高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流2 交变电流的描述测试题

2　交变电流的描述

必备知识基础练

1.下列提到的电压或电流,不是指有效值的是(　　)

A.交流电压表的读数

B.保险丝熔断电流

C.电容器击穿电压

D.220 V交流电压

2.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动,产生的感应电动势e=220sin 100πt(V),则(　　)

A.交变电流的频率是100π Hz

B.t=0时,线圈位于中性面

C.交变电流的周期是0.02 s

D.t=0.05 s时,e有最大值

3.(2020海南卷)图甲、乙分别表示两种电流的波形,其中图乙所示电流按正弦规律变化,分别用I1和I2表示图甲和图乙表示的两电流的有效值,则(　　)

A.I1∶I2=2∶1

B.I1∶I2=1∶2

C.I1∶I2=1∶

D.I1∶I2=∶1

4.如图所示,两只阻值相同的电阻分别通以正弦波和方波电流,电流的最大值相等,则两只电阻产生的热功率的比是(　　)

A.1∶4 B.1∶2

C.1∶1 D.2∶1

5.(多选)(2021湖南长沙期中)有两支交变电流表达式分别是:u1=110sin(V),u2=220sin(V)。下列说法正确的是(　　)

A.它们的峰值相同

B.它们的周期相同

C.它们的相位差恒定

D.它们的变化步调一致

6.一电阻接一直流电源,通过4 A的电流时热功率为P,若换接一正弦式交流电源,它的热功率变为,则该交变电流的最大值为(　　)

A.4 A B.6 A

C.2 A D.4 A

7.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 Ω,若外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡,如图乙所示,则(　　)

A.电压表V的示数为220 V

B.电路中的电流方向每秒改变50次

C.灯泡实际消耗的功率为484 W

D.发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为24.2 J

关键能力提升练

8.(2021辽宁大连期中)图甲为一台小型发电机构造示意图,单匝线圈逆时针匀速转动,产生的交变电流随时间按正弦规律变化,其it图像如图乙所示,以下说法正确的是(　　)

A.线圈转动两周,电流的方向改变两次

B.从线圈经过图甲所示位置开始计时,则电动势e随时间变化的规律为e=Esin ωt(V)

C.在t=0.05 s到t=0.1 s时间内,穿过线圈的磁通量逐渐增大

D.若只将线圈的转速变为原来的2倍,则周期变为0.1 s

9.(多选)有一个电子元器件,当其两端电压高于100 V时导电,等于或低于100 V时不导电,若把这个电子元器件接到100 V、50 Hz的正弦交变电压上,这个电子元器件将(　　)

A.不导电

B.每秒导电50次

C.每秒导电100次

D.每秒电流方向改变100次

10.如图甲所示,调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的。现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电流上,经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时电压表的示数是(　　)

A.220 V 

B.156 V

C.110 V 

D.78 V

11.如图所示,abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈,绕对称轴OO'匀速转动,角速度为ω。空间中只有OO'左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。若闭合线圈的总电阻为R,则(　　)

A.线圈中电动势的有效值为NBL2ω

B.线圈中电流方向每秒钟改变次数为

C.在转动一圈的过程中,线圈中有一半时间没有电流

D.当线圈转到图中所处的位置时,穿过线圈的磁通量为NBL2

12.(多选)(2021贵州贵阳模拟)一浮桶式波浪发电灯塔的原理如图甲所示,浮桶内的磁体由支柱固定在暗礁上,内置线圈与R=15 Ω的灯泡相连,随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中,其运动速度v=0.8πsin πt(m/s)。浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分),其截面如图乙所示,匝数N=100的圆形线圈所在处辐射磁场的磁感应强度大小恒为B=0.2 T,线圈的直径D=0.4 m,总电阻r=1 Ω。取π2=10。则下列说法正确的是(　　)

A.线圈中产生电动势的瞬时值为e=64sin πt(V)

B.灯泡中电流的瞬时值为i=4sin πt(A)

C.灯泡两端电压的有效值为30 V

D.灯泡的电功率为240 W

答案：

1.C　电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值,故C正确。

2.BC　由瞬时值表达式知,感应电动势按正弦规律变化,所以t=0时,线圈位于中性面;角速度ω=100π rad/s,因ω=2πf,所以f= Hz=50 Hz;由T=得T= s=0.02 s;当t=0.05 s时,e=220sin 5π(V)=0,故B、C正确。

3.D　图甲所示的电流在一个周期内方向变化,大小不变,故图甲的电流有效值为I1=I0;图乙所示的电流为正弦式交变电流,其有效值为I2=,故I1∶I2=∶1,选项D正确。

4.B　设电流的最大值为Im,正弦波电流通过电阻在一个周期内产生的热量为Q正=RT,则P正=R;方波电流通过电阻在一个周期内产生的热量为Q方=RT,则P方=R,,B选项正确。

5.BC　u1代表的交变电流的电压峰值为110 V,角速度为ω==100π rad/s,则周期T=0.02 s,初相位为,u2代表的交变电流的电压峰值为220 V,角速度为ω==100π rad/s,周期T=0.02 s,初相位为,所以它们的峰值不同,周期相同,A错误,B正确;其相位差ΔΦ=为定值,C正确,D错误。

6.A　由P=I2R,R=,接交流电源时=I'2·R,故I'= A,Im=I'= A=4 A,故A正确。

7.D　电压表的示数为灯泡两端电压的有效值,由图像可知电动势的峰值Em=220 V,则其有效值E=220 V,灯泡两端电压U=IR=R=209 V,故A选项错误;由图像可知T=0.02 s,一个周期内电流方向改变2次,可知1 s内电流方向改变100次,故B选项错误;灯泡的实际功率P==459.8 W,C选项错误;电流的有效值I==2.2 A,发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为Q=I2rt=24.2 J,故D选项正确。

8.D　交变电流的方向在一个周期内改变两次,则线圈转动两圈,电流的方向改变4次,选项A错误;若从题图甲所示位置开始计时,即从垂直中性面位置开始计时,电动势e随时间变化的规律为e=Ecos ωt(V),选项B错误;在t=0.05 s到t=0.1 s时间内,电流逐渐增大,穿过线圈的磁通量逐渐减小,选项C错误;由题图乙所示it图像可知,电流的瞬时表达式可表示为i=Imcos ωt(A),则峰值为10 A,周期为0.2 s,转速n=5 r/s,当转速变为原来的2倍时,角速度变为原来的2倍,周期变为原来的一半,即周期变为0.1 s,选项D正确。

9.CD　电源电压100 V为有效值,则电源电压的最大值为100 V,在每个周期的0~内,有一段时间加在电子元器件上的电压大于100 V,电子元件导电,在每个周期的~T内,有一段时间加在电子元器件上的电压大于100 V,电子元件导电,即一个周期电子元件导电两次,而每秒有50个周期,故每秒导电100次,A、B错误,C正确;每秒有50个周期,每个周期内电流方向改变两次,故每秒电流方向改变100次,D正确。

10.B　虽然题图示电流不是正弦式交变电流,根据正弦式交变电流的图像对称性可知,只要有T的图线就满足最大值是有效值的倍,根据电流有效值定义有T=,解得U=110 V=156 V,故B正确。

11.B　线圈在转动过程中,除线圈平行磁场方向时始终有N条边在切割磁感线,因此线圈中始终有电流,故C错误;由于始终只有N条边在切割磁感线,因此线圈中电动势表达式为e=NBL2ωsin ωt,电动势有效值表达式为E=NBL2ω,故A错误;由ω=2πf,则f=,由此可知,线圈中电流方向每秒钟改变次,因此B正确;磁通量与平面相对应,与线圈匝数无关,因此D错误。

12.AB　线圈中产生电动势的瞬时值为e=NBlv=100×0.2×0.4π×0.8πsin πt(V)=64sin πt(V),A正确;灯泡的电流为I==4sin πt(A),B正确;灯泡两端电压的有效值为U==30 V,C错误;灯泡的电功率为P==120 W,D错误。