人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述达标测试

3.2交变电流的描述专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如右图所示电路，交流点的最大值保持不变，若提高交流电的频率，则下列说法正确的是（ ）

A．电容器上的电荷量的最大值增大

B．电容器容抗增大

C．电路中灯泡亮度变亮

D．电路中灯泡亮度变暗

2．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是(　　)

A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大

B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变

C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大

D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小

3．如图所示为小型旋转电枢式发电机的示意图，一矩形金属线框在匀强磁场中，绕与磁场垂直的轴沿如图所示方向匀速转动，下列关于交变电流产生过程的说法，正确的是（　　）

A．线框转过90°到中性面时磁通量最大，电流方向发生改变

B．线框经过图示位置时，穿过线框的磁通量为零，磁通量的变化率为零

C．线框经过图示位置时，电流方向由f点经电阻R流向e点

D．若转动周期减小一半，线框中感应电动势的最大值也减小一半

4．如图所示，正方形线圈abcd的边长L=0.3m，线圈电阻为R=1Ω．直线OO′与ad边相距，过OO′且垂直纸面的竖直平面右侧有磁感应强度B=1T的匀强磁场，方向垂直纸面向里．线圈以OO′为轴匀速转动，角速度ω=20rad/s，以图示位置为计时起点．则

A．线圈中产生的交流电瞬时值表达式为u=0.6cos20t

B．流过ab边的电流方向保持不变

C．当s时，穿过线圈的磁通量为0.06Wb

D．从t=0到s，穿过线圈磁通量的变化量大小为0.06Wb

5．有一个交流电源，电源电动势随时间变化的规律如图所示，把一个阻值为10Ω的电阻接到该电源上，电源内阻不计，构成闭合回路．以下说法中正确的是（　　）

A．电压的有效值为10V

B．通过电阻的电流有效值为1A

C．电阻每秒种产生的热量为10J

D．电阻消耗电功率为5W

6．如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，线圈内接有电阻值为R的电阻，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B，当线圈转过90°时，通过电阻R的电荷量为（）

A． B． C． D．

7．如图所示，平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常发光，则(     )

A．把电容器两极板间距离增大，灯泡一定变亮．

B．把电介质插入电容器，灯泡一定变亮

C．把电容器两极板间距离减小，灯泡一定变暗

D．使交流电频率增大，灯泡变暗

8．如图所示，为一交流电流随时间变化的图象，则此交流的有效值为

A．3A B． C． D．

9．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，现外接一只电阻为105.0Ω的灯泡，如图乙所示，则（　　）

A．电路中的电流方向每秒钟改变50次

B．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J

C．灯泡实际消耗的功率为440W

D．电压表V的示数为220 V

10．图甲为交流发电机的示意图，磁场为水平方向的匀强磁场，匝数n=100匝、电阻r=1Ω的矩形线圈绕垂直于磁场的竖直轴OO′逆时针匀速转动，输出的交变电压随时间变化的图像如图乙所示。已知电阻R=4Ω，电流表为理想交流电表。下列说法正确的是（　　）

A．0.01s时刻穿过线圈的磁通量为0

B．电流表的示数为1.25A

C．0~0.01s通过回路的电荷量为

D．在一个周期内回路消耗的电能为0.625J

11．一个接在某直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值等于直流电压2倍的正弦交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1: P2为（   ）

A．2:1 B．1:2 C．1:1 D．1:

12．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。如图所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如下左图所示，已知线框内阻为1.0Ω，外接一只电阻为9.0Ω的灯泡，则（　　）

A．电压表V的示数为20V

B．电路中的电流方向每秒改变5次

C．0.1s时，线圈处于中性面

D．电动势的瞬时值表达式为

13．如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。己知线圈的面积为S，总电阻为R，转动的角速度是，磁感强度是B，下列说法正确的是（　　）

A．图示位置时线圈中的感应电流为逆时针方向

B．在图示位置时线圈中的感应电流为

C．从图示位置转过时线圈中的感应电动势最大

D．从图示位置开始线圈转过，通过线圈某一横截面的电量为

14．如图所示，正方形线圈边长，匝数匝，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中以角速度绕轴匀速转动．若从图示位置开始计时，则（       ）

A．线圈电动势的最大值是

B．线圈电动势的有效值是

C．线圈电动势瞬时值的表达式为

D．线圈由图示位置转过的过程中，通过导线线截面的电荷量为

15．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．I0 B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．某交变电压为，则 此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为______s，电压的有效值为__________V．

17．照明用正弦式电流的峰值为，周期为，可知该正弦式电流的频率为______ Hz，有效值为______

18．一交流电压随时间变化的图象如图所示，则此交流电的频率是_____Hz，若将该电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_____V；若将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_____A．

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，匝数为N匝的矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为r，电压表为理想电压表，灯泡电阻为R，线框绕中心轴线OO＇以角速度匀速转动，闭合S，从图示位置开始计时：

⑴写出感应电动势瞬时值的表达式

⑵线框中感应电流的有效值.

⑶线框从图示位置开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q为多少?

21．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO1匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路电阻R＝4Ω，求：

（1）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始转动的电动势瞬时值表达式；

（2）由图示位置转过30°角电路中电流的瞬时值。

22．如图所示，“”型框置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，“”型框的三条边的长度均为L，电阻均为r，a、b两端连接阻值为R的电阻．“”型框绕轴ab以角速度ω逆时针（从上往下看）匀速转动，t=0时刻经过图示位置．规定回路中方向为电流的正方向，求：

（1）通过电阻R的感应电流的表达式；

（2）当时，通过电阻R的感应电流的大小和方向．

23．如下图所示的电流i通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流．

(1)计算通电1s内电阻R中产生的热量?

(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大?

参考答案：

1．C

2．B

3．A

4．C

5．D

6．B

7．B

8．D

9．B

10．C

11．B

12．D

13．B

14．D

15．D

16．     0.02     6

17．     50     220

18．     50     200     0.14

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）e＝NBSωsinωt（2） （3）

21．(1) ；(2)

22．（1）；（2）；电流沿逆时针方向（正方向或）

23．（1）2.8J（2）1.67A