沪科版 (2019)3.2 交变电流的描述达标测试

【优选】物理沪科版选择性必修第二册第2节交变电流的描述-2练习

一．单项选择

1．某交流电源电压的瞬时值表达式为，下列判断正确的是（　　）

A. 该交流电压的频率为100Hz

B. 用电压表测该交流电压时，其示数为

C. 把标有“6V，2W”的小灯泡接在此电源上，小灯泡会被烧坏

D. 把标有“6V，1.0F”的电容器接在此电源上，电容器可能会被击穿

2．某矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生交流电，该交流电电动势瞬时值的表达式为，以下关于此装置及产生的交流电的说法中正确的是（　　 ）

A．时刻穿过线框的磁通量最小

B．电动势的有效值为

C．该交流电的周期为

D．若线框转速增大1倍，其他条件不变，则电动势瞬时值表达式：

3．小型交流发电机向灯泡供电的示意图如图所示。已知绕与匀强磁场垂直的轴匀速转动的线圈电阻为10Ω，外接的灯泡额定电压为20V，额定电流为0.2A，若发电机转子以50r/s的转速匀速转动时，灯泡正常发光，不计电路的其他电阻，则下列说法正确的是（　 　）

A．发电机产生的电动势的峰值为

B．每秒钟灯泡中的电流方向改变50次

C．1min内灯泡消耗480J的电能

D．从图示位置开始计时，灯泡两端的电压表达式为

4．一个按正弦规律变化的交变电流的图像如图所示，由图可知（　 　）

A．该交变电流的频率为0. 2Hz

B．该交变电流的有效值为20A

C．时刻，该交变电流大小与其有效值相等

D．该交变电流的瞬时值表达式为A

5．如图表示一交流电的电流随时间而变化的图象。给一阻值为3Ω接此交流电流，则该电阻的功率是（　　 ）

A．75W B．96W C．125W D．150W

6．如图所示为一交变电压u随时间t而变化的图像，用该交变电压给一个电阻值电热丝加热，则其一分钟内产生的热量为（ 　　）

A． B． C． D．

7．一个电热器接在10 V的直流电源上，消耗的功率是P；当把它接在一个正弦式交变电源上时，消耗的功率是，则该交变电压的峰值是

A. 5 V B. 12 V C. 7.1 V D. 10 V

8．如图甲所示为科技小制作的风力发电机简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式交变电流如图乙所示，则（　 　）

A．t=0.1s时穿过线圈的磁通量为零

B．磁铁的角速度为20π rad/s

C．风速减半时电流的表达式为i＝0.6sin（20πt）A

D．风速减半时线圈中电流的有效值为0.6A

9．两个完全相同的电热器分别通以如图甲．乙所示的交变电流，在相同时间内两电热器产生的热量之比Q甲：Q乙为（　 　）

A．1：2 B． C． D．2：1

10．如图所示，水平面内第二．三象限内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T。将一根电阻R=0.5Ω的均匀导线围成一个闭合线圈Oab，已知ab刚好为四分之一圆弧，Oa长0.1m，t=0时Oa与x轴重合。现让线圈从如图所示位置开始绕O点以角速度逆时针匀速转动。在一个周期内，下列说法中正确的是（ 　　）

A．通过线圈中电流的有效值为0.04A

B．Oa两端只有在线圈进入和穿出磁场两个过程中有电压

C．因为一个周期内穿过线圈的磁通量变化为零，所以线圈中电动势的有效值为零

D．因为一个周期内穿过线圈的磁通量变化为零，所以通过线圈某一横截面的电荷量为零

11．有一种自动温控加热装置，电阻丝接如图所示的正弦交流电后开始加热，当温度达到某一数值时，自动控制装置启动，使得负半周波形的电流不能通过电阻丝，从而进入保温状态。下列说法正确的是（　 　）

A．温控装置启动前，电阻丝两端的电压为V

B．温控装置启动前，通过电阻丝的交流电频率为0.5Hz

C．温控装置启动后，电阻丝两端的电压为110V

D．温控装置启动后，电阻丝两端的电压为V

12．如图所示，正方形线框abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动，转速ω=100rad/s，线框边长L=0.1m，匝数N=100，感应强度B=0.1T，图示位置线框平面与磁感线平行闭合回路中线框的电阻r=2Ω，外接电阻R=8Ω。则（　　）

A．图中所示的瞬间，线框处于中性面

B．转动过程中，穿过线框的磁通量最大值为0.1Wb

C．电压表读数为

D．通过电阻R电流的有效值为1A

13．在匀强磁场中，一个200匝的闭合矩形金属线圈，绕与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．0.5s时，线圈中的感应电动势为8πV

B．1. 0 s时，线圈中的电流改变方向

C．2.0s时，线圈中的电流为πA

D．一个周期内，线圈产生的热量为32π2J

14．将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　 　）

A．电路中交变电流的频率为50Hz

B．通过电阻的电流为A

C．电阻消耗的电功率为2.5W

D．用交流电压表测得电阻两端的电压是5V

15．如图甲所示，一正方形线框abcd绕ab轴在匀强磁场中匀速转动，ab边和磁场垂直，在ab间接一理想电流表，穿过线框的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。已知线框各边的电阻均为1Ω，则下列说法中正确的是（ 　　）

A．当线框平面与中性面夹角为60°时，线框中感应电动势的瞬时值为2V

B．1min内线框中产生的热量为120J

C．电流表的示数为1A

D．从图示位置转过90°角的过程中，通过电流表的电荷量为5×10-2C

参考答案与试题解析

1．【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．该交流电压的频率为

A错误；

B．该交流电压的有效值为

故用电压表测该交流电压时，其示数为6V，B错误；

C．把标有“6V，2W”的小灯泡接在此电源上，额定电压与交流电压的有效值相等，小灯泡能正常发光，C错误；

D．把标有“6V，1.0F”的电容器接在此电源上，交流电压的最大值超过电容的耐压值6V，电容器可能会被击穿，D正确。

故选D。

2．【答案】D

【解析】【来源】四川省乐山市十校2020-2021学年高二（下）期中联考物理试题

A．根据电动势瞬时值表达式可知，时刻，则有

说明此时线圈处于中性面，穿过线框的磁通量最大，选项A错误；

B．电动势的最大值为

则电动势的有效值为

选项B错误；

C．交流电的角速度为

则周期为

选项C错误；

D．若转速度增大1倍，则角速度增大1倍，根据知电动势的最大值也增大1倍，故电动势瞬时值表达式为

选项D正确；

故选D。

3．【答案】D

【解析】【来源】江西省抚州市黎川县第一中学2020-2021学年高二（下）期末物理试题

A．发电机产生的电动势的有效值为

发电机产生的电动势的峰值为，故A错误；

B．发电机转子以50r/s的转速匀速转动时，其周期为

线框每转一周，电流方向改变两次，每秒电流方向改变次数为100次，故B错误；

C．1min内灯泡消耗的电能为

故C错误；

D．因为电压的最大值为，角速度为

从图示位置开始计时，灯泡两端的电压表达式为

故D正确。

故选D。

4．【答案】D

【解析】【来源】宁夏银川市贺兰县景博中学2020-2021学年高二（下）期中考试物理试题

A．题中图象描述的是电流随时间的变化关系，周期为T=0.02s，故频率为

A错误；

B．由图可知，该交流电的峰值是20A，则有效值为

B错误；

D．角速度

交变电流瞬时值表达式

D正确；

C．时刻，电流

C错误。

故选D。

5．【答案】A

【解析】【来源】四川省达州市大竹中学2020-2021学年高二（下）3月物理试题

根据焦耳定律，在一个周期内产生的热量

因此产生热的功率

故选A。

6．【答案】C

【解析】【来源】2021届广西贵港市高三（上）12月联考理科综合试题

由图像可知，交流电的周期是；将交流电与直流电通过阻值都是R的电阻，设直流电压为U，则根据有效值的定义有

解得

该电压通过R一分钟产生的热量

故C正确，ABD错误。

故选C。

7．【答案】C

【解析】

【详解】当电热器接在10V的直流电源上时，有

当接到一正弦波形交流电源上时，设最大值为，则

联立解得

故选C。

8．【答案】B

【解析】【来源】2021届广东省佛山市石门中学高三（下）高考模拟物理试题

A．t＝0.1s时感应电流为零，感应电动势也为零，根据法拉第电磁感应定律可知磁通量的变化率为零，不是磁通量为零，故A错误；

B．由题图可知交变电流的周期T＝0.1s，则角速度

故B正确；

C．风速减半，转速减半，角速度

感应电流最大值减半，电流的表达式应为

故C错误；

D．根据正弦式交变电流的有效值与峰值的关系可知，风速加倍时线圈中电流的最大值为0.6A，有效值为，故D错误。

故选B。

9．【答案】D

【解析】【来源】陕西省渭南韩城市2020-2021学年高二（下）期末统考物理试题

甲图电流的有效值为，根据有效值的定义则有

解得

电热器产生的热量

乙图电流的有效值为，则有

电热器产生的热量

即

故选D。

10．【答案】D

【解析】【来源】2021届浙江省临海市新昌县高三（下）第二次选考模拟物理试题

AC．线圈进入和离开磁场过程中有感应电流，根据法拉第电磁感应定律得

线圈转动的周期为

所以电动势的有效值为

解得

所以电流的有效值为

AC错误；

B．线圈全部进入磁场后，两条半径均切割磁感线，所以均产生感应电动势，所以Oa两端依然存在电压。B错误；

D．因为一个周期内穿过线圈的磁通量变化为零，所以

即通过线圈某一横截面的电荷量为零。D正确。

故选D。

11．【答案】D

【解析】【来源】2021届广东省深圳市福田区红岭中学高三（下）5月第五次统一考试物理试题

A．温控装置启动前，电阻丝两端的电压为交变电流的有效值为

A错误；

B．通过电阻丝的交流电频率

B错误；

CD．温控装置启动后，交变电流的有效值为

解得

即温控装置启动后，电阻丝两端的电压为V，C错误，D正确。

故选D。

12．【答案】C

【解析】【来源】2021届广东省珠海市高三（下）二模物理试题

A．中性面与磁场方向垂直，则图中所示的瞬间，线框垂直于中性面。故A错误；

B．转动过程中，穿过线框的磁通量最大值为

故B错误；

C．线圈最大电动势为

有效电动势为

外电压为

即位电压表示数，故C正确；

D．通过电阻R电流的有效值为

故D错误。

故选C。

13．【答案】D

【解析】【来源】山西省太原市2020-2021学年高二（下）期中质量监测物理试题

A．0.5s时，线圈磁通量最大，则感应电动势为零，故A错误；

B．经过中性面磁通量最大，电流方向改变，所以1. 0 s时，线圈中的电流没有改变方向，故B错误；

CD．2.0s时，线圈中的电流最大，最大感应电流为

有效值

一个周期内，线圈产生的热量为

32π2J

故C错误D正确。

故选D。

14．【答案】C

【解析】【来源】贵州省贵阳市修文县北大新世纪贵阳实验学校2020-2021学年高二（下）6月物理试题

A．由图知周期为0.04s，则

故A错误；

B．电压最大值为5V，则有效值为

则电流为

故B错误；

C．电功率

故C正确；

D．电压表测量的为有效值，为，故D错误。

故选C。

15．【答案】B

【解析】【来源】四川省眉山市仁寿第一中学南校区2020-2021学年高二（下）5月第二次质量检测物理试题

A．由题意可知，线框转动过程产生正弦交流电，最大值为

瞬时值为

故当线框平面与中性面夹角为60°时，代入可得线框中感应电动势的瞬时值为，A错误；

B．电动势的有效值为

故1min内线框中产生的热量为

代入数据可得

Q=120J

B正确；

C．电流表的示数为

C错误；

D．从图示位置转过90°角的过程中，产生的平均感应电动势为

平均感应电流为

通过电流表的电荷量为

代入数据可得

q=5×10-3C

D错误。

故选B。