高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册第3章 交变电流的产生与输送3.2 交变电流的描述同步训练题

【精挑】第2节交变电流的描述同步练习

一．填空题

1．如图所示，在B=0.5 T的匀强磁场中，有一个n=100匝的矩形线圈，边长L1=0.1 m，L2=0.2 m，线圈从图中位置开始绕中心轴OO′以角速度ω=100πrad/s逆时针方向匀速转动，则线圈中产生的感应电动势的最大值为        ，有效值为         ，当线圈转过1/4周过程中感应电动势的平均值为           ，线圈转过30°时感应电动势的瞬时值         

2．照明用正弦式电流的峰值为，周期为，可知该正弦式电流的频率为______ Hz，有效值为______

3．如图所示为一电流随时间变化的i-t图象。该电流的有效值为___________。

4．
匀速圆周运动的向心力公式：Fn=________．Fn=________．Fn=________．Fn=________；

5．一个面积为0.05m2的矩形线圈，共50匝，在磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，在0.05s的时间内线圈从与磁感线垂直的位置转过90°，在这段时间内线圈中的感应电动势的最大值Em=　    　V，有效值E=　     　V，平均值=　   　V．

6．
有两颗人造地球卫星，质量之比是m1︰m2＝6︰1，轨道半径之比是r1︰r2＝2︰1，则它们的向心加速度之比是a1︰a2＝________，所受向心力之比F1︰F2＝_________。

7．有一台使用交流电的洗衣机上标有额定电压为“220V”的字样，这“220V”指交流电电压的　       　（填“瞬时值”．“有效值”．“最大值”），洗衣机工作时消耗的电能　     　洗衣机发热产生的内能．（填“大于”．“等于”．“小于”）

8．一交流发电机产生的电动势为e=110cos50πt(V)，则该交流电电动势有效值为________V；该交流电的周期为________s？

9．
汽车在公路上行驶一般不打滑，轮子转一周，汽车向前行驶的距离等于车轮的周长。某国产轿车的车轮半径约为30cm，当该型号轿车在高速公路上行驶时，驾驶员面前的速率计的指针指在“120㎞/h”上，可估算出该车车轮的转速约为_____转/分。

10．照明用的正弦式电流的电压为220V，则它的有效值是　  　V，峰值是　   　V．

11．一正弦交流电的电动势随时间变化的规律如图所示，由图可知该交流电的频率为________Hz，电动势的有效值为________V.

12．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示？由图可知

1）该交流电的频率为___________Hz

2）该交流电的电压的有效值为___________V

3）若将该交流电压加在阻值R=100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是___________W

4）当电压的瞬时值为50V时，则线圈平面与中性面的夹角是____________度

13．如图所示为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，这种电流的周期是____秒，这个电流通过一个100Ω的电阻时， 在1秒内产生的热量为_____________焦。

14．一个阻值恒定的电阻，当两端加上10V的直流电压时测得它消耗的功率为P；当两端加上某一正弦交变电压时，测得它消耗的功率为．由此可知该交变电压的有效值为　   　 V，最大值为　    　 V．

15．
如图，靠摩擦传动做匀速转动的大．小两轮接触面互不打滑，大轮半径是小轮半径的2倍，A．B分别为大．小轮边缘上的点，C为大轮上一条半径的中点．则线速度之比vA∶vB＝__________，角速度之比ωA∶ωB＝__________，向心加速度之比aA∶aB__________．

16．如图所示，单匝矩形线框面积为，电阻为，处于水平方向匀强磁场中，磁感应强度为．线框可以绕着边以角速度匀速运动，当线框转至如图位置时为计时起点，

（1）线框中感应电动势的最大值__________．

（2）线框中感应电流的瞬时值表达式为__________．

（3）线框从此位置开始转过的过程中，通过线框的电量__________．

（4）一个周期内线框中产生的热量__________．

17．手机无线充电已经变为现实，原理就是电磁感应，如图(甲)，所以，充电板必须接交流电源，才能实现无线充电，图（乙）为正弦式交变电流的电压随时间变化的图象，此交变电源的频率是_________Hz；电压有效值是_______V。 

18．如图所示的交变电流的有效值______其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线

参考答案与试题解析

1．【答案】100πV     πV     200V      πV

【解析】

试题分析：根据感应电动势的最大值公式，匝数n=100，线圈的面积为S=L1L2，角速度ω=100πrad/s，代入公式得感应电动势V。矩形线圈产生的是正弦式交流电，有效值与最大值的关系是，代入数值计算可得V。当线圈转过1/4周转过，所用的时间，磁通量变化量为Wb，根据法拉第电磁感应定律感应电动势的平均值为V。线圈是从垂直于中性面位置开始计时的，感应电动势的瞬时表达式为，题意中线圈转过30°可以得出，代入瞬时表达式计算得V。

考点：本题考查了法拉第电磁感应定律和交变电流的四值

2．【答案】50220

【解析】【来源】山东省乐陵市第一中学2019届高三一轮复习：交变电流

【详解】

交流电的频率为；

正弦式交流电的有效值为.

【点睛】

本题主要考查了交流电的周期和频率间的关系，有效值和峰值间的关系

3．【答案】 ;

【解析】【来源】【全国百强校】辽宁省葫芦岛市第一高级中学2017-2018学年高二下学期期中拓展训练物理试题

【详解】

将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有
I02R？=I2RT
解得：I=I0；

【点睛】

有效值的定义：将交流与直流通过阻值相同的电阻，在相同时间内，产生的热量相同，交流电的电流有效值等于直流电的电流．

4．【答案】       

【解析】匀速圆周运动的向心力公式：Fn=．Fn=．Fn=．Fn=；

5．【答案】20π，，40

【解析】【考点】变压器的构造和原理．

【专题】定量思想；方程法；交流电专题．

【分析】由Em=NBSω可以求出感应电动势的最大值；有效值；由法拉第电磁感应定律可以求出平均感应电动势．

【解答】解：线圈转动的角速度为：

感应电动势的最大值为：

=20πV

感应电动势的有效值为：

感应电动势的平均值为：

=

故答案为：20π，，40

6．【答案】  1:4  3:2

【解析】卫星围绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力有:

两颗人造地球卫星，质量之比是m1︰m2＝6︰1，轨道半径之比是r1︰r2＝2︰1所以两者的向心力之比为F1︰F2＝3:2

根据万有引力提供向心力可得：

两颗人造地球卫星，轨道半径之比是r1︰r2＝2︰1，所以向心加速度之比是a1︰a2＝1:4

点睛：人造地球卫星的向心力由万有引力提供,则由公式可得出各量的表达式,则可得出各量间的比值.

7．【答案】有效值，小于

【解析】【考点】正弦式电流的最大值和有效值．周期和频率；电功．电功率

【分析】用电器上标注的额定值，都指的是有效值；洗衣机为非纯电阻电路，消耗的电能只有小部分转化为内能

【解答】解：一台使用交流电的电洗衣机上标有额定电压为“220V”的字样，电器额定值，都是指有效值，故这“220V”是指交流电压的有效值，

由于洗衣机为非纯电阻电路，消耗的电能只有小部分转化为内能，故洗衣机工作时消耗的电能大于洗衣机发热产生的内能

故答案为：有效值，小于

【点评】所有用电器标注的额定值都是有效值，电表测量的也都是有效值；只有电容器元件上的击穿电压是指最大值

8．【答案】    (1). ；    (2). 0.04

【解析】由题可知交流发电机产生的感应电动势的表达式为：，有效值为：，角速度为：，故周期为：。

9．【答案】

【解析】车匀速行驶，t时间路程为，车轮t时间的转过的圈数为，车轮上点转动的路程为，汽车在公路上行驶不打滑，故，联立解得： ，有： ．

10．【答案】220；220

【解析】

考点： 正弦式电流的最大值和有效值．周期和频率．

专题： 交流电专题．

分析： 知道一般情况下的电压和电流指的是它的有效值，对于正弦式交流电峰值即可完成此题．

解答： 解：照明用的正弦式电流的电压为220V，不特殊说明220v指的就是它的有效值，则它的有效值是220V；

正弦交流电峰值知它的峰值为是220V．

故答案为：220；220

点评： 此题只要知道一般情况下的电压和电流指的是它的有效值，对于正弦式交流电峰值与有效值之间关系即可．

11．【答案】    (1). 50    (2). 220

【解析】由图可知，频率为：，有效值为：。

12．【答案】25Hz    50V    50W    30°   

【解析】【来源】黑龙江省鸡东县第二中学2018-2019学年高二5月月考物理试卷

【详解】

（1）该交流电的周期T=0.04s，则频率为f=1/T=25Hz；

（2）该交流电的电压的最大值为100V，则有效值为；

（3）若将该交流电压加在阻值R=100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是

（4）瞬时值表达式，当电压的瞬时值为50V时，则线圈平面与中性面的夹角是30°.

13．【答案】0.02    100   

【解析】【来源】四川省攀枝花市第十五中学校2018-2019学年高二下学期期中考试物理试题

【详解】

由正弦电流的波形图可知，周期：T=0.02s；

设电流的有效值为I，则：，得：

在1秒内产生的热量为：Q=I2Rt=()2Rt＝×100×1J＝100J

14．【答案】7.1，10

【解析】【考点】交流的峰值．有效值以及它们的关系．

【专题】交流电专题．

【分析】根据电流的热效应求交流电的电压有效值，再根据峰值与有效值的关系求解．

【解答】解：根据电流的热效应：P=，，联立得：U=7.1V，最大值为U=10V．

故答案为：7.1，10

15．【答案】  1∶1  1∶2  1∶2

【解析】小两轮接触面互不打滑，知A．B两点具有相同的线速度.所以

根据 ，所以 根据 , 则A．B．向心速度大小之比为

故答案是：(1). 1∶1    (2). 1∶2    (3). 1∶2

点睛：靠摩擦传动做匀速转动的大．小两轮接触面互不打滑，知A．B两点具有相同的线速度，A．C共轴转动，则角速度相等．根据 ， ，可得出角速度和加速度的关系．

16．【答案】  （1）  （2）   （3）  （4）

【解析】【来源】陕西西安市新城区西安市第八十三中学2017-2018学年高二下期中物理试题

（1）感应电动势的最大值，Em=BSω
（2）当线框转至如图位置时为计时起点，即垂直于中性面计时，则有感应电动势的瞬时值e=Emcosωt=BSωcosωt；
因此感应电流的瞬时值表达式i=cosωt．
（2）因q=It，根据闭合电路欧姆定律I＝E/R
又
所以
（3）交流电的有效值

根据焦耳定律，则有一个周期内线框中产生的热量

点睛：本题是简单的交流发电机的原理，考查综合应用法拉第定律．欧姆定律．楞次定律．焦耳定律等电磁学规律分析实际问题的能力；注意计算电量时要用交流电的平均值，计算焦耳热时要用交流电的有效值．

17．【答案】50Hz    10V   

【解析】【来源】【市级联考】辽宁省鞍山市2018-2019学年高二下学期物理期中质量检测试题

【详解】

由图乙可知，此交变电源的周期为T=0.02s，频率是f=1/T=50Hz；电压有效值是。

18．【答案】

【解析】【来源】安徽省天长市第二中学2018-2019学年高二下学期期中考试物理试题

【详解】

取一个周期：设有效值为I，由电流的热效应求解：

则：

解得：A。