物理选择性必修 第二册3.2 交变电流的描述练习

【精编】物理沪科版选择性必修第二册第2节交变电流的描述-1优质练习

一．单项选择

1．如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为（　　）

A.  B.  C.  D.

2．如图所示，在铁芯P上绕着上下两个线圈a和b，匝数分别为n1=800和n2=200，上线圈a两端与u=100sin314tV的交流电源相连，将下线圈b两端接交流电压表，考虑到漏磁，则（　　）

A. 若上线圈输入正弦交变电流，下线圈可输出恒定电流

B. 若上线圈输入恒定电流，穿过下线圈的磁通量为零

C. 电压表读数不可能为25V

D. 电压表读数可能为25V

3．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

4．如图所示，单匝线框在匀强磁场中匀速转动，周期为 T，转轴 O1O2垂直于磁场方向，线框电阻为 2 Ω。若线框从图示位置转过 60°时感应电流的瞬时值为 1A。则下列说法正确的是（　 　）

A．线框匀速转动过程中消耗的电功率为 8W

B．线框中感应电流的有效值为 2A

C．线框在图示的位置磁通量变化率为零

D．从图示位置开始计时，在任意时刻穿过线框磁通量的表达式为（Wb）

5．在匀强磁场中，一个100匝的闭合短形金属线圈，绕于磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则（　　）

A. t=0时，线圈平面过中性面

B. t=1s时，线圈中的电流改变方向

C. t=1.5s时，线圈中的感应电动势最大

D. 一个周期内，线圈产生的热量为8π2

6．某一交变电流的电流变化如图所示，该交变电流的有效值为(     )

A. A B. 3.5A C. 5A D. 7A

7．如图所示的四个装置中，与发电机工作原理相同的是（　　）

A.  B.

C.  D.

8．如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈匝数为N．面积为S，转动的角速度为ω，转动过程中电路中的最大感应电动势为Em。下列选项正确的是（　 　）

A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，为NBS

B．从图（乙）位置时，磁通量的变化率最大，为NBSω

C．在图（丙）位置时，交流电表的读数为零

D．在图（丁）位置开始计时，线圈中感应电动势e随时间t变化的关系式为

9．对我国家用照明电，下列说法不正确的是（ 　　）

A．电压有效值为220V B．周期为0.02s

C．频率为50Hz D．1s内交流电流方向变化50次

10．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N．S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示，已知发电机线圈电阻为10Ω，外接一只阻值为100Ω的电阻，不计电路的其它电阻，则（　 　）

A．R两端电压为

B．线圈转速为3000r/min

C．0.015s时线圈平面与磁场方向垂直

D．电流表A的示数为A

11．一个单匝矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则（　　 ）

A．线框交变电动势的最大值为nπBS

B．线框交变电动势的有效值为nπBS

C．从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBS

D．感应电动势瞬时值为e=nπBSsin2nπt

12．一矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生的正弦交流电压u随时间t变化的关系如图所示．下列说法正确的是(　　)

A. 该交流电的频率为100Hz

B. t＝0时刻，线框平面与磁场方向平行

C. 用交流电压表测量该电压时示数为220V

D. 电压瞬时值表达式为u＝220sin 100πt(V)

13．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

14．将定值电阻R1=10Ω．R2=20Ω串联接在正弦交流电路中，通过电阻R2的电流i随时间t变化的情况如图所示，则（ 　　）

A．通过R1的电流有效值是1.2A

B．R1两端的电压有效值是18 V

C．通过R2的电流有效值是0.6A

D．R2两端电压的有效值是 30 V

15．关于正弦式交变电流的周期和频率，下列说法正确的是（　 　）

A．周期是0.15s   电流的峰值时10A

B．周期是0.2s   电流的峰值时10A

C．频率是5 Hz   电流的有效值是10A

D．频率是0.2Hz

参考答案与试题解析

1．【答案】B

【解析】

分析】

【详解】交流电的最大值和两条边到转轴的距离无关，为

因此有效值为

故选B。

2．【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．根据电磁感应原理，若上线圈输入正弦交变电流，下线圈可输出正弦交变电流，A错误；

B．若上线圈输入恒定电流，穿过下线圈的磁通量不变，但不为零，B错误；

CD．输入交流电的有效值为U1=100V，则若不考虑漏磁，则次级电压有效值

考虑到漏磁影响，则次级电压小于25V，即电压表读数小于25V，C正确，D错误。

故选C。

3．【答案】C

【解析】【来源】江苏省淮安市盱眙县都梁中学2020-2021学年高二（下）期中备考物理试题

A．电压表测量的是路端电压的有效值，故电压表的示数不为零，故A错误；

B．t=0.005 s时刻，线圈处于与中性面垂直的位置，通过线圈的磁通量最小，故B错误；

C．电路中电动势的有效值约为

根据

可知电路中电流的有效值为1.1 A，在1s内灯泡产生的焦耳热为

故C正确；

D．电动势的有效值为110 V，电路中电流的有效值

故D错误。

故选C。

4．【答案】D

【解析】【来源】湖北省鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟2020-2021学年高二（下）期中联考物理试题

B．从垂直中性面开始其瞬时表达式为

转过 60°时感应电流的瞬时值为 1A，则

有效值为

B错误；

A．线框匀速转动过程中消耗的电功率

A错误；

C．线圈在如图所示的电动势最大，线框在图示的位置磁通量变化率最大，C错误；

D．任意时刻穿过线圈的磁通量为

根据公式

感应电动势的最大值为

可得

故

D正确。

故选D。

5．【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．t=0时，磁通量为零，则线圈平面在与中性面垂直的位置，选项A错误；

B．t=1s时，线圈平面与中性面垂直，则线圈中的电流不改变方向，选项B错误；

C．t=1.5s时，线圈中磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最小，选项C错误；

D．因为

一个周期内，线圈产生的热量为

选项D正确。

故选D。

6．【答案】A

【解析】

【详解】设交流电电流的有效值为，周期为，电阻为，则有：，解得：，故选项A正确，B．C．D错误．

7．【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】发电机工作原理为闭合回路部分导线切割磁感线，产生感应电流，B图符合，A图为电动机原理，C图为表示通电导线周围存在磁场，D图为通电导线在磁场中受力运动，故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

8．【答案】D

【解析】【来源】2021届北京市朝阳区高三（下）第一次质量检测（一模）反馈物理试题

A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，为BS，故A错误；

B．从图（乙）位置时，磁通量的变化率最大

故

故B错误；

C．在图（丙）位置时，交流电表的读数不为零，是有效值，故C错误；

D．在图（丁）位置开始计时，初始感应电动势最大，故线圈中感应电动势e随时间t变化的关系式为，故D正确。

故选D。

9．【答案】D

【解析】【来源】新疆喀什地区疏勒县实验学校2020-2021学年高二（下）期中物理试题

我国家用照明电，电压有效值为220V，周期为0.02s，频率为50Hz，1s内交流电流方向变化100次，故ABC正确，不符合题意；D错误，符合题意。

故选D。

10．【答案】B

【解析】【来源】2021届四川省达州市普通高中高三（下）第二次诊断性测试理综物理试题

AD．电动势的有效值为

电路中的电流

则电流表A的示数为，R两端电压为

选项AD错误；

B．线圈转速为

选项B正确；

C．0.015s时感应电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行，选项C错误；

故选B。

11．【答案】B

【解析】

AD．线框交变电动势的最大值为

Em=BSω=2nπBS

产生的感应电动势瞬时值为

e=2nπBSsin 2nπt

故A．D错误；

B．该线框交变电动势的有效值为

E=nπBS

故B正确；

C．线框中的平均感应电动势为

E==4nBS

故C错误。

故选B。

12．【答案】C

【解析】

【详解】A．由u-t图象得到周期T=0.02s，f==50Hz，故A错误；

B．t=0时刻，e=0，线框平面与磁场方向垂直，故B错误；

C．据图象可知，电动势的峰值是Em=220V，则有效值为 220V，用交流电压表测量该电压时示数为220V，故C正确；

D．电压瞬时值表达式为u=Umsinωt=220sin100πt（V），故D错误。

故选C。

13．【答案】A

【解析】【来源】福建省莆田第七中学2020-2021学年高二（下）期中物理试题

根据最大值表达式

Em=NBωS=NB？2πn？S

可知，影响交流发电机产生的电动势的最大值的因素有线圈匝数N，线圈面积S以及转速n。

故选A。

14．【答案】C

【解析】【来源】吉林省吉林市江城中学2020-2021学年高二（下）4月物理试题

AC．R1．R2串连，电流相等，从图可以看出，通过R1．R2电流的有效值是

故A错误，C正确；

B．根据

得R1两端电压的有效值为

故B错误；

D． R2两端电压的有效值是

故D错误。

故选C。

15．【答案】B

【解析】【来源】吉林省吉林市江城中学2020-2021学年高二（下）4月物理试题

由图象知周期是T=0.2s，频率是

电流的峰值是Im=10A，电流有效值为

故选B。