高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述精品课后复习题

3.2交变电流的描述人教版（   2019）高中物理选择性必修二同步练习

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 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。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是(    )

A. 时矩形金属线框平面与磁感线平行
B. 该交变电流的电动势的有效值为 
C. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
D. 电动势瞬时值为时，矩形金属线框平面与中性面的夹角为

2. 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，由图像可知。(    )

A. 该交流电的周期为；
B. 该交流电的频率为；
C. 该交流发电机线圈转动的角速度为；
D. 电动势的瞬时值与时间的关系为。

3. 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。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是(    )

A. 时矩形金属线框平面与磁感线平行
B. 该交变电流的电动势的有效值为 
C. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
D. 电动势瞬时值为时，矩形金属线框平面与中性面的夹角为

4. 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。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是(    )

A. 时矩形金属线框平面与磁感线平行
B. 该交变电流的电动势的有效值为
C. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
D. 电动势瞬时值为时，矩形金属线框平面与中性面的夹角为

5. 一交变电流的电压表达式为，由此表达式可知(    )

A. 用电压表测该电压其示数为
B. 该交变电压的频率为
C. 将该电压加在的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为
D. 时，该交流电压的瞬时值为

6. 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。产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示，则(    )

A. 时线框的磁通量的变化率为零
B. 时线框平面与中性面重合
C. 线框产生的电动势有效值为
D. 线框产生的电动势频率为

7. 一矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的电动势，下列说法正确的是

A. 该交流电的频率为
B. 该交流电的电动势有效值为
C. 该交流电的电动势有效值比交流电的小
D. 时，穿过矩形线圈的磁通量最小

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8. 如图所示，在磁感应强度为，方向水平向右的匀强磁场中有一矩形线圈，面积为、匝数为、内阻为，绕垂直磁感线的对称轴以角速度匀速转动，从图示位置转的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 通过电阻的电荷量
B. 通过电阻的电荷景
C. 从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为
D. 外力做功的平均功率

9. 某正弦式交电的电流随时间变化的图象如图所示，由图可知

A. 该交流电的周期为 B. 该交流电的频率为
C. 电流的最大值为 D. 电流的有效值为

10. 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图所示，则下列说法正确的是

A. 交变电压的频率为
B. 交变电压的瞬时值表达式为
C. 交变电压的有效值为
D. 交变电压的最大值
 

11. 如图所示，图线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，所产生正弦交流电的图象如图线所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(    )

A. 在图中时刻穿过线圈的磁通量均为零
B. 线圈先后两次角速度之比为
C. 交流电的瞬时值表达式为
D. 交流电的最大值为

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

12. 在探究“电容器、电感器对交流电的阻碍作用”实验中，如图为电容器，为带铁芯的电感器，甲、乙、丙为完全相同的小灯泡。
    
    当电源为直流电源时，闭合开关，稳定后能观察到甲、乙两灯的亮度几乎相同，而丙灯_________选填“最亮”“不亮”或“与甲、乙一样亮”。

当电源为交流电源时，闭合开关，电路稳定后能观察到最亮的灯是_________。

若仅提高交流电源的频率，可观察到乙灯亮度_____________，丙灯亮度_________。均选填“变亮”“变暗”或“不变”

13. 如图所示，、、为三个相同的灯泡，、、为与之串联的三个元件，为直流电源，为交流电源．当开关接“”时，、两灯均正常发光，灯不亮；当开关接“”时，灯仍正常发光，灯变暗，灯正常发光．由此可知：元件应是______；元件应是______；元件应是______从电阻，电感器，电容器中选

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

14. 如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数，线圈电阻，，，磁感应强度，电阻，当线圈以的转速匀速转动时，求：
    
    感应电动势的最大值；
    时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式；
    此电压表的示数是多少结果保留位有效数据．
15. 如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线圈匝数，总电阻，长，宽，线圈转动的角速度，磁场的磁感应强度大小。线圈两端外接电阻的用电器和一个理想交流电流表。求：

线圈中产生的最大感应电动势；

电流表的示数；

用电器上消耗的电功率。

16. 如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线圈匝数，总电阻，长，宽，线圈转动的角速度，磁场的磁感应强度大小。线圈两端外接电阻的用电器和一个理想交流电流表。求：

线圈中产生的最大感应电动势；

电流表的示数；

用电器上消耗的电功率。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、当时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路的磁通量最大，线框平面与中性面重合，矩形金属线框平面与磁感线垂直，故A错误；
B、产生的有效值为：，故B错误；
C、由图可知，，周期为：，角速度为：，则该交流电的瞬时表达式为：，故C错误；
D、电动势瞬时值为时，则有：，解得：，所以矩形金属线框平面与中性面的夹角为，故D正确
故选：。
从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大
本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系。
 

2.【答案】 

【解析】

【分析】

从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解。 
本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解。

【解答】

A.由图可知，交流电的周期，故A错误； 
B.交流电的频率；故B错误； 
C.线圈转动的角速度；故C错误； 
D.由图可知，交流电的最大电压，故瞬时值表达式为：；故D正确； 
故选D。 
 

3.【答案】 

【解析】解：、当时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路的磁通量最大，线框平面与中性面重合，矩形金属线框平面与磁感线垂直，故A错误；
B、产生的有效值为：，故B错误；
C、由图可知，，周期为：，角速度为：，则该交流电的瞬时表达式为：，故C错误；
D、电动势瞬时值为时，则有：，解得：，所以矩形金属线框平面与中性面的夹角为，故D正确
故选：。
从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大
本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系。
 

4.【答案】 

【解析】解：、当时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路的磁通量最大，线框平面与中性面重合，矩形金属线框平面与磁感线垂直，故A错误；
B、产生的有效值为：，故B错误；
C、由图可知，，周期为：，角速度为：，则该交流电的瞬时表达式为：，故C错误；
D、电动势瞬时值为时，则有：，解得：，所以矩形金属线框平面与中性面的夹角为，故D正确
故选：。
从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大
本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系。
 

5.【答案】 

【解析】

【分析】

交流电路中电压表显示的有效值，先根据表达式计算有效值；根据有效值计算电功率；根据表达式计算瞬时值。

本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量。

【解析】

A.电压表测的是电压的有效值，示数为 ，故A错误；

B.根据 ， ，故B正确；

C.该电压加在的电阻两端，该电阻消耗的电功率为，故C错误；

D.时，该交流电压的瞬时值为，故D错误。

故选B。

6.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查了有关交变电流的产生和特征的基本知识，知道有效值和最大值之间的关系，周期和频率的关系以及中性面的特点。
由图可知特殊时刻的电动势，根据电动势的特点，可判处于那个面上， 由图象还可知电动势的峰值和周期， 根据有效值和峰值的关系便可求电动势的有效值， 根据周期和频率的关系可求频率。
【解答】
A.时，感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率最大，故A错误；
B.由图可知时，，说明此时线圈正经过中性面，故B正确；
C.由图可知，根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为，故C错误；
D.由图可知，据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为：，故D错误。
故选B。  

7.【答案】 

【解析】

【分析】
由交流电的瞬时值表达式判断其频率；由最大值与有效值的关系确定有效值；判断时线圈的位置，由此判断穿过其中的磁通量大小。
本题主要考查交流电的瞬时值、有效值与最大值的关系，熟悉这些关系是解题的关键，难度一般。
【解答】
A.由题意可知，该交流电的角速度为：，而，解得该交流电的频率为：，A错误；
B.由题意可知该交流电的电动势的最大值为：，由最大值与有效值的关系可得该交流电的电动势有效值为，B正确；
C.由于两交流电的最大值相同，故有效值相同，故C错误；
D.由于该交流电的周期为：，故时刻该线圈正处于中性面位置，故穿过其中的磁通量最大，D错误。
故选B。  

8.【答案】 

【解析】解：、、求流过电阻的电量要用平均值：
磁通量的变换量为：  
通过电阻的电量为：    
联立得：，故A错误，B正确；
C、从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为，故C错误；
D、产生交流电的电压有效值为：。
根据功能关系可知，外力做功和整个电路中产生的焦耳热相等，所以有：，
外力做功平均功率，故D正确；
故选：。
解本题的关键是理解描述交流电的“四值”即：有效值、瞬时值、平均值、最大值的物理意义和求法。求电功、电功率用有效值，求电量用平均值，氖管发光用的是瞬时值，电容器的击穿电压是指所加电压的最大值。
本题考查了对描述交流电“四值”的理解，尤其是要明确有效值的含义。
 

9.【答案】 

【解析】

【分析】
根据图象可以知道交流电的最大值和交流电的周期，根据最大值和有效值的关系即可求得交流电的有效值和频率。
本题考查的是学生读图的能力，根据图象读出交流电的最大值和周期，再逐项计算即可。
【解答】
根据图象，该交流电的最大电流为，电流有效值：，故C错误，D正确；
根据图象，周期为，交流电的频率为：，故B正确，A错误。
故选BD。  

10.【答案】 

【解析】

【分析】
从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大。
本题考查正弦交变电流产生过程中磁通量与感应电流、感应电动势及位置之间的关系，知道正弦交流电的产生原因是关键。
【解答】
A.由题图可知周期，，故A错误；
B.交变电压的瞬时值表达式，故B正确；
交变电压的最大值为，有效值为，故C错误，D正确；
故选BD。  

11.【答案】 

【解析】

【分析】

由图读出电压最大值，周期，由求出，写出交流电的瞬时值表达式．由周期关系求出转速关系；时刻电压为零，由法拉第电磁感应定律分析磁通量，根据电动势最大值公式：判断最大值的变化情况。 
本题考查对正弦式电流图象的理解能力；对于正弦式电流的感应电动势与磁通量的关系、电动势最大值公式能理解掌握，就能正确解答。

【解答】

A、时刻两个正弦式电流的感应电动势瞬时值均为零，线圈都与磁场垂直，穿过线圈的磁通量都最大，故A错误；
B、由图读出两电流周期之比为，而，则线圈先后两次转速之比为：，故B错误；
C、正弦式电流的瞬时值为：，故C正确；
D、据电动势最大值公式，得到两电动势最大值之比为：，，则得到正弦式电流的最大值为，故D正确。
故选：。
 

12.【答案】不亮；甲；变暗 ；变亮。 

【解析】

【分析】
电容器具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的作用，电感线圈具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用。

【解答】
电容器具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的作用，电感线圈具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用。当电源为直流电时，闭合开关，直流电流无法通过电容器，故丙灯不亮。
当电源为交流电源时，闭合开关，乙灯支路的电感和丙灯支路的电容都对电流有阻碍作用，而甲灯支路没有阻碍电流的元件，故甲灯最亮。
提高交流电源的频率，电感线圈对交流电的阻碍作用增大，电容器对交流电的阻碍作用减弱，故乙灯变暗，丙灯变亮。  

13.【答案】电阻；  电感器  ；电容器 

【解析】解：由题意，当开关接“”直流电源时，、两灯均正常发光，灯不亮说明为电容器；
当接“”交流电源时，灯仍正常发光说明对交流电和直流电的影响相同，则为电阻；
灯变暗，说明对交流电的阻碍作用比直流电阻碍作用大，则为电感；

本题考查了电感线圈和电容器对直流电和交流电的不同反应，比较简单．
 

14.【答案】解：根据角速度与转速的关系得：
感应电动势的最大值为：
在图示的位置，导线切割磁感线的有效速度最大，瞬时电压也最大，故此交变电流电动势的瞬时值表达式为 
电动势的有效值：  

由闭合电路的欧姆定律： 

部分闭合电路的欧姆定律：   

代人数据，求得：
 

【解析】解决本题的关键知道正弦式交流电峰值的表达式，以及知道峰值与有效值的关系。

先求出角速度，再根据求出最大电动势；
根据感应电动势的瞬时值表达式的关系即可求解；
先求出电流的有效值，根据公式求解。

15.【答案】解：根据。

根据闭合电路欧姆定律得出：，电流表示数为有效值。

用电器上消耗的电功率。

【解析】线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为
电流表测量电流的有效值，根据和欧姆定律求出电流的有效值
用电器消耗的电功率，是电流的有效值。

本题考查交变电流最大值、有效值的理解和应用的能力，对于交流电表的测量值、计算交流电功率、电功等都用到有效值。

16.【答案】解：根据。

根据闭合电路欧姆定律得出：，电流表示数为有效值。

用电器上消耗的电功率。

【解析】线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为
电流表测量电流的有效值，根据和欧姆定律求出电流的有效值
用电器消耗的电功率，是电流的有效值。

本题考查交变电流最大值、有效值的理解和应用的能力，对于交流电表的测量值、计算交流电功率、电功等都用到有效值。