鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第2节 交变电流的产生练习

3.2交变电流的产生同步练习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．对于正弦式电流，i=20sin100πt，(t的单位是s，i的单位是A)，下述正确的是（     ）

A．该交流电的有效值是20A B．该交流电的频率是100Hz

C．该交流电的周期是0.02s D．该交变电流方向在1s内变化50次

2．收录机等小型家用电器所用的稳压电源，是将220V的正弦交流电变为稳定的直流电的装置，其中的关键部分是整流电路．有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化），则该脉动直流电电流的有效值为（          )

A．4A B．4 A C．2A D．2 A

3．如图所示，一矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如u-t图中的正弦曲线所示，则下列说法正确的是（　　）

A．t=0时刻，穿过线圈平面的磁通量最小

B．t=3×10-2s时刻，穿过线圈平面的磁通量变化率最小

C．线圈在磁场中转动的角速度为50πrad/s

D．线圈中感应电动势的表达式为

4．如图的电路,一灯泡和一可变电容器串联,下列说法正确的是(       )

A．a、b端接稳恒直流电,灯泡发光

B．a、b端接交变电流,灯泡不亮

C．a、b端接交变电流, 灯泡发光,且将电容器电容减小时,灯泡亮度增大

D．a、b端接交变电流,灯泡发光,在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率,灯泡亮度增大

5．如图所示，磁感应强度为B的磁场均匀分布，一单匝线框abcd面积为S，在cd边上接有一电容器，现把线框以cd为轴，从上往下看沿顺时针方向以角速度ω旋转180°到虚线位置，在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．电容器两极板间电压随时间变化关系为U=BSωsinωt

B．电容器上极板先带正电，后带负电

C．电流方向始终是由a流向c

D．若把线框匀速平移到虚线处，过程中电容器不带电

6．如图所示表示一交变电流随时间变化的图象，其中，从t＝0开始的每个T/2时间内的图象均为半个周期的正弦曲线．则此交变电流的有效值：

A．A B．A C．3 A D．7A

7．如图所示，开关闭合后，电路中两个灯泡的亮暗情况是（ ）

A．A灯亮、B灯不亮 B．A灯不亮、B灯亮

C．A、B灯均亮 D．A、B灯均不亮

8．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．接交流时灯泡更亮些

B．接直流和接交流灯泡一样亮

C．线圈对直流和交流的阻碍作用相同

D．线圈对交流的阻碍作用更大

9．如图所示，一多匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈电阻r=1.0 Ω，外电路电阻R=9.0Ω。当线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生的电动势e=20sin10πt（V）。闭合开关S，下列说法正确的是（　　）

A．线圈转到图示位置时电路中的电流最大

B．该交变电流的频率为10Hz

C．电路中理想交流电流表的示数为2.0A

D．外接电阻R所消耗的电功率为18W

10．一交变电压随时间变化的图像如图甲所示，每个周期内前二分之一周期的电压按正弦规律变化、后二分之一周期的电压恒定。若电路如图乙所示，电路中额定电压为50V的灯泡L正常发光，两个电表均为理想电表，已知定值电阻，则下列说法确的是（　　）

A．理想电压表的示数为60V

B．理想电流表的示数为5A

C．灯泡消耗的电功率为50W

D．定值电阻R在2min内产生的热量为2400J

11．两个完全相同的电热器，分别通以如图甲、乙所示的交变电流，则在一段相同且较长时间内，它们的发热量之比等于（　　）

A．4：1 B．2：1 C．1：2 D．1：1

12．如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（　　）

A． B． C． D．

13．一闭合单匝矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动。已知线框的电阻为R，穿过线框的磁通量随时间的变化图象如图所示，则（     ）

A．时线框产生的感应电动势最大

B．时线框平面与磁场垂直

C．时穿过线框平面的磁通量的变化率为

D．线框中产生的电功率为

14．某电路两端的电压随时间变化的关系如图所示，该电压的有效值为（　　）

A． B． C． D．

15．关于电感和电容对交流电的作用，下列说法正确（　　）

A．“隔直通交”是电容的作用 B．“通低频，阻高频”是电容的作用

C．“隔直通交”是电感的作用 D．“阻低频，通高频”是电感的作用

二、填空题（共4题）

16．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌的共享单车，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为S=0.001m2，共有N=100匝，线圈总电阻r=1Ω，线圈处于磁感应强度大小为B=T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时保持与外电路电阻R=9Ω连接，不计电流表内阻。在外力作用下线圈以ω=10πrad/s的角速度匀速转动时，从图中位置开始计时，电动势的瞬时表达式为____________________V；交流电流表的示数为_________A；线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量q为______C；线圈转动一圈外力所做的功为_________J。

17．如图所示表示的是交流电的电流随时间变化的图像，负方向为正弦图像的一部分，则此交流电的电流的有效值是_______A．

18．如图是一电热水壶的铭牌，由铭牌可知，该电热水壶在额定电压下工作时，所使用的交流电压的最大值为_____V，交流电的周期为_____s．

19．如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流计相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直．摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积S＝2 m2，转动角速度   rad/s，用电流计测得电路中电流I＝40 μA，电路总电阻R＝10 Ω，g取10 m/s2， ＝2.25，则该处地磁场的磁感应强度B=_______;从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转过四分之一周的过程中，通过电流计的电荷量q=______；求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热Q=________

三、综合题（共4题）

20．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4Ω。求：

（1）转动过程中线圈中感应电动势的最大值；

（2）从图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始感应电动势的瞬时值表达式；

（3）由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值；

（4）线圈从开始计时经s时线圈中的感应电流的瞬时值；

（5）外电路R两端电压的瞬时值表达式。

21．如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab＝0.25 m，宽度bc＝0.20 m，共有n＝100匝，总电阻r＝1.0 Ω，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动。线圈处于磁感应强度B＝T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个额定电压为U=3.0V的灯泡。当线圈以角速度=7.2rad/s匀速转动时，小灯泡恰好能正常发光。求：

（1）线圈转动时产生的感应电动势的最大值；

（2）若从线圈转到与磁场垂直的位置开始计时，试写出感应电动势瞬时值的表达式；

（3）小灯泡的额定功率；

（4）线圈以上述角速度转动一周过程中发电机产生的电能。

22．如图所示，匀强磁场的磁感应强度，边长的正方形线圈abcd共50匝，线圈电阻，线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度，外电路电阻。求：

(1)转动过程中感应电动势的最大值。

(2)由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°角时的瞬时感应电动势。

(3)由图示位置转过30°角的过程中产生的平均感应电动势。

(4)交变电压表的示数。

(5)线圈转动一周外力做的功。

23．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n、电阻r．线圈两端的电流环与电阻R连接，电阻R，与R并联的电压表为理想电压表．在t时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化．取计算．求：

（1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；

（2）从线框经过图示位置开始计时，写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式；

（3）电路中电压表的示数．

参考答案：

1．C

2．A

3．C

4．D

5．A

6．B

7．A

8．D

9．D

10．A

11．B

12．D

13．C

14．C

15．A

16．          0.2          0.08

17．

18．          0.02

19．     2×10-5T     4×10-6C     7.2×10-9J

20．（1）2V；（2）e＝2cos 2πt （V）；（3）A；（4）A；（5）uR＝cos 2πt（V）

21．（1）；（2）；（3）；（4）

22．(1)6V；(2)2V；(3)3.82V；(4)2.26V；(5)5.024J

23．(1) 200V；(2) e=200cos100t(V)；(3) 90V．