教科版 (2019)选择性必修 第二册2 正弦交变电流的描述一课一练

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．如图所示的电路中，当电路正常工作后，关于两个小灯泡 L1和 L2的分析，下列说法中正确的是(       )

A．L1和L2都亮

B．L1和L2都不亮

C．L1不亮，L2亮

D．L1亮，L2不亮

2．有一个n匝的矩形线圈面积为S，线圈平面从平行磁场方向开始，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为（　　）

A．

B．

C．

D．

3．图甲所示是某种型号的电热毯的部分电路图.其电热丝的总电阻R=24.2Ω,电热毯所接电源电压的波形如图乙所示（每段为正弦曲线的一部分），则该电热毯的电功率为

A．62.5W B．125W C．250W D．500W

4．以下说法正确的是（ ）

A．白炽灯的额定电压为220V，是指白炽灯上的交流电压的峰值不超过220V

B．电容器的击穿电压为6V，那么加在电压器上的交流电压的有效值不能超过6V

C．用万用电表测交流电压，测出的是交流电压的有效值

D．用万用电表测交流电压，测出的是交流电压的峰值

5．下列说法中正确的是

A．“交流电的有效值”用的是等效替代的方法

B．探究导体的电阻与材料、长度、粗细的关系，用的是反证的方法

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

D．“如果电场线与等势面不垂直，在等势面上移动电荷时电场力就要做功．”用的是控制变量的方法

6．某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的变化规律．今与这个电阻元件串联一个电流表，则电流表的数为：

A． B．4A C．5A D．2A

7．如图所示，磁感应强度为B的磁场均匀分布，一单匝线框abcd面积为S，在cd边上接有一电容器，现把线框以cd为轴，从上往下看沿顺时针方向以角速度ω旋转180°到虚线位置，在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．电容器两极板间电压随时间变化关系为U=BSωsinωt

B．电容器上极板先带正电，后带负电

C．电流方向始终是由a流向c

D．若把线框匀速平移到虚线处，过程中电容器不带电

8．矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势E=220sin 100πtV，则这种交流电（  ）

A．频率是100Hz B．电动势有效值为220V

C．电动势最大值为220V D．周期为0.01秒

9．下图中交流电源的电压（有效值）与直流电源的电压相同，四个灯泡完全相同，L的直流电阻不计。当电路达到稳定时，灯泡亮度最高的是（　　）

A． B． C． D．

10．如图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示．发电机线圈内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω恒定不变，则下列说法中正确的为(　　)

A．电压表的示数为6 V

B．发电机的输出功率为4 W

C．在1.0×10－2 s时刻，穿过线圈的磁通量最大

D．在1.0×10－2 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大

11．将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R，让它在磁感应强度为B,方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，其电阻为r．电路中其余部分的电阻不计，则半圆形硬导线的转速为（ ）

A． B． C． D．

12．一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示。已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定（　　）

A．t1时刻穿过线框的磁通量最大

B．t2时刻穿过线框的磁通量为零

C．t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零

D．线框转动的角速度为

13．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．产生的感应电动势如图乙所示，则（       ）

A．线框产生的交变电动势有效值为

B．线框产生的交变电动势频率为

C．时线框平面与中性面重合

D．时线框的磁通量变化率为零

14．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝矩形线圈的周期为s，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为1 A，那么（ ）

A．线圈中感应电流的有效值为2A

B．线圈消耗的电功率为8W

C．任意时刻线圈中的感应电动势为V

D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Wb

15．如图所示，匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴匀速转动，线框面积为，线框的电阻为，电感不计，外电路接电阻、理想交流电流表．下列说法正确的是

A．图示位置线圈的感应电动势为

B．交流电流表的示数

C．一个周期内通过的电荷量

D．两端电压的有效值

二、填空题（共4题）

16．我国照明用的交流电压是220V，频率是50Hz，它的电压有效值是_____，峰值是____，周期是_____。我国动力线路的交流电压是380V，它的电压有效值是_____，峰值是 _____V。

17．某正弦式交流电流的方向在1S内改变100次，则其频率f=___ 周期T= _________

18．一正弦交流电，它的电压随时间变化的情况如图所示，则该交流电的电压有效值U=____V，频率f=____Hz．

19．利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图所示)的线圈产生的交变电流．

实验步骤如下：

①将电压传感器接入数据采集器；

②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；

③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；

④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．

(1)屏上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能有________

A、转子不是在匀强磁场中转动

B、手摇动发电机的转速不均匀

C、线圈的电阻不稳定

(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为____________．如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为__________．

三、综合题（共4题）

20．如图为一个按正弦规律变化的交变电流的图象.根据图象求出它的周期、频率、电流的峰值和有效值.

21．如图所示是一个交流发电机的示意图．线框abcd处于匀强磁场中，已知ab=bc=10cm，B=1T，线圈匝数n=100，线圈电阻r=5Ω，外电路负载电阻R=5Ω，线圈以600r/min的转速匀速转动．求：

（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；

（2）从如图示位置开始，感应电动势的瞬时表达式；

（3）从如图示位置开始经1/60秒时，安培表和电压表的读数；

（4）从如图所示位置开始转过90°角的过程中，线圈上产生的热量；

（5）从如图所示位置开始转过90°角的过程中，流过灯泡的电荷量；

（6）线圈转过一周外力所做的功．

22．电磁炉起加热作用的底盘可以简化等效为如图所示的31个同心导电圆环，各圆环之间彼此绝缘，导电圆环所用材料单位长度的电阻为R0 = 0.125π（Ω/m）。从中心向外第n个同心圆环的半径rn = （cm），式中n = 1、2…31。电磁炉工作时产生垂直于锅底方向的变化磁场，磁场的磁感应强度B的变化率为 = 100πsinωt（T/s）。（为了方便计算取π2 = 10）

（1）半径为r1（n = 1）的圆环中感应电动势最大值为多少伏？

（2）半径为r1（n = 1）的圆环中感应电流的有效值为多少安？

（3）各导电圆环总的发热功率为多少瓦？

23．如图所示为交流发电机示意图，匝数为n＝100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为5 Ω，在磁感应强度B＝0．5 T的匀强磁场中绕OO′轴以50 rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20 Ω的电阻R相接．求：

（1）S断开时，电压表示数．

（2）电键S合上时，电压表和电流表示数．

参考答案：

1．A

2．D

3．B

4．C

5．A

6．C

7．A

8．B

9．B

10．C

11．B

12．D

13．C

14．C

15．B

16．     220V          0.02s     380V    

17．     50Hz     0.02s

18．          25

19．     转子不是在匀强磁场中转动（或发电机的转速不均匀）     2     0.5π

20．T=0.2 s；f=5 Hz；Imax=10 A；I=5A

21．（1）62.8V（2）e=62.8cos 20πt (V)（3）4.44A；22.2V（4）0.5J（5）0.1C（6）19.7J

22．（1）V；（2）8A；（3）1773.2W

23．（1）50V

（2）40V   2A