高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册2 正弦交变电流的描述练习

3.2正弦交变电流的描述同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，三个灯泡是相同的，而且耐压足够，电源内阻忽略．当S接A时，三个灯亮度相同，那S接B时,下列说法正确的是（ ）

A．三个灯亮度相同

B．甲灯最亮，丙灯不亮

C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮

D．乙灯比甲灯亮，丙灯不亮

2．如图所示是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定

A．此交变电流的周期为0.1 s

B．此交变电流的频率为5 Hz

C．将标有“12 V，3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光

D．与图象上a点对应的时刻发电机中的线圈刚好转至中性面

3．图甲为一台小型发电机示意图，产生的感应电动势随时间变化如图乙所示．已知发电机线圈的匝数为100匝，电阻r=2Ω，外电路的小灯泡电阻恒为R=6Ω，电压表、电流表均为理想电表．下列说法正确的是(          )

A．电压表的读数为4V B．电流表读数0.5A

C．1秒内流过小灯泡的电流方向改变25次 D．线圈在t＝1×10-2时磁通量为0

4．以下说法正确的是（       ）

A．在国际单位制中，力学的基本单位是千克、牛顿、秒

B．平均速度、总电阻、交流电的有效值，概念的建立都体现了等效代替的思想

C．电场强度是用比值法定义的，因而电场强度与电场力成正比，与试探电荷的电量成反比

D．牛顿通过理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”，用到的物理思想方法属于“理想实验”法

5．如图时某交变电流的图像，该交变电流的有效值为

A．A B．4A C．A D．6A

6．如图1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象如图2中曲线a、b所示，则（     ）

A．两次时刻线圈平面均与磁场方向平行

B．曲线a、b对应的线圈转速之比为3:2

C．曲线a表示的交变电动势频率为50Hz

D．曲线b表示的交变电动势有效值为10V

7．一闭合单匝矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动。已知线框的电阻为R，穿过线框的磁通量随时间的变化图象如图所示，则（     ）

A．时线框产生的感应电动势最大

B．时线框平面与磁场垂直

C．时穿过线框平面的磁通量的变化率为

D．线框中产生的电功率为

8．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，现外接一只电阻为105.0Ω的灯泡，如图乙所示，则（　　）

A．电路中的电流方向每秒钟改变50次

B．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J

C．灯泡实际消耗的功率为440W

D．电压表V的示数为220 V

9．如图所示，虚线为磁感应强度大小均为B的两匀强磁场的分界线，实线MN为它们的理想下边界，长为L的正方形线圈电阻为R，边与MN重合，且可以绕过a点并垂直线圈平面的轴以角速度匀速转动，则下列说法正确的是（       ）

A．从图示的位置开始逆时针转动180°的过程中，线框中感应电流方向始终为逆时针

B．从图示的位置开始顺时针转动90°到180°这段时间内，因线圈完全在磁场中，故无感应电流

C．从图示的位置顺时针转动180°的过程中，线框中感应电流的最大值为

D．从图示的位置开始顺时针方向转动270°的过程中，通过线圈的电量为

10．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．不计线圈的电阻，下列说法正确的是（       ）

A．产生的感应电动势瞬时值表达式为(V)

B．若与一个R=10Ω的电阻构成闭合回路，交变电流的有效值为A

C．若将此电动势加在电容为C＝1μF的电容器上，则该电容器的耐压   值应不小于V

D．若该交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动的速度增大到原来的2倍，则产生的感应电动势的最大值为V

11．图（a）为电视机电脑板供电电路图，图中变压器可视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为44：1，R为用电器件的等效电阻，阻值为5Ω，A为理想电流表。已知ab两点间的电压如图（b）所示，下列说法正确的是（　　）

A．通过R电流的表达式为

B．电流表的示数约为1.41A

C．原线圈中磁通量的变化率大于副线圈中磁通量的变化率

D．原线圈两端的电压为220V

12．如图所示是一交变电流的电流随时间变化的图象，正半轴是正弦曲线的一个部分，则该交变电流的有效值为(        )

A．2A B．A C．A D．A

13．某交变电压瞬时值表达式为，则（　　）

A．用此交变电流作为打点计时器的电源时，打点周期为

B．把额定电压为的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光

C．把额定电压为的小灯泡接在此电源上，小灯泡将被烧毁

D．耐压的电容器可以直接接在此电源上

14．如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，A、B两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮；当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（　　）

A．与甲灯串联的元件X是电感线圈 B．与乙灯串联的元件Y是电阻

C．与甲灯串联的元件X是电容器 D．与乙灯串联的元件Y是电感线圈

15．如图所示是某交变电流的图象，该交变电流的有效值为（   ）

A．A B．4A C．A D．6A

二、填空题（共4题）

16．如图所示，某一交流电随时间变化图线，它的电流的最大值Im=_______A，电流的有效值I=_______A，交流电的周期T=______s，频率f=_______Hz，交流电流的瞬时值表达式i=______。

17．有一交变电流如图所示，则由此图象可知该交流电的周期是_____，峰值是_____．

18．如图所示，矩形线圈abcd放在匀强磁场中．线圈以ad边为轴匀速转动，产生正弦武交变电流的感应电动势e=311sin100t，如果将其转速增加一倍，其他条件保持不变，则该正弦式交变电流的周期交为 ___s，感应电动势的最大值变为_______V.

19．如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流计相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直．摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积S＝2 m2，转动角速度   rad/s，用电流计测得电路中电流I＝40 μA，电路总电阻R＝10 Ω，g取10 m/s2， ＝2.25，则该处地磁场的磁感应强度B=_______;从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转过四分之一周的过程中，通过电流计的电荷量q=______；求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热Q=________

三、综合题（共4题）

20．一只“220V100W”灯泡接在u=311sin314tV的交变电源上，试完成下列问题：

（1）写出通过灯泡瞬时电流的表达式;

（2）灯泡能否正常发光;

（3）与灯泡并联的电压表、串联的电流表的读数各是多少？

21．如图所示为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度绕轴匀速转动。（不计转动轴及滑环与电制的摩擦）

（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；

（2）交流电的有效值与绝对值的平均值的比例称为波形因数。从线圈经过图示位置开始计时，求经过周期时间该交流电的波形因数；

（3）求线圈匀速转动完整N圈的过程中外力所做的功W。

22．如图甲为小型发电机的原理示意图，矩形金属线圈abcd的面积为S，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴匀速转动（如图甲所示），产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R的灯泡相连构成闭合电路，求：

（1）时间内通过小灯泡的电量q多大？

（2）小灯泡的功率？

23．如图所示，电阻不计的两光滑平行金属导轨相距，PM、QN部分水平放置在绝缘桌面上，半径的光滑金属半圆导轨处在竖直平面内，且分别在M、N处平滑相切，PQ左端与的电阻连接。一质量为、电阻的金属棒放在导轨上的PQ处并与两导轨始终垂直．整个装置处于磁感应强度大小，方向竖直向上的匀强磁场中，g取10m/s2。求：

（1）若金属棒以速度在水平轨道上向右匀速运动，求该过程中棒受到的安培力大小；

（2）若金属棒恰好能通过轨道最高点CD处，求棒通过CD处时棒两端的电压；

（3）设，若金属棒从PQ处以3m/s匀速率沿着轨道运动，且棒沿半圆轨道部分运动时，回路中产生随时间按余弦规律变化的感应电流，求棒从PQ运动到CD的过程中，电路中产生的焦耳热。

参考答案：

1．D

2．B

3．B

4．B

5．D

6．B

7．C

8．B

9．C

10．B

11．A

12．C

13．B

14．A

15．D

16．     4     2     0.04     25     4sin50πt(A)

17．     0.8s     4A

18．     0.01     622

19．     2×10-5T     4×10-6C     7.2×10-9J

20．（1）（A）

（2）交流有效值,能正常发光

（3）分别为220V，0.45A

21．（1）；（2）；（3）

22．（1）；（2）

23．（1）1N；（2）2V；（3）