】
要解决此题，需要掌握发电机的制作原理，知道发电机是根据电磁感应原理制成的，感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线的方向有关。
【详解】
转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小为零，故A错误；转到图乙位置时，线圈产生的感应电动势最大，故B错误；转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，且感应电流方向改变，故C错误；转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A→B，故D正确；故选D。
【点睛】
此题主要考查了发电机的工作原理。要知道发电机是根据电磁感应原理制成的。感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关，能够通过线圈的转动情况，判断线圈中产生的感应电流放向的变化.
2．D
【解析】只要方向随时间做周期性变化的电流就是交变电流，对于其大小是否变化没有要求，正弦式交变电流仅是其中之一，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流，产生的正弦式交流电，D正确．
3．C
【解析】
A.
由电动势瞬时值的表达式e=220sin10πt
V，可知角速度
rad/s
则频率为：
5Hz
故A错误；
B.
由电动势瞬时值的表达式e=220sin10πt
V，可知该交流电的最大值为220V，则有效值为：
V
故B错误；
C.当s，将其代入题给表达式：
V
是最大值，故C正确；
D.当t=0时，将其代入题给表达式：
V
此时线圈处于中性面，线圈平面与磁感线方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，故D错误。
4．D
【解析】
由电流热效应可知，电热器接直流电，在T时间内产生的热量为
Q1＝T=PT
电热器接正弦交流电，在T时间内产生的热量为
Q2＝T=2PT
两式联立，交流电源输出电压的最大值
Um＝10V
A.交流电源输出电压的最大值Um＝V，与上分析不一致，故A错误；
B.交流电源输出电压的最大值Um＝20V，与上分析不一致，故B错误；
C.交流电源输出电压的最大值Um＝V，与上分析不一致，故C错误；
D.交流电源输出电压的最大值Um＝10V，与上分析一致，故D正确。
5．A
【解析】
令OM棒长为L，从OQ位置以角速度ω1沿逆时针方向匀速转到OS位置的过程中，产生的感应电动势为：
回路中产生的热量为：
将OM固定在OS位置，使整个装置以OQ为轴，以角速度ω2匀速转动90°过程中，产生的感应电动势最大值为：
回路中产生的热量为：
联立可得：
故A正确，BCD错误。
6．C
【解析】
试题分析：在t＝0时刻线圈与磁场方向平行，此时线圈磁通量变化率最大，产生的感应电流最大，此时线圈的cd边离开纸面向外运动，此后穿过线圈的磁通量增大，则根据楞次定律可得产生的感应电流方向为a→b→c→d→a，为正，所以C正确；
考点：考查了交流电的产生，楞次定律
7．C
【解析】
A．使用交变电流的电气设备上所标的电压电流值是有效值．故A错误；
B．交流电路中，交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值，故B错误；
C．跟交变电流有相同热效应的直流电的值是交流的有效值，故C正确；
D．通常照明电路的电压是220V，指的是交流电的有效值，故D错误．
8．B
【解析】
由有效值的定义可得：
I12Rt1+I22Rt2=I2RT
代入数据得：
解得：
A.
5A，与计算不符，故A项错误；
B.
5A，与计算相符，故B项正确；
C.
3.5A，与计算不符，故C项错误；
D.
3.5A，与计算不符，故D项错误。
9．B
【解析】
正弦交流的有效值为3A，则最大值为，频率为50Hz，则角速度
故瞬时值表达式为
A.
i＝3sin314t(A)，与分析不符，故A项错误；
B.
i＝3sin314t(A)，与分析相符，故B项正确；
C.
i＝3sin50t(A)，与分析不符，故C项错误；
D.i=3sin50t(A)，与分析不符，故D项错误。
10．C
【解析】
试题分析：为了使线圈能够持续转动，在制作直流电动机时安装了换向器，当线圈转过平衡位置时自动改变线圈中电流的方向，从而改变线圈的受力方向．由于MN具有换向器的作用，由右手定则可知通过R的电流的方向不变，总是由P→R→Q.故C选项正确．
故选C
考点：考查了交流电的产生原理
点评：关键是知道MN的作用，具有换向器的作用
11．AC
【解析】
AB.从线圈所处平面与磁场方向平行时开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt，在图示位置时穿过正方形线圈中的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故A项与题意相符，B项与题意不相符；
C.当P位置向上移动，R增大，根据理想变压器的变压原理知输出电压即电压表V2的示数不变，由公式可知，电阻R消耗的功率减小，故C项与题意相符；
D.
交流电压的最大值等于NBωL2，电压表V1示数为有效值，由公式可得：
故D项与题意不相符。
12．BD
【解析】
A.
交流电动势e=10sin4πt（V），交流的频率
故A项错误；
B.
当t=0时e=0，此时线圈处在中性面上，即线圈平面跟磁感线垂直，故B项正确；
C.
当t=0.5时，e=0，故C错误；
D.
交流电的周期
故D项正确。
13．CD
【解析】
试题分析：由图得周期为0.04s，频率为25Hz，A错误；最大值2A，则有效值为A，B错误；由图象知，C选项中表达式正确；电阻消耗的功率，D正确。
考点：考查了交流电图像，交变电流有效值与最大值关系
14．BC
【解析】
感应电动势大小等于磁通量的变化率，线框磁通量为零时，感应电动势最大，A错误；由交流电峰值表达式，可得，B正确；线圈从与磁场平行的位置转到中性面的过程中，磁通量越来越大，磁通量的变化率越来越小，产生的感应电动势越来越小，C正确；根据时，可知，当线框磁通量等于时，感应电动势不等于0.5Em，D错误.