高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册3.2 交变电流的描述课堂检测

3.2交变电流的描述基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．交流发电机在工作时的电动势，如果将其线圈的转速提高一倍，同时将线圈面积减小一半，其它条件不变，则其电动势变为（ ）

A． B．

C． D．

2．把定值电阻接在正弦式交流电源的两端，在5分钟时间内产生的热量与该定值电阻通入的恒定电流在10分钟时间内产生的热量相同。正弦式交流电的周期为，下列说法正确的是（　　）

A．正弦式交流电的电流有效值为

B．正弦式交流电电压的有效值为

C．正弦式交流电的电压瞬时值表达式可能为

D．正弦式交流电在5分钟时间内电流的平均值一定不为零

3．电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接，R1=10 Ω，R2=20 Ω。合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则（　　）

A．通过R1的电流有效值是1.2 A

B．R1两端的电压有效值是6 V

C．通过R2的电流有效值是1.2 A

D．R2两端的电压最大值是6 V

4．在匀强磁场中，一正方形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动时，产生的电动势随时间变化的规律为。如果将线框的边长变为原来的2倍，转速变为原来的，其他条件不变，则电动势随时间变化的规律为（　　）

A． B．

C． D．

5．关于正弦式交变电流的周期和频率，下列说法正确的是（　　）

A．周期是0.15s     电流的峰值时10A

B．周期是0.2s     电流的峰值时10A

C．频率是5 Hz     电流的有效值是10A

D．频率是0.2Hz

6．一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化．则线圈中产生交变电流的有效值为

A． B．

C．6 A D．5 A

7．下列说法中正确的是

A．“交流电的有效值”用的是等效替代的方法

B．探究导体的电阻与材料、长度、粗细的关系，用的是反证的方法

C．电场强度是用比值法定义的，电场强度与电场力成正比，与试探电荷的电荷量成反比

D．“如果电场线与等势面不垂直，在等势面上移动电荷时电场力就要做功．”用的是控制变量的方法

8．对于图所示的电路，下列说法正确的是　　

A．a、b两端接稳恒直流，灯泡将不发光

B．a、b两端接交变电流，灯泡将不发光

C．a、b两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度相同

D．a、b两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度将会减弱

9．如图所示，某电器内的部分电路，C为电容器，L为电感器下列说法正确的是（　　）

A．当输入端输入直流电时输出端无输出

B．当C为容量较大的电容、L为自感系数较大的电感器、输入端只输入高频交流电时，输出端几乎无输出

C．当C为容量较大的电容、L为自感系数较小的电感器、输端只输入低频交流电时，输出端几乎无输出

D．当C为容量较小的电容、L为自感系数较小的电感器、输入端只输入低频交流电时，输出端几乎无输出

10．某交变电流的电压为u＝6sin 314t (V)，则(　　)

A．把额定电压为6 V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡能正常发光

B．把电磁打点计时器接在此电源上，打点周期为0.01 s

C．把此电压加在阻值为6 Ω的电阻上，该电阻消耗的功率为12 W

D．击穿电压为6 V的电容器能直接接在此电源上

11．如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1＝R2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u＝20sin 100πt(V)，R1和理想二极管D(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)并联，则R2上的电功率为(　　)

A．10 W B．15 W C．25 W D．30 W

12．某交变电流电压的表达式为 u=220sin （100πt） V，关于这个交变电流的下列说法中 正确的是（　　）

A．电压的有效值为 220V B．电压的峰值为 220 V

C．频率为 100 Hz D．周期为 0.05 s

13．如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈电阻为2，外接灯泡的电阻为。则（　　）

A．电压表的示数为 B．瞬时电动势的表达式为

C．在时，穿过线圈的磁通量最小 D．发电机的输出功率为

14．如图所示，N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO’匀速转动，线框面积为S，线框的电阻为r，电感不计，外电路接有电阻R、理想电流表A和理想二极管D，此时电流表的示数为I．下列说法正确的是

A．导线框转动的角速度为

B．导线框转动的角速度为

C．若无二极管，电流表的示数I

D．若无二极管，电流表的示数2I

15．如图所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动。沿着OO′从上向下观察，线圈沿逆时针方向转动。已知线圈匝数为n，总电阻为r，ab边长为l1，ad边长为l2，线圈转动的角速度为ω，外电阻阻值为R，匀强磁场的磁感应强度为B，则下列判断正确的是（　　）

A．在图示位置ab边所受的安培力为

B．线圈从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为q＝

C．在图示位置穿过线圈的磁通量为0

D．在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为0

二、填空题（共4题）

16．如图是某正弦式电流的图像，则此正弦式电流的周期为_______s，电流的有效值为_______A。

17．有一台使用交流电的洗衣机上标有额定电压为“220 V"的字样，这“220 V”指交电电压的_____(选填“瞬时值”“有效值”或“最大值”) ；洗衣机工作时消耗的电能_______ (选填“大于”“等于”或“小于”)洗衣机发热产生的内能。

18．家庭电路的交变电压随时间变化的图象如图所示．由图可知，交变电压的有效值为________V，频率为________Hz．

19．利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图所示)的线圈产生的交变电流．

实验步骤如下：

①将电压传感器接入数据采集器；

②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；

③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；

④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．

(1)屏上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能有________

A、转子不是在匀强磁场中转动

B、手摇动发电机的转速不均匀

C、线圈的电阻不稳定

(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为____________．如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为__________．

三、综合题（共4题）

20．如图所示，两根不计电阻的倾斜平行导轨与水平面的夹角θ＝37°，底端接电阻R＝1.5Ω.金属棒ab的质量为m＝0.2kg、电阻r＝0.5Ω，垂直搁在导轨上由静止开始下滑，金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.25，虚线为一曲线方程、与x轴所围空间区域存在着匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T、方向垂直于导轨平面向上(取g＝10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求：

(1)若金属棒ab在外力作用下匀速通过磁场区，且下滑的速度为时，金属棒ab通过磁场区过程中电阻R上消耗的电功率是多少？

(2)若金属棒ab从静止开始运动到x0＝6m处，电路中消耗的电功率为0.8W，在这一过程中，安培力对金属棒ab做了多少功？

21．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，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60°角的过程中产生的平均感应电动势；

22．如图甲是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，为交流电流表，有一单匝线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′ 沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．已知图甲中电阻R＝9 Ω，线圈内阻r＝1 Ω，求：

(1)交流电流表的示数

(2)写出交变电流i的瞬时表达式

(3)穿过线圈磁通量的最大值Φm

23．在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个匝数为n的矩形线圈,边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴ab以角速度ω由图示位置逆时针方向转动．试求:

(1)线圈中产生感应电动势的最大值;

(2) 线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势．

(3) 设线圈的总电阻为R，线圈转过1/4周的过程中通过某一截面的电量．

参考答案：

1．A

2．B

3．B

4．D

5．B

6．B

7．A

8．C

9．B

10．A

11．C

12．A

13．B

14．C

15．C

16．     0.02    

17．     有效值     大于

18．     220；     50；

19．     转子不是在匀强磁场中转动（或发电机的转速不均匀）     2     0.5π

20．(1) PR＝0.06 W   (2)

21．(1) 3.14 V(2) 1.57 V. (3) 2.6   V

22．(1)I=10A   (2) (3)Φm = 0.45Wb

23．(1) nBωL1L2 (2) (3)