物理选择性必修 第二册3.2 交变电流的描述复习练习题

3.2交变电流的描述基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．和时刻穿过线圈的磁通量为零

B．和时刻穿过线圈的磁通量变化率为零

C．从线圈平面与磁场方向垂直时刻开始计时

D．每当感应电动势改变方向时，穿过线圈的磁通量的绝对值都为最小

2．某正弦式电流的图象如图所示，该电流的

A．周期为 0.25s

B．频率为 10Hz

C．有效值为 5A

D．最大值为 10A

3．下列各种情况中，哪一项所指的电压数值一定不属于交流电的有效值（　　）

A．220V的家庭照明电压

B．交流电压表测得的电压值

C．家用电器上标明的额定电压值

D．电工工具上标明的耐压数值

4．一个线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为（V）。关于这个交变电流，下列说法正确的是（　　）

A．交变电流的周期为0.01s B．可以使耐压值为220V的电容器正常工作。

C．电动势的峰值为220V D．t=0时，线圈平面为中性面位置

5．某交流发电机正常工作时电动势的变化规律为，如果使发电机转子的转速提高一倍，其它条件不变，则其电动势的变化规律将变为

A． B．

C． D．

6．如图所示是通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低的仪器原理图，容器中装有导电液体，是电容器的一个电极，中间的导电芯柱是电容器的另一个电极，芯柱外面套有绝缘管作为电介质，电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连，组成LC振荡电路，根据其振荡频率的高低(用与该电路相连的频率计显示)就可知道容器内液面位置的高低．如果频率计显示该振荡电路的振荡频率变大了，则液面（　　）

A．降低 B．升高 C．不变 D．无法判断

7．让一正弦式交变电流通过电阻R，在t时间内产生的热量为Q，将5A的直流电通过该电阻时，在2t时间内产生的热量也为Q，则交变电流的有效值和最大值分别为（　　）

A． B．

C． D．

8．关于物理学的研究方法，以下说法不正确的是（       ）

A．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法

B．卡文迪许在利用扭秤实验装置测万有引力常量时，应用了放大法

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．“平均速度”、“总电阻”、“交流电的有效值”用的是等效替代的方法

9．矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为（V），下列说法正确的是（ ）

A．t = 0时刻穿过线框的磁通量为最大

B．电动势的有效值V

C．交流电的周期为0.01s

D．若转速增大1倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为（V）

10．如图所示，用一根硬导线做成一个面积为S的正方形线框，把线框的右半部分于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，ab为线框的一条对称轴．则

A．若磁感应强度B增大，线框具有扩张的趋势

B．若线框绕ab转动，会产生逆时针方向的感应电流

C．若线框绕ab以角速度匀速转动，则产生感应电动势的表达式为

D．将线框沿垂直磁场方向匀速拉出的过程中，若拉力增大为原来的两倍，则安培力的功率增大为原来的四倍

11．如图所示为一正弦交变电压随时间变化的图象,由图可知(   )

A．交流电的周期为2s

B．用电压表测量该交流电压时，读数为311V

C．交变电压的有效值为220V

D．将它加在电容器上时，电容器的耐压值等于220V

12．某发电机输出交流电的电压瞬时值表达式为 ，则（          ）

A．该交流电的频率为100Hz

B．该交流电的周期为0.04s

C．时，发电机的线圈位于与中性面垂直的平面上

D．该交流电电压的最大值为220V

13．如图所示，有一个电阻R=100的电热器，接在电压u=100sin100t（V）的交流电源上．电路中的交流电表均为理想电表．由此可知

A．电压表的示数约为100V

B．电流表的示数约为0.71A

C．电热器的发热功率为100W

D．交流电的频率为100Hz

14．如图所示，有一矩形线圈面积为S，匝数为N，总电阻为r，外电阻为R，接触电阻不计．线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，则（ ）

A．当线圈平面与磁感线平行时，线圈中电流强度为零

B．电流有效值

C．外力做功的平均功率

D．当线圈平面与磁感线平行时开始转动过程中，通过电阻的电量为

15．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝T，边长为L＝10cm的正方形线圈abcd共匝，线圈电阻r＝1Ω。线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，转动的角速度，外电路电阻R＝4Ω。则下列说法不正确的是（　　）

A．由图示位置转过角时的感应电动势的大小为1V

B．交流电压表的示数为0.8V

C．线圈转动一周电流产生的总热量0.4J

D．图示位置ab边所受的安培力大小为N

二、填空题（共4题）

16．如图所示，ABCD是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，线框绕水平固定轴以角速度ω匀速转动。线圈平面与磁感线夹角为_____时（填“0”或“”），感应电动势最大；从如图所示位置开始计时，线圈中产生的感应电动势随时间变化规律为e=_____。

17．如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（L=1mH，C=200pF），结合线圈和电容器的主要功能，可知该电路的输出端就只有_____________（填“直流”或“交流”）和_____________（填“高频”或“低频”）电流。

18．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，

（1）线框中感应电流的有效值I=___________。

（2）线框从中性面开始转过过程，通过导线横截面的电荷量q=___________。

19．(1) 用如图甲所示的装置，研究不同电阻R的阻值随温度T变化情况．测得阻值R与温度T的关系如图乙所示．如果R为金属热电阻，则图线是______（填“1”或“2”）；如果R为负温度系数（NTC）热敏电阻，则图线是______（填“1”或“2”）．

（2）如图丙所示，A、B、C为三个相同的灯泡，a、b、c为与之串联的三个元件，E1为直流电源，E2为交流电源．当开关S接“1”时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮．S接“2”时，A灯仍正常发光，B灯变暗，C灯正常发光．由此可知，a元件应是________、b元件应是___________、c元件应是__________．（选填“电阻”、“电容”或“电感”）

三、综合题（共4题）

20．如图所示，线圈abcd的面积是0.1㎡，共50匝，电阻忽略不计，外接电阻R=20Ω，匀强磁场的磁感应强度，线圈以的角速度绕垂直于磁场的轴匀速转动．

（1）求线圈中感应电动势的最大值；

（2）若从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；

（3）求电阻R消耗的功率．

21．如图所示，矩形线圈abcd的匝数n=100，电阻r=1.0Ω，ab边长l1=0.6m，ad边长l2=0.3m。线圈有一半放置在有理想边界的匀强磁场中，左边空间的匀强磁场垂直纸面向外，磁感应强度B=1.0×10-2T，右边空间无磁场。线圈的两端接有一只电阻R=9.0Ω的灯泡，并以为轴，按图示方向以ω=200rad/s的角速度匀速转动。以图示位置为计时起点。求：

（1）0~时间内通过灯泡的电荷量q；

（2）线圈ad边所受安培力的最大值Fm；

（3）接在电路中的小灯泡的电功率P。

22．如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈的面积为S，匝数为n，线圈的总电以阻为r，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动，角速度为ω．线圈两端通过两个电刷与阻值为R的定值电阻连接．

（1）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的峰值表达式和感应电动势随时间变化的函数表达式．

（2）求从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量．

23．如图所示，一面积的单匝圆形线圈，M、N两端间距很小可以忽略线圈处于变化的磁场中，磁场的磁感应强度按的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为，其中为磁感应强度的最大值，线圈的电阻，外接电阻。（电压表为理想交流电压表）求：

（1）时电压表的示数；

（2）交变电流经过一个周期在外电阻上产生的热量Q；

（3）在的时间内通过圆形线圈的平均感应电流。

参考答案：

1．B

2．C

3．D

4．D

5．D

6．A

7．C

8．C

9．A

10．D

11．C

12．C

13．B

14．D

15．B

16．     0    

17．     直流     低频

18．         

19．     1     2     电阻     电感     电容

20．（1）100V；   （2）； （3）250W；

21．（1）；（2）；（3）

22．（1）       （2）

23．（1）；（2）；（3）