选择性必修 第二册第三章 交变电流第二节 描述交变电流的物理量巩固练习

3.2描述交变电流的物理量基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共14题）

1．下列所列数据不属于交流电有效值的是（　　）

A．交流电表的示数 B．电容器的耐压值 C．灯泡的额定电压 D．保险丝的额定电流

2．如图所示的交流电路中，灯、和均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，增大频率，各灯的亮、暗变化情况为（　　）

A．灯、均变亮，灯变暗

B．灯不变，、均变亮

C．灯不变，灯变暗，灯变亮

D．灯不变，灯变亮，灯变暗

3．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OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R=10Ω连接，t=0时线圈以T=0.02s的周期从图中位置开始转动，转动时理想交流电压表示数为10 V.则

A．电阻R上的电功率为20W

B．R两端的电压u随时间变化的规律是u=10cos100πt(V）

C．0.02s时R两端的电压瞬时值为零

D．通过R的电流i随时间t变化的规律是i=cos50πt(A）

4．如图甲所示，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一匝数为 n，面积为 S，总电阻为 r 的矩形线圈 abcd 绕轴 OO′以角速度ω匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻 R 形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势 e 随时间 t 变化的图像，则下列说法中正确的是（   ）

A．从 t1到 t3 这段时间穿过线圈的磁通量的变化量为 2nBS

B．从 t3到 t4这段时间通过电阻 R 的电荷量为

C．t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为 nBSω

D．电流表的示数为

5．下列说法中正确的是（　　）

A．交流电器设备上标明的是电压、电流的最大值

B．电容器上标明的电压是最大值

C．交流电压表和交流电流表测出的是瞬时值

D．220V交流电的最大值为380V

6．通过一阻值R=10Ω的电阻的交变电流，它的两端电压变化如图所示，其周期为1s。则通过该电阻电流的有效值为（　　）

A．1.2A B．0.4 A C．1.5A D．0.8 A

7．在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学的思想方法，其中等效思想是一种很重要的思想．下列有关等效思想的说法中正确的是（       ）

A．平均速度和平均加速度的提出与等效思想无关，体现了极限思想

B．交变电流的有效值涉及到了控制变量的思想，与等效思想无关

C．解决变力做功问题中提出的平均作用力体现了等效思想

D．由“探究感应电流方向的规律”实验得出楞次定律是等效思想的一个具体应用

8．如图所示，半径为r的半圆形单匝线圈，以角速度绕直径匀速转动，的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.M为导电环，负载电阻为R，其它电阻不计，在线圈转动一周过程中（　　）

A．线圈内电流方向不变 B．感应电动势的最大值是

C．R上产生的热量为 D．通过R的电荷量为

9．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd一半处于磁感应强度为B的水平有界匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R．线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴OO/以角速度ω匀速转动，固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界．则线框中感应电流的有效值为

A． B． C． D．

10．如图所示，交流电流表 A1、A2、A3分别与平行板电容器C、带铁芯的线圈L 和电阻R串联后接在同一个交流电源上，三个电流表各有不同的读数．下列说法正确的是

A．增大电源频率，A3读数增大

B．增大电源频率，A2 读数增大

C．抽去线圈中的铁芯，A2读数增大

D．增大电容器两极板之间的距离，A1读数增大

11．图甲所示是一台小型发电机，该发电机线圈的内阻为10 Ω，外接灯泡的电阻为90 Ω，图乙所示为该发电机产生的交变电流的电动势随时间变化的正弦规律图像。下列说法正确的是（　　）

A．在t=0.01s时，电压表的示数为零 B．在t=0.005s时，通过线圈的磁通量最大

C．在1 s内，灯泡产生的焦耳热为108.9J D．电路中电流的有效值约为1.6 A

12．如图图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交流电的图象如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（　　）

A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均最大

B．线圈先后两次转速之比为2:3

C．交流电a的瞬时值为

D．交流电b电压的最大值为

13．矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．交流电压的有效值为

B．交流电压的周期为

C．交变电压的瞬时值为

D．末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大

14．一个单匝总电阻为2Ω的闭合矩形金属线框位于匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，该线圈产生的电动势e随时间按如图所示的余弦规律变化。下列说法正确的是（　　）

A．线框产生电流峰值为200A

B．线框产生电动势有效值为

C．线框的热功率为20000W

D．t=0.01s 时，线框的磁通量最大

二、填空题（共2题）

15．通过某电流表的电流按如图所示的规律变化，则该电流的有效值为______.

16.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）

17．如图所示，闭合的矩形导体线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为，边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈总电阻为R，转动的角速度为ω．图中线圈平面与磁场方向平行．

（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式．

（2）求线圈电阻的发热功率．

（3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过四分之一周期时间通过线圈导线某截面的电荷量．

18．如图所示，匝数为N匝的矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为r，电压表为理想电压表，灯泡电阻为R，线框绕中心轴线OO＇以角速度匀速转动，闭合S，从图示位置开始计时：

⑴写出感应电动势瞬时值的表达式

⑵线框中感应电流的有效值.

⑶线框从图示位置开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q为多少?

19．如图所示，有一台小型发电机，其矩形线圈的匝数n＝20匝，线圈面积S＝0.01m2，线圈电阻r＝0.5Ω，磁场的磁感应强度时，产生频率f＝50Hz的单相正弦交变电流，供电给“220V　2200W”的电器让其正常工作．求：

(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；

(2)发动机输出端交流电压表的示数；

(3)电阻R的阻值．

20．如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm，bc=ad=20cm，匝数n=100，线圈的总电阻r=0.20，线圈在磁感应强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动，角速度=100 rad/s．线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8的定值电阻连接．计算时取3.

（1）当线圈经过中性面时，线圈中感应电动势为零，试说明原因．

（2）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；

（3）求此发电机在上述工作状态下的输出功率；

参考答案：

1．B

2．C

3．B

4．D

5．B

6．A

7．C

8．C

9．A

10．C

11．C

12．A

13．A

14．B

15．

16．     2×10-5T     4×10-6C     7.2×10-9J

17．（1）（2）（3）

18．（1）e＝NBSωsinωt（2） （3）

19．(1))     (2) U＝235V   (3) R＝1.5 Ω

20．（1）有效切割速度为零（或磁感应强度变化率为零） （2）e=150sin300t（V）（3）2160W