人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流2 交变电流的描述精品课后练习题

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3.2.1交变电流的描述  同步练习一、单选题1．（2021·浙江杭州市·高二期末）家庭电路中交流电压随时间变化的规律为u=220sin100πt V，则该电压的（　　）A．最大值是220V       B．有效值是220V      C．周期是100s       D．频率是100Hz【答案】B【解析】AB．根据交流电压随时间变化的瞬时电压表达式为u=220sin100t V，可知该电压的最大值为正弦交流电压的有效值为,故A错误，B正确；CD．根据瞬时表达式可知可得周期为频率为故CD错误；故选B。2．（2021·浙江衢州市·高二期末）如图是一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的正弦式交变电流的图象，由此图象可知这个交变电流的（　　）A．时与线圈串联的理想电流表示数为零B．交流电压瞬时值的表达式为C．时通过线圈的磁通量最大D．电流的方向每秒改变100次【答案】D【解析】A．时的瞬时电流为零，而理想电流表的示数为电流的有效值为，故A错误；B．根据图像可读得，最大电流为角速度为则电流的瞬时表达式为,故B错误；C．时瞬时电流最大，则磁通量的变化率最大，磁通量为零，故C错误；D．交流电的频率，即1s线圈转50圈，而每一圈电流的方向改变两次，则电流的方向每秒改变100次，故D正确；故选D。3．（2021·西藏·拉萨那曲高级中学高二期中）将交变电流加在阻值为10Ω的电阻两端，电路中电流的图象如图所示，由图可知（　　）A．用电流表测该电流其示数为10AB．用电流表测该电流其示数为7.07AC．电阻消耗的电功率为1000WD．该交变电流的瞬时值表达式为i＝10sin200πt（A）【答案】B【详解】AB．由图象可知交流电的电流最大值为10A，因此其有效值为电流表的示数为有效值，即7.07A，故A错误，B正确；C．电阻消耗的电功率为，故C错误；D．由图得所以该交流电流瞬时值表达式为，故D错误。故选B。4．（2021·浙江·高三阶段练习）如图所示为一电流通过一电子元件后的波形图（曲线部分为正弦交流电的一部分），则下列说法正确的是（　　）
A．这是一种交变电流 B．电流的变化周期为C．电流通过电阻时，电功率为 D．电流通过的电阻时，一个周期内流经电阻的电荷量大于【答案】D【详解】A．交变电流是指大小和方向随时间做周期变化的电流，图中电流方向未变，是直流，故A错误；B．电流的变化周期为，故B错误；C．电流通过电阻时，电功率为故C错误；D．根据i-t图像与t轴所围面积表示电荷量可知，电流通过的电阻时，一个周期内流经电阻的电荷量大于，故D正确。故选D。5．（2021·河南·洛宁县第一高级中学高二阶段练习）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．【答案】C【详解】根据有效值的定义可得解得ABD错误，C正确。故选C。6．（2021·陕西·宝鸡市陈仓区教育体育局教学研究室一模）如图甲所示是某小型交流发电机的示意图,两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A 为理想交流电流表,面积为 S=1 m2 的线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动,从图甲所示位置开始计时,产生的交变电流 i随时间t变化的图像如图乙所示,已知线圈的等效电阻R =10Ω,线圈的匝数N = 10,下列说法正确的是（　　）A．电流表的示数约为14.1AB．该交变电流的有效值是 AC．t=0.01s时,通过线圈的磁通量为零D．该磁场的磁感应强度大小T【答案】C【详解】AB．由题图乙可知，交变电流的最大值为由于交变电流表的示数为交变电流的有效值，所以有，AB错误；C．由题图乙可知，交变电流的周期为T=0.02s，所以在t=0.01s时，线圈中的交变电流值最大，即线圈平面与磁场方向平行，通过线圈的磁通量是零，C正确；D．线圈在磁场中的角速度为因此线圈中产生交流电动势的最大值为则有磁感应强度大小为D错误。故选C。7．（2021·浙江·萧山中学高三阶段练习）如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴以一定的转速匀速转动，通过电刷EF给外电阻R供电。在轴线右侧有一竖直向上的匀强磁场，左侧没有磁场。取线框处于中性面时开始计时，关于电流变化规律，以下图像中正确的是（　　）A．B．C．D．【答案】D【详解】由图可知，，穿过线圈的磁通量最大，此时感应有电流为零，设线圈的面积为S，线圈转动角速度为，则感应电流最大值为瞬时值为故D正确，ABC错误。故选D。8．（2021·安徽·高三阶段练习）如图所示为一小型交流发电机示意图。图中两磁极间的磁场可认为是匀强磁场，单匝矩形线圈绕对称轴OO′以角速度顺时针匀速转动，且通过滑环和电刷与定值电阻R、理想电流表形成闭合回路。已知电流表示数为I，线圈电阻不计。则下列说法正确的是（　　）
A．线圈转到图示位置时，AB边中的电流方向由B到AB．线圈转到图示位置时，穿过线圈的磁通量的变化率为零C．从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为D．从图示位置开始计时，线圈中产生的交变电压的瞬时值表达式为V【答案】D【详解】A．由右手定则知，线圈转到图示位置时，AB边中的电流方向由A到，故A错误；B．线圈转到图示位置时，线圈的位置垂直与中性面，线圈的磁通量为零，变化率最大，故B错误；C．公式线圈转过的时间为则公式中的指的是平均电流，而不是电流的有效值，故C错误；D．图示位置的感应电动势最大，为余弦变化，根据欧姆定律得则线圈中产生的交变电压的瞬时值表达式为V故D正确。故选D。9．（2021·山东淄博·高三阶段练习）现在市场上的调光台灯是用可控硅电子元件来实现调节的。如图为一个经过元件调节后加在电灯上的电压，在正弦交流电的每半个周期中都截去了前面的四分之一周期部分。已知交流电电压的最大值为UM，则现在加在电灯上的电压有效值是（　　）A． B． C． D．【答案】A【详解】设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量，利用有效值的定义解得故A正确，BCD错误。故选A。10．（2021·河南·高三阶段练习）如图所示是一台发电机的模型图，面积为0.01m2的正方形线圈从中性面开始以角速度绕轴匀速转动，线圈共100匝，总电阻为2Ω。线圈所在匀强磁场的磁感应强度大小B=T，外电路中理想二极管与电阻R串联，，电流表为理想电表。则下列说法正确的是（　　）A．电流表的示数为B．在一个周期内，电阻R上产生的热量为0.4JC．单匝线圈的AB边受到的安培力最大值为D．在一个周期内，外力对发电机做的功为1J【答案】B【详解】A．该线圈产生的电动势的最大值则产生感应电动势的有效值为则电流为极管的由于二单向导电性，结合有效值的定义得解得电流表的示数故A错误；B．电流的周期为在一个周期内，电阻R上产生的热量为故B正确；C．线圈中的最大电流为AB的长度为0.1m，则单匝线圈的最大安培力为故C错误；D．一个周期内电路中产生的热量为由能量守恒定律可知在一个周期内，外力对发电机做的功为，故D错误。故选B。二、多选题11．（2021·浙江高二期末）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，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）A．t=0.01s时穿过线框的磁通量最大B．该交变电动势的有效值为11VC．该交变电动势的瞬时值表达式e=22sin100πtVD．线框中的电流方向每秒钟改变100次【答案】ACD【解析】A．t=0.01s时感应电动势为零，此时穿过线框的磁通量最大，A正确；B．由于可知该交变电动势的有效值为22V，B错误；C．由图乙可知，该交变电动势的瞬时值表达式e=22sin100πtV，C正确；D．线圈每经过一次中性面，电流的方向改变一次，每一个周期改变两次，由于频率为50Hz，因此电流方向每秒钟改变100次，D正确。故选ACD。12．（2021·河北邢台·高二阶段练习）如图所示，一个面积为S的单匝矩形线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴顺时针（从上往下看）匀速转动，转动周期为T，从图示位置开始计时，电流方向以为正，下列说法正确的是（　　）
A．时刻穿过线框的磁通量最大B．线框中产生的电动势的有效值为C．时刻线框内产生的感应电流方向为D．线框中产生的电动势的瞬时值【答案】AC【详解】AB．依题意，时刻线框与磁场完全垂直，线框位于中性面，此时穿过线框的磁通量最大，产生的交流电为正弦交流电，根据法拉第电磁感应定律及有效值定义可得：线框中产生的电动势的有效值为故A正确，B错误；C．依题意，可知时刻，线框边转向纸面外且水平向左切割磁感线，线框边转向纸面内且水平向右切割磁感线，根据右手定则，可判断知感应电流方向仍然为，故C正确；D．依题意，可求得该正弦交流电瞬时值的表达式为故D错误。故选AC。13．（2021·浙江·高三专题练习）如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线OO′上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是（　　）
A．图示位置线圈中的感应电动势最大，为Em＝BL2ωB．从图示位置开始计时，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL2ωsin ωtC．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为【答案】BD【详解】A．题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；B．线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为Em＝ BL2ω故对应的瞬时值表达式为e＝ BL2ωsin ωtB正确；C．由公式q＝可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝C错误；D．电阻R上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量为Q＝ D正确。故选BD。14．（2021·广东北江实验学校高二阶段练习）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（　　）A．框内电流方向呈周期性变化 B．电动势的最大值为UmC．流过电阻的电荷量 D．电阻产生的焦耳热【答案】ABD【详解】A．根据图甲可知，金属框转动时会产生交流电，框内电流方向会发生周期性变化，A正确；B．根据图乙可知，电动势的最大值为Um，B正确；C．根据可知，金属框转动半周，磁通量的改变量为2BL2，通过电阻的电荷量为，转动一周流过电阻的电荷量为C错误；D．图乙等效为余弦式交流电，根据有效值交流电最大值为且联立可知D正确。故选ABD。