高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 认识交变电流课后复习题

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

3.1认识交变电流 课时练（解析版）

1．下列关于交变电流的说法中正确的是（　　）

A．让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流平均值

B．让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流有效值

C．交流电表上显示的电流数值是该交变电流的瞬时值

D．交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是所允许的交变电流的最大值

2．如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt（V），则（　　）

A．该交变电流的频率为10Hz

B．该电动势的有效值为10V

C．电路中理想交流电流表的示数为A

D．若将“10V　100μF”的电容器并联在发电机两端，则电容器可能被击穿

3．矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是（　　）

A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大

B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向

C．电动势的最大值是157 V

D．在t＝0.4 s时，磁通量的变化率为零

4．如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin 10πt （V），则（　　）

A．该交变电流的频率为10 Hz

B．该电动势的有效值为10 V

C．电路中理想交流电流表A的示数为0.71 A

D．若将“10 V　100 μF”的电容器并联在发电机两端，则电容器可能被击穿

5．电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示的电路连接，R1=10 Ω，R2=20 Ω。闭合开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的图像如图乙所示。则（　　）

A．通过R1的电流有效值是1.2 A

B．R1两端的电压有效值是6 V

C．通过R2的电流最大值是1.2A

D．R2两端的电压最大值是6V

6．如图所示，单匝矩形线圈ABCD。边长LAB = 0.2m，LAD = 0.1m，总电阻R = 1，AB和CD中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B = 1T。若线圈以角速度ω = 2rad/s绕轴OO'匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）

A．图示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快

B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为

C．从t = 0时刻到时刻，通过导线截面的电荷量为q = 0.02C

D．从t = 0时刻到t = πs时刻，线圈ABCD上产生的热量为

7．如图所示，A、B两输电线间的电压表达式为，输电线电阻不计，把电阻的用电器接在A、B两输电线上，对此，下列说法正确的是（　　）

A．电流表示数为1A

B．电压表示数为200V

C．通过R的电流方向每秒钟改变50次

D．用电器消耗的电功率为1.6kW

8．一个长为宽为单匝的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中按照下图中的甲、乙、丙三种情景以相同的角速度绕匀速转动给相同的小灯泡供电。其中甲图和乙图中的为线框的左右对称轴，丙图的和边重合，则以下三种情况所产生的交变电流有效值的比值是（　　）

A． B．

C． D．

9．一交变电压随时间变化的图像如图甲所示，每个周期内前二分之一周期的电压按正弦规律变化、后二分之一周期的电压恒定。若电路如图乙所示，电路中额定电压为50V的灯泡L正常发光，两个电表均为理想电表，已知定值电阻，则下列说法确的是（　　）

A．理想电压表的示数为60V

B．理想电流表的示数为5A

C．灯泡消耗的电功率为50W

D．定值电阻R在2min内产生的热量为2400J

10．某交变电流电流强度随时间变化的规律如图所示，每个周期的前半个周期电流随时间按照正弦形式的规律变化，后半个周期的电流为0，已知电流的最大值为、则该交变电流电流的有效值为（　　）

A． B． C． D．

11．如图所示，矩形金属线圈abcd在匀强磁场中绕轴OO′以一定角速度匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，线圈通过电刷与外电路连通，使标志为“5V  1W”的小灯泡恰好正常发光。已知线圈面积为100cm2、匝数为100匝，磁感应强度大小为1T。t=0时，线圈平面恰与磁场方向垂直，不计线圈内阻，下列说法正确的是（　　）

A．线圈转至图示位置时电压表示数为5V

B．线圈转动的角速度为5rad/s

C．t=0时，穿过线圈的磁通量为0.01Wb

D．线圈转动的1个周期内，通过灯泡的电流方向改变1次

12．若某交流电的电流与时间的关系如下图所示（其中的曲线是正弦的一部分），则该交流电的有效值是（　　）

A． B． C． D．

13．如图甲所示，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曲线a、b所示，则（　　）

A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合

B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3

C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz

D．曲线b表示的交变电动势最大值为10 V

14．一交变电流的图像如图所示，由图可知（　　）

A．用交流电流表测该电流，其示数为10 A

B．该交变电流的频率为200 Hz

C．该交变电流通过20 Ω电阻时，电阻消耗的电功率为2 000 W

D．该交变电流瞬时值表达式为i＝10sin （628t） A

15．如图甲所示，将阻值为R＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，交流电流表串联在电路中测量电流的大小。对此，下列说法正确的是（　　）

A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5 sin（200πt） V

B．电阻R消耗的电功率为1.25 W

C．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为0.707 A

D．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为

16．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）

A．t＝0.01 s时穿过线框的磁通量最小

B．该交变电动势的最大值为

C．该交变电动势的瞬时值表达式为

D．电动势瞬时值为22 V时，线圈平面与中性面的夹角为45°

17．已知某交变电流的瞬时值表达式为i＝10sin 10πt （A），则（　　）

A．交变电流的频率为5 Hz

B．交流发电机线圈转动的角速度为10 rad/s

C．交变电流的峰值为10 A

D．若线圈的匝数N＝10，则穿过线圈的磁通量的最大值为0.1 Wb

18．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。则（   ）

A．t = 0时，线圈平面平行于磁感线

B．t = 1s时，线圈中的电流改变方向

C．线圈产生的交变电动势有效值为40π（V）

D．0 ~ 0.5s内，线圈产生的交变电动势平均值为80V

19．如图甲所示，匝数为10匝、形状不规则线圈，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OO′匀速转动，图乙是线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象。若线圈电阻不计，磁感应强度B=（T），A、B是与线圈连接的两个输出端，则下列说法正确的是（　　）

A．线圈转动的转速为5r/min

B．若在A、B输出端接一个额定电压为200V的小灯泡，灯可以正常发光

C．若将一个定值电阻和一个二极管（正向电阻看作零，反向电阻可看作无穷大）串联后接在A、B输出端，则定值电阻两端电压的有效值为100V

D．若仅将不规则线圈换成边长为1m的正方形线圈，其他条件不变，A、B输出端电压的有效值将变为原来的

20．如图甲所示为小型交流发电机的模型，单匝线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴匀速转动，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，电流表为理想电表，线圈的电阻为2Ω，灯泡的电阻也为2Ω，灯泡刚好正常发光，下列判断正确的是（　　）

A．电流表的示数为1A

B．图乙中A时刻，线圈处于中性面

C．线圈转动过程中，产生的最大电动势为4V

D．线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为

 参考答案

1．B

【详解】

AB．根据有效值的定义知让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流有效值让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流有效值，故B正确，A错误；

C．交流电表上显示的电流数值是该交变电流的有效值，故C错误；

D．交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是所允许的交变电流的有效值，故D错误。

故选B。

2．C

【详解】

A．由可得

故A错误；

B．由Em＝10V可知其有效值为

故B错误；

C．交流电表的示数为有效值，所以理想交流电流表的示数为

故C正确；

D．路端电压的最大值为

其电压值小于“10V　100μF”电容器的击穿电压，所以电容器不能被击穿，故D错误。

故选C。

3．C

【详解】

A．t＝0.1 s 和t＝0.3 s时，Φ最大，变化率为0，e＝0，故A错误；

B．t＝0.2 s和t＝0.4 s时，Φ＝0，变化率最大，e＝Em最大，方向不变；故B错误；

D．根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知，t＝0.4 s时， 最大，故D错误；

C．由Φ－t图像可知

，

则

故C正确。

故选C。

4．C

【详解】

AB．因为e＝10sin 10πt （V），故ω＝10π rad/s

f＝＝5 Hz

Em＝10 V

故其有效值

E＝＝V＝5V

选项A、B错误；

C．交流电表的示数为有效值，理想交流电流表的示数

I＝≈0.71 A

选项C正确；

D．路端电压的最大值

Um＝Im·R＝·R＝9.0 V

小于“10 V　100 μF”电容器的击穿电压，所以电容器不能被击穿，选项D错误．

故选C。

5．B

【详解】

AC．从题图可以看出，通过电阻R2的电流最大值为0.6 A，又R1与R2串联，则通过R1的电流有效值为

I1==0.6 A

故AC均错误；

BD．R1两端电压有效值为

U1=I1R1=6 V

R2两端的电压最大值为

U2m=ImR2=0.6×20 V＝12V

故B正确，D错误。

故选B。

6．D

【详解】

A．此时磁场穿过线圈的磁通量最大，但此时磁通量随时间变化最小，感应电动势最小，A错误；

B．感应电动势的最大值为

Emax = nBSω = 0.02V，S = LOB × LBC

则闭合电路中感应电动势的瞬时表达式为

e = Emaxsin(ωt) = 0.02sin(2t)（V）

B错误；

C．从t = 0时刻到时刻，磁通量的变化量为

Φ = 0.01cos(0) = 0.01Wb，Φ′ = 0.01cos(2 × ) = 0，Φ = Φ′ - Φ =  - 0.01Wb

则通过导线截面的电荷量为

q = n = 0.01C

C错误；

D．由B选项可知，感应电动势的有效值为

E = = 0.01V

则产生的热量为

Q = t = 2π × 10 - 4J

D正确。

故选D。

7．B

【详解】

AB．交流电压的有效值

电压表读数为有效值，则电压表示数为200V，电流

所以电流表的示数为4A，A错误B正确；

C．周期

解得

一个周期内电流方向改变两次，则通过R的电流方向每秒钟改变100次，C错误；

D．根据

D错误。

故选B。

8．C

【详解】

三种情况产生的交流电如下图

设电流中总电阻为，结合上图按照有效值定义可以得到交流电电流有效值分别为

又因为

即

所以三者比值为

=

故选C。

9．A

【详解】

A．根据交流电有效值的定义，可得该交流电有效值为

解得

所以理想电压表的示数为60V，故A正确；

B．灯泡与电阻串联，由于灯泡L正常发光，所以由串联电路特点，可得电流表读数为

故B错误；

C．灯泡消耗的电功率为

故C错误；

D．定值电阻R在2min内产生的热量为

故选A。

10．A

【详解】

根据有效值的概念可知

解得

故选A。

11．C

【详解】

A．电压表示数为交流电的有效值，则电压表示数始终为5V，选项A错误；

B．线圈产生的电动势的最大值为

根据

解得转动的角速度为

ω=5rad/s

选项B错误；

C．t=0时，穿过线圈的磁通量为

选项C正确；

D．线圈转动的1个周期内，通过灯泡的电流方向改变2次，选项D错误。

故选C。

12．C

【详解】

设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R

解得

故选C。

13．ACD

【详解】

A．从题图中看出，t＝0时刻a、b曲线上产生的感应电动势均为0，因此线圈平面与中性面重合，选项A正确；

B．从图中可以看出a、b曲线的周期分别为Ta＝0.04s，Tb＝0.06s，曲线a、b对应的线圈转速之比

选项B错误；

C．曲线a所表示的频率

选项C正确；

D．线圈转动时产生的感应电动势最大值

Em＝BSω

又

na∶nb＝3∶2

因此

ωa∶ωb＝3∶2

可推出

Ema∶Emb＝3∶2

结合图像，计算出曲线b表示的交变电动势最大值为10 V，选项D正确。

故选ACD。

14．CD

【详解】

A．电流表测得示数是有效值由

A错误；

B．由图像知

B错误；

C．电阻消耗的功率

C正确；

D．角速度

故

D正确。

故选CD。

15．ACD

【详解】

A．由图乙可知电流的最大值Im＝0.5 A，T＝0.01 s，所以

电阻R两端电压的最大值为

因此电阻R两端电压变化规律的函数表达式为

A正确；

B．图乙中电流的有效值

电阻R消耗的电功率为

B错误；

C．当线圈的转速提升一倍时，根据

可知最大值提升一倍，所以电流表的示数为

C正确；

D．图丁电流大小不变，有效值 ，所以图乙中交变电流与图丁所示电流相比较，其有效值之比为，D正确。

故选ACD。

16．CD

【详解】

A．t＝0.01 s时电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，此时穿过线圈的磁通量最大，故A错误；

BC．由图可知，交变电动势的最大值

线圈转动的角速度

该交变电动势的瞬时值表达式为

故C正确，B错误；

D．把电动势瞬时值22 V代入，得

则线圈平面与中性面的夹角为45°，故D正确。

故选CD。

17．AC

【详解】

A．根据ω＝2πf得

f＝5 Hz

选项A正确；

B．由表达式

i＝10sin 10πt （A）

可知发电机线圈转动的角速度为10π rad/s，选项B错误；

C．交变电流的峰值为10 A，选项C正确；

D．因电动势的峰值无法求出，故无法求出穿过线圈的磁通量的最大值，选项D错误。

故选AC。

18．AD

【详解】

A．根据图像可知，在1 = 0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A正确；

B．题图中Φ - t图像的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s ~ 15s之间，“斜率方向”不变，表示的感应电动势方向不变，B错误；

C．已知感应电动势的最大值

Emax = NSBω = 100 × 0.4 × （V） = 40π（V）

则线圈产生的交变电动势有效值为

E = = （V）

C错误；

D．由题图可知当t = 0时，Φ = 0，t = 0.5s时，Φ = 0.4Wb，可得出Φ = 0.4Wb，则线圈产生的交变电动势平均值为

E = n = 80V

D正确。

故选AD。

19．CD

【详解】

A．由图乙可知，线圈转动的周期为0.2s，因此线圈的转速

故A错误；

B．线圈转动产生交流电的最大值

若将额定电压（有效值）为200V的小灯泡接在A、B输出端，灯将不能正常工作，故B错误；

C．若将一个定值电阻和一个二极管（正向电阻看作零，反向电阻可看作无穷大）串联后接在A、B输出端，定值电阻两端电压将在线圈转动一圈过程中，一半时间有电流通过，一半时间没有电流通过，根据

解得

故C正确；

D．根据可知不规则线圈的面积S=2m2，若仅将不规则线圈换成边长为lm的正方形线圈，线圈面积变为原来的一半，交流电电压最大值将变为原来一半，电压有效值也变为原来一半，故D正确。

故选CD。

20．CD

【详解】

A．如图乙所示电流的最大值为1A，电流表的示数为有效值，则电流表的示数为

A错误；

B．图乙中A时刻，电流最大，线圈处于与中性面垂直的位置，B错误；

C．线圈转动过程中，产生的最大电动势为

C正确；

D．由

可知

D正确。

故选CD。