物理选择性必修 第二册2 交变电流的描述测试题

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\l "_Tc11288" 二、 【四值问题知识点梳理】 PAGEREF _Tc11288 \h 2
\l "_Tc28094" 三、 【感抗和容抗知识点梳理】 PAGEREF _Tc28094 \h 9
【周期和频率知识点梳理】
1．周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．在交变电流的图像中，一个完整的正弦波形对应的时间为一个周期T.
2．频率(f)：周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数．
3．周期和频率的关系：T＝eq \f(1,f)或f＝eq \f(1,T)，如图为我国照明电路的u－t图像，则交流电的周期T＝0.02 s，频率f＝50 Hz.
4．角速度与周期、频率的关系：ω＝eq \f(2π,T)＝2πf.
5．交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n有关．ω(n)越大，周期越短，频率越高，其关系为T＝eq \f(2π,ω)，ω＝eq \f(2π,T)＝2πf＝2πn.
【周期和频率举一反三练习】
1．（多选）关于交变电流的周期和频率，下列说法正确的是（ ）
A．正弦式交变电流连续两次出现正向最大值的时间间隔等于周期
B．50Hz的交变电流，其周期为0.05s
C．频率为50Hz的交变电流，1s内方向变化100次
D．频率为50Hz的交变电流，1s内方向变化50次
2．发电机与电动机的结构非常相似。图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接一只电阻为的灯泡，不计电路的其他电阻，则（ ）
A．时线圈平面与中性面垂直B．每秒内电流方向改变100次
C．产生交变电流的周期为D．线圈的转速为
3．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势（V），则以下说法正确的是（ ）
A．交变电流的频率是B．交变电流的周期是0.01s
C．时，线圈位于中性面D．时，e有最大值
4．由交流电动势的瞬时值表达式，可知（ ）
A．此交流电的频率是
B．此交流电的周期是
C．当时，此交流电动势有最大值
D．当时，产生此交流电的线圈平面与中性面重合
【四值问题知识点梳理】
1．峰值：
(1)交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值．若将交流电接入纯电阻电路中，则电路中的电流及外电阻两端的电压的最大值分别为Im＝eq \f(Em,R＋r)，Um＝ImR.
(2)电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿．
2．有效值：确定交变电流有效值的依据是电流的热效应．让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值．
(1)在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系
E＝eq \f(Em,\r(2))＝0.707Em，U＝eq \f(Um,\r(2))＝0.707Um，I＝eq \f(Im,\r(2))＝0.707Im
(2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解．先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示，即Q＝I2RT或Q＝eq \f(U2,R)T，最后代入数据求解有效值．
3．有效值的理解
(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值．
(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值．
(3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值．
(4)没有特别加以说明的，是指有效值．
(5)“交流的最大值是有效值的eq \r(2)倍”仅适用于正(余)弦式交变电流．
4．有效值的计算
(1)公式法：利用E＝eq \f(Em,\r(2))、U＝eq \f(Um,\r(2))、I＝eq \f(Im,\r(2)) 计算，只适用于正(余)弦式交变电流．
(2)利用有效值的定义计算(非正弦式电流)：计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍．
(3)利用能量关系：当有电能和其他形式的能量转化时，可利用能量的转化和守恒定律来求有效值．
5．有效值求解的三点注意
(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解．
(2)利用两类公式Q＝I2Rt和Q＝eq \f(U2,R)t可分别求得电流有效值和电压有效值．
(3)若图像部分是正弦式交变电流，其中的从零(或最大值)开始的eq \f(1,4)周期整数倍的部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系Im＝eq \r(2)I、Um＝eq \r(2)U求解．
6．几种典型电流的有效值
7．对交变电流“四值”的理解和应用
8、正弦式交变电流的公式和图像
①正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况．若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是正弦曲线．
②若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u＝Umsin eq \f(2π,Τ)t，i＝Imsin eq \f(2π,T)t.
【四值问题举一反三练习】
5．小明家新买一台电视机，他看到的电视机铭牌如图所示，其中“额定电压：220V~”指的是交流电压的（ ）
A．有效值B．瞬时值C．平均值D．最大值
6．如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（ ）
A．B．C．D．
7．A、B是两个完全相同的电热器，当A通以图甲所示的方波式交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流时，A、B的发热功率相等。则IA：IB为（ ）
A．5：4B．4：5C．D．
8．如图所示，图甲整个空间均有磁场，图乙磁场只分布在边左侧。匀强磁场磁感应强度均为B，单匝线圈面积均为S，均绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，则图甲和图乙两种转动方式产生感应电动势的有效值之比为（ ）
A．B．C．D．
9．电流随时间变化的规律如图所示，每个周期的前半个周期电流随时间按照正弦形式的规律变化，后半个周期的电流为0，已知电流的最大值为I。则在0〜T过程中的平均电流（ ）
A．I0B．C．D．
10．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴OO′匀速转动，如图甲所示。产生的交变电流i随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．t = 0时，线框中磁通量的变化率为零
B．t = 0.01 s时，穿过线框的磁通量最大
C．线框旋转的角速度大小为
D．若线框的电阻为0.4 Ω，则线框的热功率为5W
11．一只低压教学电源输出的交变电压瞬时值，关于该电源的规格和使用，以下说法正确的是（ ）
A．这只电源的交变电压的周期是0.01s
B．这只电源在t＝0.01s时电压达到最大值
C．这只电源可以使“10V，2W”的灯泡正常发光
D．“8V、”电容器能接在该电源上
12．如图所示，虚线左侧有范围足够大、方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一边长为L的单匝正方形导线框的总电阻为R．现使导线框以对角线为转轴以角速度匀速转动．求：
（1）从图示位置（线框平面垂直于磁场方向）开始计时，时间内导线框中平均感应电动势的大小和通过导线截面的电荷量；
（2）此线框的发热功率。

13．近几年，各大知名手机品牌纷纷推出无线充电功能。无线充电最大的便利是无需插拔数据线，一放即充。如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为匝，电阻，在它的两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律满足正弦曲线关系如图乙所示，设磁场竖直向上为正。则（ ）
A．受电线圈中产生的电动势最大值为
B．在时，端电势高于端
C．从到时间内，通过电阻的电荷量为
D．在一个周期内，电路中产生的热量
14．如图所示，纸面内有一“凹”字形单匝金属线框组成闭合回路，置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框的总电阻为 R， 边长如图所示。 线框绕ab轴做角速度为ω的匀速圆周运动。则从图示位置（ ）
A．转动 90°时回路中电流方向发生改变
B．转动 180°的过程中通过导线截面的电荷量为零
C．转动90°时回路中感应电动势大小为3BL2ω
D．转动 180°过程中线框产生的焦耳热为
15．（多选）如图所示，一矩形金属线圈面积为S、匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁场的固定轴匀速转动，则（ ）

A．感应电动势的峰值是
B．感应电动势的有效值是
C．从中性面开始转过时，感应电动势的瞬时值是
D．从中性面开始转过的过程中，感应电动势的平均值是
16．（多选）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，以角速度绕轴匀速转动，则（ ）
A．当线圈转到图示位置时，线圈中产生的感应电动势
B．线圈转过时，感应电流为
C．线圈转过过程，流过R的电荷量为
D．线圈转动一周的过程中，外力所做的功
17．（多选）如图甲所示，100匝的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′以100rad/s的角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图乙所示。若线圈电阻为4，外接电阻R为16，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表的示数为320V
B．s时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最小
C．线圈从图示位置转过90°的过程中，外力所做的功为20πJ
D．线圈从图示位置转过180°的过程中，通过电阻R的电荷量为0. 2C
18．（多选）单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．时刻线框处于中性面
B．线框的感应电动势有效值为
C．从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为
D．从t=0到t=过程中通过线框横截面的电荷量为
【感抗和容抗知识点梳理】
容抗：交流电是能够通过电容的，但是电容对交流电仍然有阻碍作用。电容对交流电的阻碍作用叫做容抗。电容量大，交流电容易通过电容，说明电容量大，电容的阻碍作用小；交流电的频率高，交流电也容易通过电容，说明频率高，电容的阻碍作用也小。
感抗：交流电也可以通过线圈，但是线圈的电感对交流电有阻碍作用，这个阻碍叫做感抗。电感量大，交流电难以通过线圈，说明电感量大，电感的阻碍作用大；交流电的频率高，交流电也难以通过线圈，说明频率高，电感的阻碍作用也大。
阻抗：具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。注意与电阻含义的区别，在直流电（DC）的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，但是在交流电（AC）的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，而我们日常所说的阻抗是电阻与电抗在向量上的和。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。
【感抗和容抗举一反三练习】
19．在交变电流频率一定的情况下，下列关于电容器的容抗、电感器的感抗，说法正确的有（ ）
A．电容越小，容抗越小
B．电感越小，感抗越大
C．电容器通交流，隔直流
D．电感器通高频阻低频
20．在交流电路中，要减小平行板电容器的容抗，可以（ ）
A．减小两极板的正对面积B．减小极板间的距离
C．适当增大交变电流的电压D．减小交变电流的频率
21．如图所示，将带铁芯的电感器L与灯泡A串联，再与另一个完全相同的灯泡B并联，接在以正弦交流信号发生器为电源的两端。通过调节交流信号发生器上的旋钮，可以改变输出电压和信号的频率。闭合开关S，A、B两灯均发光。关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A．保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯亮
B．保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现A、B灯均变亮
C．保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，发现A灯比原来亮
D．断开开关S，发现A灯闪亮一下，然后熄灭
22．两只相同的白炽灯和，分别与电容器和电感线圈串联，接在如图所示的电路中。将、接在电压最大值为、频率为的正弦交流电源两极之间时，两只灯泡都发光，且亮度相同。若更换一个新的正弦交流电源后，灯的亮度高于灯的亮度。则新电源的电压最大值和频率可能是（ ）
A．电压的最大值仍为，而频率大于
B．电压的最大值仍为，而频率小于
C．电压的最大值大于，而频率仍为
D．电压的最大值小于，而频率仍为
23．如图所示的交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，交流电的频率增大时，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是（ ）
A．L1、L2、L3亮度都不变B．L1变暗、L2不变、L3变亮
C．L1变暗、L2变亮、L3不变D．L1变亮、L2变暗、L3不变
正弦式交变电流
正弦半波电流
矩形脉冲电流
非对称性交变电流
I=Im2
I=Im2
I=t0TIm
I=12(I12+I22)
物理量
表达式
适用情况及说明
瞬时值
e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt
计算线圈某时刻的受力情况
最大值(峰值)
Em＝nBSωIm＝eq \f(Em,R＋r)
讨论电容器的击穿电压
有效值
对正弦式交变电流有：E＝eq \f(Em,\r(2)) ，
U＝eq \f(Um,\r(2))，I＝eq \f(Im,\r(2))
(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)
(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值
(3)保险丝的熔断电流为有效值
(4)电表的读数为有效值
平均值
eq \x\t(E)＝BLeq \x\t(v)＝neq \f(ΔΦ,Δt)，eq \x\t(I)＝eq \f(eq \x\t(E),R＋r)
计算通过电路截面的电荷量