3.2交变电流的描述—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修二检测（Word含答案）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的描述—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修二检测（Word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 319.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-23 09:42:21 | ||
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文档简介
3.2交变电流的描述
1．如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为B0，线圈ABCD从图示位置开始计时，绕垂直于磁场方向的轴OO′逆时针匀速转动。已知转动角速度为ω，线圈ABCD的面积为S，匝数为N，内阻为r，外电路总电阻为R（包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻）、规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD为正方向，下列说法正确的是（ ）
A．线圈产生感应电动势的瞬时值表达式为false
B．外电路的电压峰值表达式为false
C．电路中产生的电流有效值表达式为false
D．1秒内线圈中电流方向改变false次
2．一个交流电源的输出端电压的瞬时值表达式为u = 311sin50πt(V)，将一个不计内阻的交流电流表与一个阻值为220Ω的电阻串联后接在该电源上，则（ ）
A．交流电流表的示数为1.55A
B．交流电流表的示数为1A
C．该交流电的频率为50Hz
D．该交流电的周期为0.02s
3．如图甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，线框中产生的交变电流的电动势如图乙所示。该交变电流经原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电，如图丙所示。灯泡上标有“220V 22W”字样。则（ ）
A．灯泡中的电流方向每秒钟改变50次
B．t=0.01s时穿过线框回路的磁通量最大
C．电流表示数为0.1A
D．电流表示数为falseA
4．如图甲所示，一台小型发电机通过理想自耦变压器给小灯泡供电，若发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻不计，灯泡始终没有被烧坏，则（ ）
A．电压表的示数为311 V
B．灯泡中的电流方向每秒改变50次
C．当false时发电机线圈所在平面与磁场方向平行
D．自耦变压器的滑片向上滑动时小灯泡将会变暗
5．如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙中正弦曲线所示，则在金属线框转动过程中，穿过线框的磁通量的最大值为（ ）
A．false B．false C．false D．false
6．如图所示为小型旋转电枢式发电机的示意图，一矩形金属线框在匀强磁场中，绕与磁场垂直的轴沿如图所示方向匀速转动，下列关于交变电流产生过程的说法，正确的是（ ）
A．线框转过90°到中性面时磁通量最大，电流方向发生改变
B．线框经过图示位置时，穿过线框的磁通量为零，磁通量的变化率为零
C．线框经过图示位置时，电流方向由f点经电阻R流向e点
D．若转动周期减小一半，线框中感应电动势的最大值也减小一半
7．如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T形软铁、永久磁铁、线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，N个齿等距离地安装在被测旋转体的一个圆周（圆心在旋转体的轴线上），齿轮转动过程中，当齿靠近T形软铁时，由于磁化作用，软铁中磁场增强，相反，远离时磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率为f，旋转体角速度为false。则（ ）
A．线圈中感应电流的变化频率false
B．当齿距离T形软铁最近的时候，线圈中电流最大
C．线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化
D．随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的频率变大，有效值保持不变
8．如图所示，虚线false的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场。单匝矩形线圈false的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕false轴以角速度false匀速转动（即false边先向纸外、false边先向纸里转动），规定沿false方向为感应电流的正方向。从图示位置开始计时，下列四个图象中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是（ ）
A． B．
C． D．
9．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲所示，若把某个物理量变为原来的2倍，其产生的电动势的变化规律变为如图乙所示，则变化的这个物理量是（ ）
A．线圈的匝数 B．线圈的面积
C．线圈的角速度 D．线圈的周期
10．空间存在范围足够大、竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，在其间竖直固定两个相同的、彼此正对的金属细圆环a、b，圆环a在前、圆环b在后。圆环直径为d，两环间距为L、用导线与阻值为R的外电阻相连，如图所示。一根细金属棒保持水平、沿两圆环内侧做角速度为ω的逆时针匀速圆周运动（如图），金属棒电阻为r。棒与两圆环始终接触良好，圆环电阻不计。则下列说法正确的是（ ）
A．金属棒在最低点时回路电流为零
B．金属棒在圆环的上半部分运动时（不包括最左和最右点），a环电势低于b环
C．从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为false
D．电阻R两端电压的有效值为false
11．如图所示的电路中，电源电压false，A、B间接有“220V，440W”的电暖宝、“220V，220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表的示数为311V
B．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于falseA
C．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D．1min抽油烟机消耗的电能为false
12．目前磁卡已有广泛的应用，如图甲所示，当记录磁性信息的磁卡以速度v在刷卡器插槽里匀速运动时，穿过刷卡器内线圈的磁通量按Φ=Φ0sinkvt的规律变化，刷卡器内的等效电路如图乙所示，已知线圈的匝数为n，电阻为r，外接电路的等效电阻为R。则在任意一段Δt=false的时间内，通过等效电阻R的电荷量的最大值为（ ）
A．qm=false B．qm=false
C．qm=false D．无法求解
13．如图所示，面积为S的矩形线圈共N匝，线圈总电阻为R，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中以竖直线false为轴，以角速度false匀速旋转，图示位置C与纸面共面，位置A与位置C成false角。线圈从位置A转过false到达位置B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．平均电动势为false
B．平均电动势为false
C．通过线圈某一截面的电荷量false
D．在此转动过程中，电流方向会发生改变
14．（多选）一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示，交流电的周期T=0.02s。由图可得出的正确判断是（ ）
A．t = 0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t =0.5T时刻，磁通量最大
C．该交变电流的频率为100 Hz D．该线圈转动角速度为100false
15．（多选）如图甲所示为一单匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流的u－t图象，若将此电压加在图乙所示的回旋加速器上给质子（H）加速，已知质子的质量为1.67×10－27kg，电荷量为1.6×10－19C．则下列说法正确的是（ ）
A．该交变电流电压的有效值为36V
B．t＝1×10－2s时，穿过线圈的磁通量为false×10－2Wb
C．质子在回旋加速器中运动的周期为2×10－2s
D．加在回旋加速度器D形盒区域匀强磁场的磁感应强度大小约为3.28×10－6T
16．（多选）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是（ ）
A．线圈先后两次转速之比为1：2
B．交流电b的最大值为falseV
C．交流电a的电压瞬时值u=10sin5πtV
D．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为零
17．（多选）某一交流电的电压随时间变化的规律为：u＝100falsesin100πt (V)，将其接在阻值R＝100 Ω的电热丝两端，则下列说法正确的是（ ）
A．该交流电压的频率为100 Hz
B．该电热丝消耗的电功率为100 W
C．该交流电每秒内电流方向改变100次
D．用电压表测该用电器两端电压其示数为100falseV
18．如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴false匀速转动，线圈的匝数为N匝，线圈所围面积为S，线圈电阻为r，线圈的两端经滑环和电刷与阻值为R的电阻相连，其余电阻忽略不计。测得电路中交流电流表的示数为I，求：
(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；
(2)线圈自中性面位置开始计时，写出电源电动势的瞬时表达式。
19．有一种家用小型风力发电机，发电机的叶轮在风力作用下带动线圈在磁感应强度false的磁场中旋转产生交变电流矩形线圈的面积false，匝数false匝、电阻false，发电机在正常工作时，变速箱可使线圈转速稳定到false。以线圈平面与磁感线垂直时为计时起点，求：
(1)线圈中产生的感应电动势的表达式；
(2)线圈与磁感线垂直时起转过角度为90°的时间内，线圈中产生的平均感应电动势；
(3)发电机输出的电流是10A时，发电机的输出功率。20．如图所示，是交流发电机示意图，正方形线圈的匝数N=50匝，线圈的边长L=0.6m，正方形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强度的大小B=0.1T，线圈总电阻r=1.5Ω，外接电阻R=7.5Ω，线圈以n=falser/s的转速在磁场中匀速转动。求：
(1)若线圈从中性面开始计时，写出感应电动势随时间变化关系式；
(2)交流电流表和交流电压表的示数；
(3)求线圈从图示位置转过60°时通过电阻的电量是多少？
(4)线圈匀速转动一圈的过程中外力对线圈所做的功是多少？
参考答案
1．C
2．B
3．B
4．D
5．C
6．A
7．A
8．B
9．D
10．D
11．D
12．C
13．B
14．BD
15．ACD
16．BC
17．BC
18．(1)false；(2)false
19．(1)false；(2)false；(3)2000W
20．(1)e=360sin200tV；(2)28.3A，212.3V；(3)0.1C；(4)226J
1．如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为B0，线圈ABCD从图示位置开始计时，绕垂直于磁场方向的轴OO′逆时针匀速转动。已知转动角速度为ω，线圈ABCD的面积为S，匝数为N，内阻为r，外电路总电阻为R（包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻）、规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD为正方向，下列说法正确的是（ ）
A．线圈产生感应电动势的瞬时值表达式为false
B．外电路的电压峰值表达式为false
C．电路中产生的电流有效值表达式为false
D．1秒内线圈中电流方向改变false次
2．一个交流电源的输出端电压的瞬时值表达式为u = 311sin50πt(V)，将一个不计内阻的交流电流表与一个阻值为220Ω的电阻串联后接在该电源上，则（ ）
A．交流电流表的示数为1.55A
B．交流电流表的示数为1A
C．该交流电的频率为50Hz
D．该交流电的周期为0.02s
3．如图甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，线框中产生的交变电流的电动势如图乙所示。该交变电流经原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电，如图丙所示。灯泡上标有“220V 22W”字样。则（ ）
A．灯泡中的电流方向每秒钟改变50次
B．t=0.01s时穿过线框回路的磁通量最大
C．电流表示数为0.1A
D．电流表示数为falseA
4．如图甲所示，一台小型发电机通过理想自耦变压器给小灯泡供电，若发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻不计，灯泡始终没有被烧坏，则（ ）
A．电压表的示数为311 V
B．灯泡中的电流方向每秒改变50次
C．当false时发电机线圈所在平面与磁场方向平行
D．自耦变压器的滑片向上滑动时小灯泡将会变暗
5．如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙中正弦曲线所示，则在金属线框转动过程中，穿过线框的磁通量的最大值为（ ）
A．false B．false C．false D．false
6．如图所示为小型旋转电枢式发电机的示意图，一矩形金属线框在匀强磁场中，绕与磁场垂直的轴沿如图所示方向匀速转动，下列关于交变电流产生过程的说法，正确的是（ ）
A．线框转过90°到中性面时磁通量最大，电流方向发生改变
B．线框经过图示位置时，穿过线框的磁通量为零，磁通量的变化率为零
C．线框经过图示位置时，电流方向由f点经电阻R流向e点
D．若转动周期减小一半，线框中感应电动势的最大值也减小一半
7．如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T形软铁、永久磁铁、线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，N个齿等距离地安装在被测旋转体的一个圆周（圆心在旋转体的轴线上），齿轮转动过程中，当齿靠近T形软铁时，由于磁化作用，软铁中磁场增强，相反，远离时磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率为f，旋转体角速度为false。则（ ）
A．线圈中感应电流的变化频率false
B．当齿距离T形软铁最近的时候，线圈中电流最大
C．线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化
D．随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的频率变大，有效值保持不变
8．如图所示，虚线false的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场。单匝矩形线圈false的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕false轴以角速度false匀速转动（即false边先向纸外、false边先向纸里转动），规定沿false方向为感应电流的正方向。从图示位置开始计时，下列四个图象中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是（ ）
A． B．
C． D．
9．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲所示，若把某个物理量变为原来的2倍，其产生的电动势的变化规律变为如图乙所示，则变化的这个物理量是（ ）
A．线圈的匝数 B．线圈的面积
C．线圈的角速度 D．线圈的周期
10．空间存在范围足够大、竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，在其间竖直固定两个相同的、彼此正对的金属细圆环a、b，圆环a在前、圆环b在后。圆环直径为d，两环间距为L、用导线与阻值为R的外电阻相连，如图所示。一根细金属棒保持水平、沿两圆环内侧做角速度为ω的逆时针匀速圆周运动（如图），金属棒电阻为r。棒与两圆环始终接触良好，圆环电阻不计。则下列说法正确的是（ ）
A．金属棒在最低点时回路电流为零
B．金属棒在圆环的上半部分运动时（不包括最左和最右点），a环电势低于b环
C．从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为false
D．电阻R两端电压的有效值为false
11．如图所示的电路中，电源电压false，A、B间接有“220V，440W”的电暖宝、“220V，220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表的示数为311V
B．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于falseA
C．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D．1min抽油烟机消耗的电能为false
12．目前磁卡已有广泛的应用，如图甲所示，当记录磁性信息的磁卡以速度v在刷卡器插槽里匀速运动时，穿过刷卡器内线圈的磁通量按Φ=Φ0sinkvt的规律变化，刷卡器内的等效电路如图乙所示，已知线圈的匝数为n，电阻为r，外接电路的等效电阻为R。则在任意一段Δt=false的时间内，通过等效电阻R的电荷量的最大值为（ ）
A．qm=false B．qm=false
C．qm=false D．无法求解
13．如图所示，面积为S的矩形线圈共N匝，线圈总电阻为R，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中以竖直线false为轴，以角速度false匀速旋转，图示位置C与纸面共面，位置A与位置C成false角。线圈从位置A转过false到达位置B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．平均电动势为false
B．平均电动势为false
C．通过线圈某一截面的电荷量false
D．在此转动过程中，电流方向会发生改变
14．（多选）一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示，交流电的周期T=0.02s。由图可得出的正确判断是（ ）
A．t = 0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t =0.5T时刻，磁通量最大
C．该交变电流的频率为100 Hz D．该线圈转动角速度为100false
15．（多选）如图甲所示为一单匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流的u－t图象，若将此电压加在图乙所示的回旋加速器上给质子（H）加速，已知质子的质量为1.67×10－27kg，电荷量为1.6×10－19C．则下列说法正确的是（ ）
A．该交变电流电压的有效值为36V
B．t＝1×10－2s时，穿过线圈的磁通量为false×10－2Wb
C．质子在回旋加速器中运动的周期为2×10－2s
D．加在回旋加速度器D形盒区域匀强磁场的磁感应强度大小约为3.28×10－6T
16．（多选）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是（ ）
A．线圈先后两次转速之比为1：2
B．交流电b的最大值为falseV
C．交流电a的电压瞬时值u=10sin5πtV
D．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为零
17．（多选）某一交流电的电压随时间变化的规律为：u＝100falsesin100πt (V)，将其接在阻值R＝100 Ω的电热丝两端，则下列说法正确的是（ ）
A．该交流电压的频率为100 Hz
B．该电热丝消耗的电功率为100 W
C．该交流电每秒内电流方向改变100次
D．用电压表测该用电器两端电压其示数为100falseV
18．如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴false匀速转动，线圈的匝数为N匝，线圈所围面积为S，线圈电阻为r，线圈的两端经滑环和电刷与阻值为R的电阻相连，其余电阻忽略不计。测得电路中交流电流表的示数为I，求：
(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；
(2)线圈自中性面位置开始计时，写出电源电动势的瞬时表达式。
19．有一种家用小型风力发电机，发电机的叶轮在风力作用下带动线圈在磁感应强度false的磁场中旋转产生交变电流矩形线圈的面积false，匝数false匝、电阻false，发电机在正常工作时，变速箱可使线圈转速稳定到false。以线圈平面与磁感线垂直时为计时起点，求：
(1)线圈中产生的感应电动势的表达式；
(2)线圈与磁感线垂直时起转过角度为90°的时间内，线圈中产生的平均感应电动势；
(3)发电机输出的电流是10A时，发电机的输出功率。20．如图所示，是交流发电机示意图，正方形线圈的匝数N=50匝，线圈的边长L=0.6m，正方形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强度的大小B=0.1T，线圈总电阻r=1.5Ω，外接电阻R=7.5Ω，线圈以n=falser/s的转速在磁场中匀速转动。求：
(1)若线圈从中性面开始计时，写出感应电动势随时间变化关系式；
(2)交流电流表和交流电压表的示数；
(3)求线圈从图示位置转过60°时通过电阻的电量是多少？
(4)线圈匀速转动一圈的过程中外力对线圈所做的功是多少？
参考答案
1．C
2．B
3．B
4．D
5．C
6．A
7．A
8．B
9．D
10．D
11．D
12．C
13．B
14．BD
15．ACD
16．BC
17．BC
18．(1)false；(2)false
19．(1)false；(2)false；(3)2000W
20．(1)e=360sin200tV；(2)28.3A，212.3V；(3)0.1C；(4)226J