2021学年3.2 交变电流的描述课后作业题

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．以下说法正确的是(　　)

A．交变电流的有效值就是它的平均值

B．任何交变电流的有效值都是它最大值的

C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为

D．以上说法均不正确

2．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。则下列说法正确的是（　　）

A．t=0.01 s时穿过线框的磁通量最小

B．该交变电动势的瞬时值表达式为

C．电动势瞬时值为22V时，线圈平面与磁感线的夹角为

D．从计时时刻开始转过过程的平均电动势为22V

3．交流发电机产生的感应电动势为，若发电机的转速和线圈的匝数都增加到原来的两倍，这时产生的感应电动势为（　 　）

A． B． C． D．

4．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图乙所示.下列说法正确的是（       ）

A．时，通过线框的磁通量为零

B．时，线框平面与中性面重合

C．线框匀速转动时的角速度大小为

D．线框产生的交变电动势的有效值为

5．关于家庭电路，下列说法中正确的是（　　）

A．我国家庭照明电路采用的是110V的交流电

B．洗衣机、电冰箱等家用电器使用三孔插座是为了节约用电

C．在家庭电路中，所有电器都是串联连接

D．电路中安装保险丝的目的是为了防止电路中电流过大

6．如图所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是（　　）

A．等于220 V B．大于220 V

C．小于220 V D．等于零

7．如图甲所示，单匝矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则下列说法错误的是（　　）

A．该交变电动势瞬时值表达式为

B．t=0.025s时线框位于中性面位置

C．线框产生的交变电动势有效值为22V

D．t=0.0025s穿过线圈的磁通量变化率为22V

8．某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有（　　）

A．最大值是 B．频率是100Hz C．有效值是 D．周期是0.2s

9．在交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路a、b两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入。当使交变电流的频率增大时，可以观察到三只电流表示数变小的是（　　）

A．电流表A1 B．电流表A2 C．电流表A2 D．电流表A2与电流表A3

10．如图甲所示，一小型发电机内有矩形线圈，线圈电阻为。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。通过电阻的电流随时间变化如图乙所示，下列判断正确的是（　　）

A．图甲时刻，线圈平面与中性面垂直

B．该发电机产生交流电的最大感应电动势为

C．该发电机产生的交变电流的频率为

D．电阻的热功率为

11．一闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕在线圈平面内且垂直于磁场方向的转轴匀速转动，所产生的感应电动势的最大值为，从中性面开始旋转的过程中平均感应电动势为，从中性面开始旋转时的瞬时感应电动势为，则、和的大小关系是（       ）

A． B．

C． D．

12．2020年3月28日消息，随着复产复工有序推进，全国发电量、用电量出现明显回升。如图所示，甲为一台小型发电机构造示意图，单匝线圈逆时针匀速转动，产生的交变电流随时间按正弦规律变化，其图像如图乙所示，以下说法正确的是（　　）

A．线圈转动两周，电流的方向改变2次

B．从线圈经过图示位置开始计时，则电动势e随时间变化的规律为

C．在到时间内，穿过线圈的磁通量逐渐增大

D．若只将线圈的转速变为原来的2倍，则周期变为

13．如图所示，交流电流表与灯泡串联，先后在M、N间加上不同的交变电压，第一次加电压随时间按甲图的正弦规律变化；第二次加电压随时间按乙图规律变化．若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则这两次交流电流表读数之比I1：I2为(       )

A．1： B．:1 C． D．1:2

14．如图所示为小型旋转电枢式交流发电机，电阻r＝1 Ω的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电路连接，滑动变阻器R的最大阻值为6 Ω，滑片P位于滑动变阻器距下端处，定值电阻R1＝2 Ω，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期T＝0.02 s．闭合开关S，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转动过程中理想电压表示数是5 V．下列说法正确的是(　 　)

A．电阻R1消耗的功率为W

B．0.02 s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零

C．线圈产生的电动势e随时间t变化的规律是V

D．线圈从开始计时到s的过程中，通过R1的电荷量为C

15．正弦交流电经过二极管整流后的波形图如图所示，该电流有效值是     

A．4 A B．4 A

C．2A D．2 A

二、填空题（共4题）

16．如图所示，A、B、C为三个相同的灯泡，a、b、c为与之串联的三个元件，E1为直流电源，E2为交流电源。当开关S接“1”时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮；当开关S接“2”时，A灯仍正常发光，B灯变暗，C灯正常发光。由此可知，a元件应是__________；b元件应是__________；c元件应是__________。

17．如图所示是一个按正弦规律变化的交变电流的图象，根据图象可知该正弦交变电流的电流峰值是____A；电流有效值是______A．

18．如图所示，均匀电阻丝做成的单匝正方形线框abcd边长L=0.4m，总电阻为R=4Ω，置于方向竖直向下的匀强磁场中，磁场磁感应强度为．现让线框绕水平轴OO′顺时针匀速转动，转动的角速度ω=10π rad/s(取π≈3)．则线框中的最大感应电动势为_________ ；线框由图示的水平位置转过的过程中，线框中的平均感应电动势为__________，通过ab边的电荷量为_________ ．

19．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。

（1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为___________。

（2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图象，此电流的瞬时值表达式为___________，电流的有效值为___________。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180°时间内的平均感应电动势。

21．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈的面积为、匝数为、电阻为，转动的角速度为，磁场的磁感应强度大小为，线圈两端通过滑环、电刷外接一个阻值为的定值电阻．从线圈平面经中性面开始计时（），试回答下列问题：

（1）写出穿过线圈的磁通量随时间的变化规律；

（2）写出线圈中感应电流随时间的变化规律；

（3）从到时间内通过电阻的电量．

22．如图所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.10 m2，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.10 T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100π rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100 Ω的电阻构成闭合回路．求：

(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；

(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中，通过电阻R横截面的电荷量；

23．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，内阻不计，所围成矩形的面积S＝0.040m2，小灯泡的电阻R＝10Ω，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBmScos(t)，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：

（1）线圈中产生的感应电动势的最大值；

（2）在磁感应强度变化的0～的时间内，通过小灯泡的电荷量。

参考答案：

1．D

2．C

3．B

4．B

5．D

6．C

7．B

8．C

9．A

10．D

11．A

12．D

13．A

14．D

15．B

16．     电阻     电感器     电容器

17．     10     10

18．     1.2V;     0.6V;     0.005c;

19．              

20．

21．（１）　（２） （3）

22．(1)3.1×102 V             　(2)1.0×10－2 C

23．（1）8V；（2）