高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述课时训练，共10页。试卷主要包含了单选题等内容，欢迎下载使用。

１.(2021·广州高二检测)如图所示，当单匝矩形线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕着垂直于磁场的轴匀速转动时，额定电压为U的小灯泡正常发光。已知线圈的电阻为r，面积为S，小灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻可忽略不计，则下列说法中正确的是( )
A．线圈中产生的感应电动势的最大值为 eq \r(2) U
B．线圈中产生的感应电动势的最大值为 eq \f(\r(2)（R＋r）U,r)
C．从中性面开始计时，通过小灯泡的电流的瞬时值表达式为i＝ eq \f(\r(2)U,R) sin eq \f(\r(2)（R＋r）U,BSR) t
D．从中性面开始计时，通过小灯泡的电流的瞬时值表达式为i＝ eq \f(\r(2)U,R) sin eq \f(（R＋r）U,BSR) t
２.(2021·烟台高二检测)如图甲所示为一单匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流的u­t图像，若将此电压加在图乙所示的回旋加速器上给质子(H)加速，已知质子的质量为1.67×10－27 kg，电荷量为1.6×10－19 C。则下列说法不正确的是( )
A．该交变电流电压的有效值为36 V
B．t＝1×10－2 s时，穿过线圈的磁通量为 eq \f(36,π) ×10－2 Wb
C．质子在回旋加速器中运动的周期为2×10－2 s
D．加在回旋加速度器D形盒区域匀强磁场的磁感应强度大小约为3.28×10－6 T
３．（2021·浙江6月选考）如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（ ）
A．U＝ eq \f(1,2) Um B．U＝ eq \f(\r(2),2) Um C．U> eq \f(\r(2),2) Um D．U< eq \f(\r(2),2) Um
４．如图所示，甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图甲所示的电流按正弦规律变化，下列说法正确的是( )
图甲表示交流电，图乙表示直流电
B．两种电流变化的频率相等
C．两种电流的表达式都为i＝5.0sin(100πt) A
D．两种电流的有效值相等
５．某家用电路如图所示，A、B间接有保险丝、交流电压表、“220 V 880 W”的电饭锅及“220 V 220 W”的抽油烟机。现接入电压u＝311sin(100πt) V的交流电，以下说法正确的是( )
A．交流电压表的示数为311 V
B．电饭锅发热功率是抽油烟机发热功率的4倍
C．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 A
D.1 min内抽油烟机和电饭锅消耗的电能共为6.6×103 J
６.如图甲所示，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像如图乙中曲线a、b所示，则
( )
A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
７.在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻R的阻值为12 Ω，电表均为理想电表。下列判断正确的是( )
电压表的示数为6 eq \r(2) V
B．该交变电流的电压有效值为4 eq \r(3) V
C．电阻R一个周期内产生的热量一定大于9 J
D．电流表的示数为0.5 A
８.将阻值为3 Ω的纯电阻接入一正弦交流电，其电流随时间变化的规律如图所示，在t＝0.01 s时，其瞬时值的大小为 eq \r(2) A，则该电阻的电功率为( )
A. eq \f(2\r(3),3) W B．2 W C． eq \f(4\r(3),3) W D．4 W
９.一只“220 V，100 W”的灯泡接在u＝311sin 314t V的交流电源上，则下列判断正确的是( )
A．灯泡能正常发光
B．与灯泡串联的电流表的示数为0.64 A
C．与灯泡并联的电压表的示数为311 V
D．通过灯泡的电流的表达式为i＝0.45sin 314t A
10.手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，穿过线圈横截面的磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是( )
A.交变电压的周期变为原来的一半
B．穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半
C．交变电压的最大值变为原来的一半
D．交变电压的有效值变为原来的 eq \r(2) 倍
11.如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为( )
A．1∶ eq \r(2) B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6
二．多选题：
12.(2021·合肥高二检测)如图甲所示，标有“220 V 40 W”的电灯和标有“20 μF 300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表。交流电源的输出电压如图乙所示闭合开关。下列判断正确的是( )
A.t＝ eq \f(T,2) 时刻，V的示数为零
B．电灯恰好正常发光
C．电容器有可能被击穿
D．交流电压表V的示数保持110 eq \r(2) V不变
13．(2021·衡阳高二检测)如图甲所示为电热毯电路示意图，交流电压u＝311sin (100πt) V，当开关S接通时，电热丝的电功率为P0；当开关S断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，则( )
A.开关接通时，交流电压表的读数为220 V
B．开关接通时，交流电压表的读数为311 V
C．开关断开时，交流电压表的读数为311 V，电热丝功率为 eq \f(P0,2)
D．开关断开时，交流电压表的读数为156 V，电热丝功率为 eq \f(P0,2)
14．（2021·海口高二检测）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（ ）
A．框内电流方向不变
B．电动势的最大值为Um
C．流过电阻的电荷量为 eq \f(2BL2,R)
D．电阻产生的焦耳热为 eq \f(πUmBL2,R)
15.如图所示，一个U形单匝金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴匀速转动，通过导线给电阻R供电，ab＝cd＝0.2 m，bc＝0.4 m，ω＝200 rad/s，R＝3 Ω，线框的电阻r＝1 Ω。匀强磁场只存在于轴OO′右侧，磁感应强度B＝0.5 T，理想交流电流表内阻不计，则( )
A．线框产生感应电动势的最大值为8 V
B．交流电流表的示数为2 A
C．线框转动一周电阻R上产生的焦耳热为0.06 J
D．线框从图示位置转过90°时(仍在磁场中) bc边受到的安培力大小为0.4 N
16.如图所示，交流发电机的矩形线圈边长ab＝cd＝0.4 m，ad＝bc＝0.2 m，线圈匝数N＝100，电阻r＝1 Ω，线圈在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R＝9 Ω，从图示时刻开始计时，则( )
A．电动势瞬时值为160πsin(100πt) V
B．t＝0时线圈中磁通量变化率最大
C．t＝ eq \f(1,2) s时线圈中感应电动势最大
D．交变电流的有效值是8 eq \r(2) π A
17.甲图为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数N＝50，线圈的电阻r＝5 Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45 Ω，电压表为理想交流电表。则下列判断正确的是( )
A．线圈转动的周期为6.28 s
B．t＝0时刻线圈平面与磁感线平行
C．线圈转动过程中产生的最大电动势为100 eq \r(2) V
D．电压表的示数为45 eq \r(2) V
18.如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中的矩形线框MNPQ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ转动。已知MN长为l1，NP长为l2，线框电阻为R。在t＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )
A．矩形线框产生的感应电动势有效值为 eq \f(\r(2),2) Bl1l2ω
B．矩形线框转过半周时，通过线框的瞬时电流为零
C．矩形线框转动一周时，通过线框的电荷量为 eq \f(Bl1l2,R)
D．矩形线框在转动半周过程中产生的热量为 eq \f(πB2l eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) l eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ω,2R)
计算题：
19.如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l1，宽度为l2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t＝0时刻线圈平面与磁感线平行。
(1)表示出线圈经过图示位置时通过电阻R的感应电流的方向；
(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；
(3)求线圈从t＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势；
(4)交流电压表的示数(最终结果用表达式表示即可)；
(5)由图示位置转过90°角过程中通过电阻R的电荷量为多少？
20.如图所示，一个面积为S、匝数为N的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，角速度为ω，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B，M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计。求从图示位置开始计时：
(1)电流表的示数；
(2)线圈转过 eq \f(1,4) 转的时间内负载电阻R上产生的热量；
(3)线圈转过 eq \f(1,4) 转的时间内通过负载电阻R的电荷量；
(4)线圈转过 eq \f(π,6) 时的电动势瞬时值。
21.如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r＝3 Ω、面积S＝0.02 m2的半圆形导线框可绕OO′轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B＝ eq \f(5\r(2),π) T。若线框以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V 12 W”的小灯泡供电，则：
(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过线框横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？
(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？
22.如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：
(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；
(2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量；
(3)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上通过的电荷量；
(4)电阻R上的最大电压。