高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 认识交变电流测试题

3.1认识交变电流 同步练习（解析版）

1．如图甲所示，在匀强磁场中，有一匝数为N、总电阻为r的矩形线圈绕轴以角速度匀速转动，线圈通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，则下列说法中正确的是（　　）

A．时刻，穿过线圈的磁通量为0

B．时刻，穿过线圈的磁通量变化率为

C．从时刻到时刻这段时间内通过电阻R的电荷量为

D．电流表的示数为

2．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A．时，线框平面与磁感线相互平行

B．时，穿过线框的磁通量最大

C．当电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面夹角为45°

D．线框中的感应电流方向每秒钟改变50次

3．如图甲所示为一种调光台灯的电路示意图，它通过双向可控硅电子元件实现了无级调节亮度。给该台灯接220 V的正弦式交变电流后加在灯管两端的电压为如图乙所示的周期性电压每个周期的前半部分为一正弦函数完整波形的前段，则此时交流电压表的示数为（　　）

A．220 V B．110 V C．  V D．  V

4．如图所示，小型旋转电枢式交流发电机中矩形线圈的电阻r＝1 Ω，匝数为10匝，线圈处在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电路连接，电路中电表为理想电表，滑动变阻器R的最大阻值为4 Ω，滑片P位于滑动变阻器的中点，线圈的转速为10 r/s，闭合开关S，电压表的示数为4 V，电流表的示数为0.5 A，则下列说法正确的是（　　）

A．从图示开始，线圈中产生的电动势瞬时值表达式为e＝cos 20πt（V）

B．灯泡消耗的功率为2 W

C．线圈转动过程中，通过线圈的最大磁通量约为0.01 Wb

D．滑动变阻器的滑片向左移，电压表、电流表的示数均变小

5．如图所示，直线MN右侧有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，有一个单匝、电阻为R、边长为L的导线框一半处于匀强磁场中，t＝0时刻，框面与磁场垂直，现让线框以MN为轴匀速转动，转速为n，则通过线框的感应电流的有效值为（　　）

A． B． C． D．

6．如图所示为一台小型发电机构造示意图，图示时刻线圈平面和磁感线平行。线圈匝数为N，电阻为r，理想电压表与外接电阻R并联。当线圈绕OO'轴以角速度ω匀速转动时，电压表的示数为U。则（　　）

A．穿过线圈的磁通量的最大值为

B．从图示位置开始计时，电动势的表达式为

C．线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量为

D．线圈转动一圈，发电机提供的电能为

7．如图所示，一导体圆环位于纸面内，为圆心。环内两个圆心角为90°的扇形区域（半径）中有方向相反且与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度。长为的导体杆可绕转动，电阻为，端通过滑动触点与圆环接触良好。在圆心和圆环间连有电阻。杆以角速度逆时针匀速转动，时恰好在图示位置，圆环的电阻忽略不计，则杆从开始转动一周的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．所产生电流为直流电

B．时通过的电流方向为到

C．时通过的电流大小为

D．电阻的电功率为

8．把220 V的正弦式电流接在440电阻两端，则该电阻的电流峰值（　　）

A．0.5 A B．0.5 A C．2 A D． A

9．两个完全相同的闭合线圈甲和乙电阻均为，匝数均为10。将它们分别放在变化的磁场中，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图甲、乙所示，其中图甲按正弦规律变化，图乙线性变化，则下列说法正确的是（　　）

A．甲线圈中产生的感应电动势为

B．乙线圈中感应电流的有效值为10 A

C．0〜4 s内甲、乙两线圈中产生的热量之比为

D．一个周期内甲线圈中的电流方向改变三次

10．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为，则下列说法正确的是（　　）

A．时，线圈平面位于中性面

B．时，穿过线圈的磁通量为零

C．时，磁通量变化率最大

D．时，e达到峰值

11．电阻为的单匝闭合金属线框，在匀强磁场中绕着与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示。下列判断不正确的是（　　）

A．时刻线框平面处于垂直中性面位置

B．穿过线框的磁通量最大为

C．线框转一周产生的热量为

D．从到的过程中，线框的平均感应电动势为

12．某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有（　　）

A．最大值是 B．频率是100Hz C．有效值是 D．周期是0.2s

13．图1和图2是教材中演示电感器对交变电流的阻碍作用的两个电路图。把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，如图1所示，再把它们接到交流电源上，如图2所示。取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，观察比较两种情况下电路稳定时灯泡的亮度。下列叙述正确的是（　　）

A．因为直流电源的电压与交流电压的有效值相等，所以两个电路图中的灯泡一样亮

B．因为直流电源的电压小于交流电压的峰值，所以图2中的灯泡更亮一些

C．对于图2，调高电源频率后，小灯泡将会变亮

D．对于图2，将线圈中的铁芯拔出后，小灯泡将会变亮

14．如图甲所示，标有“220 V　40 W”的灯泡和标有“20 μF　320 V”的电容器并联到交流电源上，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＝时刻，V的示数为零           B．灯泡恰好正常发光

C．电容器不可能被击穿                D．V的示数保持110V不变

15．如图所示，abcd是一个矩形金属框，ab边长0.3m，ad边长0.2m，是其对称轴，上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度T。金属框ad边的阻值为0.2，bc边阻值为0.4。金属框在外力作用下绕以角速度rad/s匀速转动，s时刻ad边速度方向垂直纸面向外。不计其它电阻，下列说法中正确的是（　　）

A．金属框中不能产生正弦式交变电流

B．金属框在转动过程中产生的最大感应电流为1A

C．s时刻，bc边两端电压V

D．金属框ad边的焦耳热功率为0.1W

16．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝矩形线圈的周期为。转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为。那么（　　）

A．任意时刻线圈中的电动势为

B．线圈中电流的有效值为

C．线圈消耗的电功率为

D．任意时刻穿过线圈的磁通量为

17．如图所示，ab=25cm，ad=20cm，匝数为50匝的矩形线圈。线圈总电阻 r=1Ω 外电路电阻R =9Ω 。磁感应强度B=0.4T。线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度50rad/s匀速转动，开始时，线框平面与磁感线平行。则：（　　）

A．从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式

B．1min内R上消耗的电能6750J

C．当从该位置转过60°时，电阻R上的瞬时电功率是56.25W

D．线圈由如图位置转过90°的过程中，通过R的电量为C

18．关于交变电流的有效值U和最大值Um，下列说法正确的是（　　）

A．任何形式的交流电压的有效值都是U=

B．正弦式交变电流具有U=的关系

C．照明电压220V和动力电压380V指的都是有效值

D．交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值

19．如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，A、B两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮；当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（　　）

A．与甲灯串联的元件X是电容器

B．与乙灯串联的元件Y是电容器

C．与甲灯串联的元件X是电感线圈

D．与乙灯串联的元件Y是电感线圈

 参考答案

1．B

【详解】

A．时刻，感应电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；

B．时刻，根据

可知穿过线圈的磁通量变化率为

选项B正确；

C．从时刻到时刻这段时间内线圈转过，则通过电阻R的电荷量为

选项C错误；

D．电流表的示数为

选项D错误。

故选B。

2．C

【详解】

A. 时，感应电动势为零，则线框平面与磁感线相互垂直，A错误；

B. 时，感应电动势最大，则穿过线框的磁通量最小，B错误；

C. 根据瞬时值表达式

当电动势瞬时值为22V时

即线圈平面与中性面夹角为45°，C正确；

D. 因为

在一个周期内电流方向改变2次，可知线框中的感应电流方向每秒钟改变100次，D错误。

故选C。

3．B

【详解】

根据有效值定义有

·＝

解得

U＝110 V

ACD错误，B正确。

故选B。

4．C

【详解】

A．由题可知，电源的电动势有效值

E＝U＋Ir＝4 V＋0.5×1 V＝4.5 V

电动势最大值

Em＝E＝V

从图示位置开始计时，线圈中产生的电动势瞬时值表达式为

e＝Emcos 2πnt＝cos 20πt（V）

故A错误；

B．滑动变阻器两端的电压为

UR＝IR＝0.5×2 V＝1 V

因此灯泡两端的电压

UL＝U－UR＝4 V－1 V＝3 V

灯泡消耗的功率为

P＝ULI＝1.5 W

故B错误；

C．由

Em＝NBSω＝NBS·2πn

Φm＝BS

得，通过线圈的最大磁通量

Φm＝＝Wb≈0.01 Wb

故C正确；

D．滑动变阻器的滑片向左移时，其接入电路的电阻变大，电路中电流减小，电流表的示数减小，电源的内电压减小，输出电压增大，则电压表示数增大，故D错误。

故选C。

5．D

【详解】

线框总有一半在磁场中，若规定通过线框逆时针方向的电流方向为正，线框中产生的感应电流如图所示，峰值为

根据有效值与峰值间的关系可得感应电流的有效值为

故选D。

6．D

【详解】

A．线圈中的感应电动势的最大值

联立可得

故A错误；

B．从图示位置开始计时，电动势的表达式为

故B错误；

C．线圈从图示位置转过90°的过程中感应电动势的平均值为

电流的平均值

通过电阻R的电荷量为

故C错误；

D．线圈的感应电动势的有效值为

线圈转动一圈，发电机提供的电能为

故D正确。

故选D。

7．C

【详解】

A．两处磁场方向相反，所以电流方向相反，产生交流电，A错误；

B．时导体棒转过的角度为

导体棒在垂直纸面向里的磁场中，所以根据右手定则知通过的电流方向为到，B错误；

C．感应电动势为

所以电流为

C正确；

D．根据有效值的定义得

解得

所以电阻的电功率为

D错误。

故选C。

8．B

【详解】

由欧姆定律得电流的有效值

正弦式交变电流的峰值为有效值的倍，故电流的峰值为，故B正确，ACD错误。

故选B。

9．C

【详解】

AD．图甲按正弦规律变化，甲线圈产生的感应电动势按余弦规律变化，由

可知甲线圈产生的感应电动势为

因此一个周期内甲线圈中的电流方向改变两次，A、D错误；

B．乙线圈中的磁通量线性变化，则时间内和时间内电动势

在时间内电动势

因此电流的有效值满足

代入数据得

B错误；

C．甲线圈中电流的有效值为

因此0〜4 s内甲线圈中产生的热量为

0〜4s内乙线圈中产生的热量为

故

C正确。

故选C。

10．A

【详解】

ABC．时，感应电动势为零，磁通量变化率为零，此时线圈平面位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项A正确，BC错误；

D．时

选项D错误。

故选A。

11．D

【详解】

A．由图可知时刻感应电动势最大，此时线圈所在平面与中性面垂直，故A正确，不符合题意；

B．当感应电动势等于零时，穿过线框回路的磁通量最大，且由得

故B正确，不符合题意；

C．转动一周的发热量

故C正确，不符合题意；

D．从到时刻的平均感应电动势为

故D错误，符合题意。

故选D。

12．C

【详解】

A．此交流电电动势的最大值为50V，故A错误；

B．频率为

故B错误；

C．有效值为

故C正确；

D．周期为

故D错误。

故选C。

13．D

【详解】

ABC．接交流电时，由于电感的阻碍作用，所以图2中的灯泡更暗，交流电的频率越大，阻碍作用越大，故ABC错误；

D．对于图2，将线圈中的铁芯拔出后，电感线圈的电感减小，阻碍作用减弱，故小灯泡将会变亮，故D正确。

故选D。

14．BC

【详解】

AD．电压表V的示数是电压的有效值，由图乙可知，电压表示数

U＝V＝220 V

故A、D错误；

B．电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡恰好正常发光，B正确；

C．由图乙可知，电压的峰值

Um＝220V≈311 V

小于电容器的耐压值，故电容器不可能被击穿，C正确。

故选BC。

15．BCD

【详解】

AB．金属框在转动过程中产生的瞬时感应电动势为

最大电流为

故A错误，B正确；

C．周期为

s时刻，ad边切割磁感线，则

则bc边两端电压

故C正确；

D．金属框ad边的焦耳热功率为

故D正确。

故选BCD。

16．CD

【详解】

A．任意时刻线圈中的电动势为

线圈转过时，感应电流为

解得

所以任意时刻线圈中的电动势为

A错误；

B．线圈中电流的有效值为

B错误；

C．线圈消耗的电功率为

C正确；

D．感应电动势的最大值为

解得

任意时刻穿过线圈的磁通量为

D正确。

故选CD。

17．BC

【详解】

A．感应电动势的最大值为

感应电动势的瞬时值表达式为

A错误；

B．电动势的有效值为

由闭合电路欧姆定律可得，回路电流有效值为

1min内R上消耗的电能为

B正确；

C．当从该位置转过时，即历时，代入A解析中的表达式可得瞬时电动势为

电阻R上的瞬时电功率是

C正确；

D．线圈由如图位置转过90°的过程中，产生的平均感应电动势为

平均感应电流为

通过R的电荷量为

联立可得

D错误。

故选BC。

18．BC

【详解】

AB．只有正弦交流电具有，对于其他交流电的有效值根据通过相等的电阻在相等的时间内产生的热量相等原理计算，故A错误，B正确；

CD．交流电表里的示数为有效值，照明电压220V，动力电压380V指的都是有效值，故C正确，D错误。

故选BC。

19．BC

【详解】

BD．A、B两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮，由电容器“通交隔直”的特点可知，与乙灯串联的元件Y是电容器，B正确，D错误；

AC．当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，由电感线圈“通直流，阻交流”的特点可知，与甲灯串联的元件X是电感线圈，A错误，C正确。

故选BC。