鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第3章 交变电流与远距离输电第2节 交变电流的产生课后测评

3.2交变电流的产生基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示交流电的电流有效值为

A．2A B．3A

C．2A D．3A

2．图甲为小型发电机的结构简图，通过线圈在两磁极间转动给小灯泡供电，电表均为理想交流电表，已知小灯泡获得的交变电压如图乙所示。则下列说法正确的是（    ）

A．图甲中电压表的示数为62V

B．图乙中的0时刻就是图甲所示时刻

C．图乙中时，穿过图甲中线圈的磁通量最小

D．图乙中时，穿过图甲中线圈的磁通量最小

3．图中在0～及～T两段时间内电流均按正弦规律变化，则如图所示交变电流的有效值为(　　)

A． B． C． D．15 A

4．物理与科技和生活密切相关，物理的思想方法已经渗透到其他领域．下列关于物理学史及物理方法的说法正确的是（　　）

A．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互联系的序幕

B．交流电的有效值是等效替代法的应用

C．牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动

D．利用霍尔元件能够把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量的特性，可以制出测量磁感应强度大小的仪器

5．一正弦交流电的电压随时间变化规律如图，则该交流电（    ）

A．电压瞬时值表达式为

B．周期为0.02s

C．电压有效值为

D．频率为25Hz

6．在如甲所示的含有理想二极管的电路中输入如图乙所示的正弦交流电，电路中电流变化规律如图丙所示，则下列关于电路的说法中正确的是（　　）

A．电流有效值大小

B．电流有效值大小

C．整个电路消耗的功率

D．整个电路消耗的功率

7．通过某用电器的电流i与时间t的关系如图所示，则这种交变电流的有效值为（　　）

A． B． C． D．

8．电流方向每秒钟改变100次的交变电流，它的周期和频率分别是：    （　　）

A．0.01s和100Hz B．0.01s和50Hz C．0.02s和50Hz D．0.02s和100Hz

9．下面哪些因素不影响交流发电机产生的电动势的最大值（　　）

A．线圈的形状 B．线圈匝数

C．线圈面积 D．线圈转速

10．如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交变电流，线圈电阻不计．理想变压器的原、副线圈匝数之比为20∶1，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，R1、R2均为定值电阻，其中R1=R2=10Ω，开关S开始是断开的，则以下说法中错误的是（     ）

A．线圈的转速为50 r/s

B．交流电压表的示数为11 V

C．电阻R1的功率小于12.1 W

D．闭合开关S后，变压器副线圈中的电流没有发生变化

11．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

12．“人工肺ecomo”呼吸机是治疗新冠肺炎重症的重要设备。一呼吸机接在电压为u＝311sin100πt（V）的交流电源上，正常工作时电流为2.5A，则（　　）

A．该交流电的周期为50s

B．该交流电每秒内电流方向变化50次

C．该交流电的电压最大值为220V

D．该呼吸机正常工作时的功率为550W

13．一个电热器接在10 V的直流电源上，在t s内产生的焦耳热为Q，今将该电热器接在一个交流电源上，它在2t s内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源的电压的最大值和有效值分别是(　  )

A．最大值10 V，有效值10 V  B．最大值10 V，有效值5 V

C．最大值5 V，有效值5 V D．最大值20 V，有效值10 V

14．交流电流通过的电阻，下列说法正确（　　）

A．第1秒内，电阻产生的热量为

B．第1秒内，有的电荷量通过该电阻

C．该电阻两端电压的瞬时值为

D．第1秒末，该电阻的瞬时功率为0

15．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，根据图象，下列说法正确的是(       )

A．该交变电流的有效值是10A

B．该交变电流的峰值是10A

C．该该交变电流的周期是0.1s

D．该交变电流的频率是10Hz

二、填空题（共4题）

16．一交流电压随时间变化的图象如图所示，则此交流电的频率是_____Hz，若将该电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_____V；若将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_____A．

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．有一正弦交流电源，如图所示，电压有效值U＝120 V，频率为f＝50 Hz，向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0＝60V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间为________ s.

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．如图甲所示，正方形线圈abcd处于匀强磁场中，线圈的边长为L，匝数为n，电阻为R，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化，其B-t图像如图乙所示，求磁场变化的一个周期内线圈中产生的热量.

21．如图所示，在光滑水平面上，有一坐标系xOy，其第一象限内充满着垂直平面坐标向里的，大小为B0=1T的匀强磁场，有一长l1=2m，宽l2=1m的形线框abcd，其总电阻为R=1Ω，初始时两边正好和xy轴重合．

（1）当线框绕ab轴以角速度ω=π匀速转动时线框产生的感应电动势的表达式是什么？

（2）线框绕ab轴转动90°过程中，产生的热量为多少？

（3）若磁感应强度B沿y方向不变，沿x方向的变化满足B=B0+x，使线框以速度v=1m/s沿x轴正方向匀速运动，需沿x轴方向施加多大外力？方向指向哪儿？

22．有一种家用小型风力发电机，发电机的叶轮在风力作用下带动线圈在磁感应强度的磁场中旋转产生交变电流矩形线圈的面积，匝数匝、电阻，发电机在正常工作时，变速箱可使线圈转速稳定到。以线圈平面与磁感线垂直时为计时起点，求：

(1)线圈中产生的感应电动势的表达式；

(2)线圈与磁感线垂直时起转过角度为90°的时间内，线圈中产生的平均感应电动势；

(3)发电机输出的电流是10A时，发电机的输出功率。

23．有一交流发电机模型，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图所示，求：

(1)电动势的最大值和有效值；

(2)当t＝s时，电动势的瞬时值，并指出此时线圈相对于磁场的位置；

(3)已知线圈面积为16 cm2，共25匝，计算匀强磁场的磁感应强度。

参考答案

1．C

2．C

3．C

4．B

5．D

6．B

7．B

8．C

9．A

10．D

11．C

12．D

13．B

14．D

15．B

16．50    200    0.14   

17．直流    低频   

18．2400

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．

21．（1） （2）π2J（3）4N   

22．(1)；(2)；(3)2000W

23．(1)5 V，3.5 V；(2)5 V，线圈平面跟磁感线平行；(3)0.4 T