四川省宜宾第四中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-2：2.1交变电流 同步练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省宜宾第四中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-2：2.1交变电流 同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 317.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-02 22:37:28 | ||
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文档简介
2.1交变电流
课时作业（含解析)
1．如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机`发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接．下列说法正确的是
A．图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B．从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是
C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变
D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a
2．如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示。若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是( )
A．B．C．D．
3．为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转轴OO1按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)．并从图甲所示位置开始计时．此时产生的交流电如图乙所示．第二次他仅将转轴移至ab边上，第三次他仅将转轴右侧的磁场去掉，关于后两次的电流图象，下列说法正确的是( )
A．第二次是A图
B．第二次是C图
C．第三次是B图
D．第三次是D图
4．关于图甲、乙、丙、丁，下列说法正确的是( )
A．图甲中电流的峰值为2
A，有效值为
A，周期为5
s
B．图乙中电流的峰值为5
A，有效值为2.5A
C．图丙中电流的峰值为2
A，有效值为
A
D．图丁中电流的最大值为4
A，有效值为A，周期为2
s
5．如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220
V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为( )
A．220
V
B．
V
C．110V
D．
V
6．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定，电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想电表，下列判断正确的是（
）
A．电压表的示数为
B．该交变电流的有效值为4V
C．电阻R一个周期内产生的热量一定大于9J
D．电流表的示数为0.5A
7．一个电炉上标有“220V
l.
0kW”，那么为了使它正常工作，所使用的正弦交流电应是(
)
A．电压最大值为220V，电流最大值约为6.4A
B．电压最大值为311V，电流最大值约为4.5A
C．电压有效值为220V，电流有效值约为4.5A
D．电压有效值为311V，电流有效值约为6.4A
8．如图所示为演示交变电流产生的装置图。关于这个实验，正确的说法是（ ）
A．线圈每转动一周，电流方向改变两次
B．图示位置，线圈所在的平面为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置，ab边的感应电流方向是a→b
D．图示位置，ab边的感应电流方向是b→a
9．如图所示，空间中有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两彼此正对的相同金属圆环，两环相距L，用导线将环与外电阻相连，现用外力使金属杆沿两环做匀速圆周运动．若已知磁感应强度大小为B，圆环半径为R，杆转动角速度为ω，金属杆和电阻的阻值均为r，其他电阻不计，则
A．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变大后变小
B．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变小后变大
C．流过外电阻电流的有效值为
D．流过外电阻电流的有效值为
10．如图所示，一正方形线圈边长为L,电阻为r，以ab边为轴匀速转动，角速度为，周期为T,整个区域存
在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，M、N是两个集流环，负载电阻为R，电流表、连接导线电阻均不计。下列说法正确的是
A．线圈产生的电动势最大值为
B．电流表示数为
C．电阻R
两端电压有效值为
D．从图示位置开始计时，经，通过负载R
的电荷量为
11．一矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间变化(如图)，下列说法正确的是（
）
A．线圈转动的角速度为
B．在时线圈中感应电动势为零
C．在时线圈中感应电动势正在增大
D．在时线圈中感应电动势为零
12．如图所示的正方形金属线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，下列说法中正确的是
A．当S断开时，电压表的示数为
B．当S断开时，电压表的示数为
C．当S闭合时，电流表的示数为
D．当S闭合时，电流表的示数为
13．电磁打点计时器使用
电源，通常的工作电压在
V以下，电源频率为50Hz时，每隔
s打一次点．
14．我们的家庭用电是__________电（填“交流”或“直流”）。
参考答案
1．C
【解析】
A．图（a）中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误；
B．从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是，故B错误；
C．当线圈转到图（c）位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，故C正确；
D．当线圈转到图（d）位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，ab边感应电流方向为b→a，故D错误。
故选C。
【点睛】
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。
2．A
【解析】
BC.由题图乙知，周期T＝4
s，感应电动势的最大值Em＝1
V，而感应电动势的最大值的表达式Em＝NBSω＝NBS·。若仅把线圈的转速变为原来的2倍，则周期T′变为原来的，即T′＝2
s，而感应电动势的最大值Em′变为原来的2倍，即Em′＝2
V，所以选项B、C错误；
AD.从图示位置转过90°开始计时，也就是t＝0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A正确，D错误。
3．D
【解析】
ABCD.第二次将转轴移到ab边上产生的感应电流，与第一次相同，第三次将OO1右侧磁场去掉，线圈在转动过程中只有一边切割，产生感应电动势的最大值为原来的，故A、B、C错误，D项正确.
4．B
【解析】
题图甲是正弦式交变电流图线，峰值(最大值)为2
A，有效值是峰值的，即
A，周期为4
s，所以选项A错误；题图乙电流大小改变但方向不变，所以不是交变电流，计算有效值时因为热效应与电流方向无关，所以仍是峰值的，即2.5
A，所以选项B正确；题图丙是图甲减半的脉冲电流，有效值不可能为峰值的，所以选项C错误；题图丁是交变电流图线，周期为2
s，根据有效值定义则有，解得电流有效值I＝2.5
A，所以选项D错误．故选B.
5．B
【解析】
设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交流电产生的热量：；
直流电产生的热量：；解得：U=110V,
故选B。
6．D
【解析】
A.根据电流的热效应得到：
得到电压的有效值为，电表的读数为有效值，故电压表的示数为，故A正确，B错误；
C.根据焦耳定律，电阻R一个周期内产生的热量为：
故C错误；
D.电流表读数为有效值，则根据欧姆定律得到：
故D正确。
7．C
【解析】
电动机上标“220V
l.
0kW”，说明电压有效值为220V，正常工作时通过它的电流：
根据正弦交流电有效值跟最大值的关系得电压最大值为311V，电流最大值约为6.4A
A．描述与分析不符，故A错误.
B．描述与分析不符，故B错误.
C．描述与分析相符，故C正确.
D．描述与分析不符，故D错误.
8．AC
【解析】
A．线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈转动一周，有两次经过中性面，电流方向改变两次，故A正确；
B．垂直于磁感线的线圈所在的平面称为中性面，B错误；
CD．线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则知，ab边的感应电流方向是a→b，C正确，D错误；
故选AC。
9．BC
【解析】
AB.金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，垂直磁场方向的分速度先减小再增大，因而流过外电阻的电流先减小再增大，
A错误，
B正确；
CD.杆沿圆环的匀速率运动等效为以两环圆心连线为转动轴、长为L、宽为R的矩形线框的匀速转动，因此产生正弦交流电，遵守I＝的关系．电动势的最大值为：
Em＝BLωR
Im＝
I＝，
C正确，D错误．
10．AC
【解析】
A．线圈绕转轴匀速转动时，在电路中产生按正弦规律变化的交变电流，由最大值表达式可知：
故A正确.
BC．电动势的有效值为：
则电流表示数为：
R两端电压有效值为：
故B错误，C正确.
D．从图示位置开始计时，经，通过负载R的电荷量为：
故D错误.
11．ACD
【解析】
根据图像可知：
所以：
，
所以：
；
A.由上面的分析可知线圈转动的角速度为，故A正确；
B.
时刻，磁通量等于零，但的变化率达最大，即感应电动势最大，故B错误；
C.
时刻，磁通量减小，而感应电动势却在增大，故C正确；
D.
时刻，磁通量最大，感应电动势为零，故D正确。
12．BC
【解析】
AB．正方形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动，产生的交变电流电动势最大值为，电动势有效值为
S断开时，内电路电流
电压表读数等于cd两点之间电压为
故B项正确，A项错误。
CD．S闭合时，电路总电阻为
ab中电流为
电流表读数为
故C项正确，D项错误。
13．交流；4﹣6，0.02
【解析】
电磁打点计时器是使用交流电源的计时仪器，工作电压为6V以下，当电源的频率为50Hz时，由
知它每隔0.02s打一次点
14．交流
【解析】
我们的家庭用电是交流电。
课时作业（含解析)
1．如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机`发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接．下列说法正确的是
A．图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B．从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是
C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变
D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a
2．如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示。若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是( )
A．B．C．D．
3．为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转轴OO1按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)．并从图甲所示位置开始计时．此时产生的交流电如图乙所示．第二次他仅将转轴移至ab边上，第三次他仅将转轴右侧的磁场去掉，关于后两次的电流图象，下列说法正确的是( )
A．第二次是A图
B．第二次是C图
C．第三次是B图
D．第三次是D图
4．关于图甲、乙、丙、丁，下列说法正确的是( )
A．图甲中电流的峰值为2
A，有效值为
A，周期为5
s
B．图乙中电流的峰值为5
A，有效值为2.5A
C．图丙中电流的峰值为2
A，有效值为
A
D．图丁中电流的最大值为4
A，有效值为A，周期为2
s
5．如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220
V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为( )
A．220
V
B．
V
C．110V
D．
V
6．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定，电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想电表，下列判断正确的是（
）
A．电压表的示数为
B．该交变电流的有效值为4V
C．电阻R一个周期内产生的热量一定大于9J
D．电流表的示数为0.5A
7．一个电炉上标有“220V
l.
0kW”，那么为了使它正常工作，所使用的正弦交流电应是(
)
A．电压最大值为220V，电流最大值约为6.4A
B．电压最大值为311V，电流最大值约为4.5A
C．电压有效值为220V，电流有效值约为4.5A
D．电压有效值为311V，电流有效值约为6.4A
8．如图所示为演示交变电流产生的装置图。关于这个实验，正确的说法是（ ）
A．线圈每转动一周，电流方向改变两次
B．图示位置，线圈所在的平面为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置，ab边的感应电流方向是a→b
D．图示位置，ab边的感应电流方向是b→a
9．如图所示，空间中有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两彼此正对的相同金属圆环，两环相距L，用导线将环与外电阻相连，现用外力使金属杆沿两环做匀速圆周运动．若已知磁感应强度大小为B，圆环半径为R，杆转动角速度为ω，金属杆和电阻的阻值均为r，其他电阻不计，则
A．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变大后变小
B．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变小后变大
C．流过外电阻电流的有效值为
D．流过外电阻电流的有效值为
10．如图所示，一正方形线圈边长为L,电阻为r，以ab边为轴匀速转动，角速度为，周期为T,整个区域存
在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，M、N是两个集流环，负载电阻为R，电流表、连接导线电阻均不计。下列说法正确的是
A．线圈产生的电动势最大值为
B．电流表示数为
C．电阻R
两端电压有效值为
D．从图示位置开始计时，经，通过负载R
的电荷量为
11．一矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间变化(如图)，下列说法正确的是（
）
A．线圈转动的角速度为
B．在时线圈中感应电动势为零
C．在时线圈中感应电动势正在增大
D．在时线圈中感应电动势为零
12．如图所示的正方形金属线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，下列说法中正确的是
A．当S断开时，电压表的示数为
B．当S断开时，电压表的示数为
C．当S闭合时，电流表的示数为
D．当S闭合时，电流表的示数为
13．电磁打点计时器使用
电源，通常的工作电压在
V以下，电源频率为50Hz时，每隔
s打一次点．
14．我们的家庭用电是__________电（填“交流”或“直流”）。
参考答案
1．C
【解析】
A．图（a）中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误；
B．从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是，故B错误；
C．当线圈转到图（c）位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，故C正确；
D．当线圈转到图（d）位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，ab边感应电流方向为b→a，故D错误。
故选C。
【点睛】
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。
2．A
【解析】
BC.由题图乙知，周期T＝4
s，感应电动势的最大值Em＝1
V，而感应电动势的最大值的表达式Em＝NBSω＝NBS·。若仅把线圈的转速变为原来的2倍，则周期T′变为原来的，即T′＝2
s，而感应电动势的最大值Em′变为原来的2倍，即Em′＝2
V，所以选项B、C错误；
AD.从图示位置转过90°开始计时，也就是t＝0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A正确，D错误。
3．D
【解析】
ABCD.第二次将转轴移到ab边上产生的感应电流，与第一次相同，第三次将OO1右侧磁场去掉，线圈在转动过程中只有一边切割，产生感应电动势的最大值为原来的，故A、B、C错误，D项正确.
4．B
【解析】
题图甲是正弦式交变电流图线，峰值(最大值)为2
A，有效值是峰值的，即
A，周期为4
s，所以选项A错误；题图乙电流大小改变但方向不变，所以不是交变电流，计算有效值时因为热效应与电流方向无关，所以仍是峰值的，即2.5
A，所以选项B正确；题图丙是图甲减半的脉冲电流，有效值不可能为峰值的，所以选项C错误；题图丁是交变电流图线，周期为2
s，根据有效值定义则有，解得电流有效值I＝2.5
A，所以选项D错误．故选B.
5．B
【解析】
设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交流电产生的热量：；
直流电产生的热量：；解得：U=110V,
故选B。
6．D
【解析】
A.根据电流的热效应得到：
得到电压的有效值为，电表的读数为有效值，故电压表的示数为，故A正确，B错误；
C.根据焦耳定律，电阻R一个周期内产生的热量为：
故C错误；
D.电流表读数为有效值，则根据欧姆定律得到：
故D正确。
7．C
【解析】
电动机上标“220V
l.
0kW”，说明电压有效值为220V，正常工作时通过它的电流：
根据正弦交流电有效值跟最大值的关系得电压最大值为311V，电流最大值约为6.4A
A．描述与分析不符，故A错误.
B．描述与分析不符，故B错误.
C．描述与分析相符，故C正确.
D．描述与分析不符，故D错误.
8．AC
【解析】
A．线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈转动一周，有两次经过中性面，电流方向改变两次，故A正确；
B．垂直于磁感线的线圈所在的平面称为中性面，B错误；
CD．线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则知，ab边的感应电流方向是a→b，C正确，D错误；
故选AC。
9．BC
【解析】
AB.金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，垂直磁场方向的分速度先减小再增大，因而流过外电阻的电流先减小再增大，
A错误，
B正确；
CD.杆沿圆环的匀速率运动等效为以两环圆心连线为转动轴、长为L、宽为R的矩形线框的匀速转动，因此产生正弦交流电，遵守I＝的关系．电动势的最大值为：
Em＝BLωR
Im＝
I＝，
C正确，D错误．
10．AC
【解析】
A．线圈绕转轴匀速转动时，在电路中产生按正弦规律变化的交变电流，由最大值表达式可知：
故A正确.
BC．电动势的有效值为：
则电流表示数为：
R两端电压有效值为：
故B错误，C正确.
D．从图示位置开始计时，经，通过负载R的电荷量为：
故D错误.
11．ACD
【解析】
根据图像可知：
所以：
，
所以：
；
A.由上面的分析可知线圈转动的角速度为，故A正确；
B.
时刻，磁通量等于零，但的变化率达最大，即感应电动势最大，故B错误；
C.
时刻，磁通量减小，而感应电动势却在增大，故C正确；
D.
时刻，磁通量最大，感应电动势为零，故D正确。
12．BC
【解析】
AB．正方形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动，产生的交变电流电动势最大值为，电动势有效值为
S断开时，内电路电流
电压表读数等于cd两点之间电压为
故B项正确，A项错误。
CD．S闭合时，电路总电阻为
ab中电流为
电流表读数为
故C项正确，D项错误。
13．交流；4﹣6，0.02
【解析】
电磁打点计时器是使用交流电源的计时仪器，工作电压为6V以下，当电源的频率为50Hz时，由
知它每隔0.02s打一次点
14．交流
【解析】
我们的家庭用电是交流电。