高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述随堂练习题，共10页。试卷主要包含了下列关于交变电流的说法正确的是，4 s等内容，欢迎下载使用。
1.下列关于交变电流的说法正确的是( )
A.若交变电流的峰值为5 A，则它的最小值为-5 A
B.用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动
C.我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz，故电流方向每秒改变100次
D.正弦式交变电流i=20sin 10πt(A)的峰值为20 A，频率为100 Hz
2.图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连，在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A.磁铁的转速为10 r/s
B.该交变电流可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上
C.该交变电流的电压表达式为u=12sin 10πt(V)
D.线圈两端电压的有效值为62 V
3.匝数为100的线圈通过如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r=0.02 Ω，则在0~10 s内线圈产生的焦耳热为( )
A.80 JB.85 J
C.90 JD.125 J
4.有一交变电流如图所示，则由此图像可知( )
A.它的周期是0.4 s
B.它的峰值是4 A
C.它的有效值是22 A
D.它的频率是0.8 Hz
5.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。设线圈总电阻为2 Ω，则( )
A.t=0时，线圈平面平行于磁感线
B.t=1 s时，线圈中的电流改变方向
C.t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大
D.一个周期内，线圈产生的热量为8π2 J
6.如图所示，固定平行的长直导轨放置于匀强磁场中，导轨间距l=1 m，磁感应强度B=5 T，方向垂直于导轨平面向下，导体棒与导轨接触良好，驱动导体棒使其在磁场区域运动，速度随时间的变化规律为v=2sin 10πt(m/s)，导轨与阻值为R=9 Ω的外电阻相连，已知导体棒的电阻为r=1 Ω，不计导轨与电流表的电阻。下列说法正确的是( )
A.导体棒做切割磁感线运动，产生频率为5 Hz的正弦式交变电流
B.导体棒产生的感应电动势的有效值为10 V
C.交流电流表的示数为0.5 A
D. 0~T2时间内R产生的热量为0.45 J
7.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，产生的交流电动势随时间变化的图像如图乙中曲线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表示的交流电动势频率为25 Hz
D.曲线b表示的交流电动势有效值为10 V
8.如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r=3 Ω、面积S=0.02 m2的半圆形导线框可绕OO'轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B=52π T。线框以ω=100π rad/s的角速度匀速转动，通过电刷给“6 V 12 W”的小灯泡供电。
(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式。
(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少?该电荷量与线框转动的快慢是否有关?
(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光?如不能，则小灯泡实际功率为多大?
9.A、B是两个完全相同的电热器，A、B分别通以图甲、乙所示的交变电流。则( )
A.通过A、B两电热器的电流有效值之比为IA∶IB=3∶4
B.通过A、B两电热器的电流有效值之比为IA∶IB=3∶22
C.A、B两电热器的电功率之比为 PA∶PB=3∶2
D.A、B两电热器的电功率之比为 PA∶PB=5∶4
10.下图是某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S=0.03 m2，共有10匝，线圈总电阻为r=1 Ω，线圈处于磁感应强度大小为22π T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO'转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R=9 Ω连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度ω=10π rad/s绕轴OO'匀速转动时，下列说法正确的是( )
A.电阻R的发热功率是3.6 W
B.理想交流电流表的示数是0.6 A
C.用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 s
D.如果将电阻R换成标有“6 V 3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作
11.在相同的时间内，某正弦式交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流为3 A的直流通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则( )
A.此交变电流的有效值为3 A，最大值为32 A
B.此交变电流的有效值为32 A，最大值为6 A
C.电阻两端的交流电压的有效值为300 V，最大值不确定
D.电阻两端的交流电压的有效值为3002 V，最大值为600 V
12.单匝闭合矩形线框的电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.T2时刻线框平面与中性面垂直
B.从0到T4过程中通过线框某一截面的电荷量为ΦmaxR
C.线框转一周产生的热量为2π2Φmax2RT
D.从T2到3T4过程中线框的平均感应电动势为2πΦmaxT
13.交流发电机的线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴逆时针匀速转动，转速n=10 r/s，线圈从图示位置开始计时，电流表的示数为1 A，已知线圈匝数N=500，线圈内阻r=1.0 Ω，外接电阻R=9.0 Ω，以下判断正确的是( )
A.图示时刻电流方向为DCBA
B.通过线圈磁通量的最大值为2π×10-3 Wb
C.t=516 s时线圈磁通量的变化率为250 Wb/s
D.t=916 s时外接电阻R所消耗的电功率为10 W
14.如图所示，一个半径为r的半圆形单匝线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：
(1)感应电动势的最大值；
(2)从图示位置起转过14转的时间内，负载电阻R上产生的热量；
(3)电流表的示数。
15.如图所示，边长为l的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B。现在线圈以OO'为轴，以角速度ω匀速转动，求：
(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；
(2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上通过的电荷量；
(3)电阻R上的最大电压。
参考答案
1.C 电流的负值表示电流方向与规定正方向相反，不表示大小，选项A错误；交流电流表测交变电流时，指针不会来回摆动，选项B错误；我国工农业生产和生活用的交变电流，周期为0.02 s，电流方向一个周期改变两次，所以每秒改变100次，选项C正确；由ω=2πf，得正弦式交变电流i=20sin 10πt(A)的频率为5 Hz，选项D错误。
2.D 电流的周期为T=0.4 s，故磁体的转速为n=1T=2.5 r/s，故选项A错误；该交变电流的电压的最大值为12 V，大于电容器的击穿电压，不能直接加在击穿电压为9 V的电容器上，故选项B错误；周期T=0.4 s，故ω=2πT=5π rad/s，故电压的表达式为u=12sin 5πt(V)，故选项C错误；通过题图乙可知电压的最大值为12 V，故有效值为U=Um2=62 V，故选项D正确。
3.B 由交变电流的有效值定义知32 A2R·T2+(2 A)2R ·T2=I2RT，该交变电流的有效值I=172 A，线圈的总电阻R总=100×0.02 Ω=2 Ω，由Q=I2R总t，得Q=85 J，选项B正确。
4.B 由题图像可知交变电流的周期是0.8 s，故选项A错误；它的峰值是4 A，故选项B正确；它不是正弦式交变电流，因此有效值不是等于最大值除以2，即它的有效值不是22 A，故选项C错误；它的周期是0.8 s，频率f=1T=1.25 Hz，故选项D错误。
5.AD t=0时，磁通量为零，磁感线与线圈平面平行，选项A正确；画出感应电动势随时间变化的图像如图所示，由图可知，t=1 s时，感应电流没有改变方向，选项B错误；t=1.5 s时，感应电动势为0，选项C错误；感应电动势最大值Em=nBSω=nΦm2πT=100×0.04×2π2 V=4π V，有效值E=22×4π V=22π V，Q=E2RT=8π2 J，选项D正确。
6.AD 据题意得，速度变化规律为v=2sin 10πt(m/s)，则产生的电动势为E=Blv=10sin 10πt(V)，即产生频率为f=ω2π=5 Hz的正弦式交变电流，选项A正确；电动势峰值为Em=10 V，则导体棒电动势的有效值E=Em2=52 V，选项B错误；电流表示数I=Er+R=521+9 A=22 A，选项C错误；交变电流的周期T=1f=0.2 s，在0~T2内电阻R上产生的热量Q=I2R·T2=222×9×0.1 J=0.45 J，选项D正确。
7.AC t=0时刻，两次产生的交变电流的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重合，选项A正确；题图中a、b对应的周期之比为2∶3，因此线圈转速之比na∶nb=1Ta∶1Tb=3∶2，选项B错误；a线表示的电动势的频率为fa=1Ta=25 Hz，选项C正确；a线对应线圈相应的电动势的最大值Eam=nBS·2πTa，由题图像知Eam=15 V，b线对应线圈相应的电动势的最大值Ebm=nBS·2πTb，因此EbmEam=TaTb=23，Ebm=10 V，有效值Eb=102 V=52 V，选项D错误。
8.【答案】(1)e=102cs 100πt(V)
(2)260π C 无关
(3)不能 253 W
【解析】(1)线框转动时产生感应电动势的最大值Em=BSω=102 V，则感应电动势的瞬时值表达式e=Emcs ωt=102cs 100πt(V)。
(2)线框转过90°的过程中，产生的平均电动势E=ΔΦΔt=2BSωπ，灯泡电阻R=U02P0=3 Ω，故流过的电荷量q=ER+r·14T=BSR+r=260π C，与线框转动的快慢无关。
(3)线框产生的电动势的有效值E=Em2=10 V，灯泡两端电压U=ER+rR=5 V