高中物理人教版 (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巩固练习

3.2交变电流的描述 课后练

1. 关于交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是（　　）

A. 正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期

B. 1s内交变电流出现最大值的次数等于频率

C. 交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍

D. 50Hz的交变电流，其周期等于0.05s

2. 一交流电压的图像如图所示，由图可知（　　）

A. 用电压表测该电压，其示数为100V

B. 该交流电压的频率为100Hz

C. 该交流电压加在10电阻上时，电阻消耗的电功率为1000W

D. 该交流电压的瞬时值表达式为u＝100sin628t（V）

3. 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，由图像可知（　　）

A. 交变电流的频率为4Hz

B. 1 s内电流方向变化50次

C. 若仅使线圈转速加倍，则周期变为0.02s

D. 若仅使线圈转速加倍，则感应电动势的最大值变为400V

4. 已知某交变电流的瞬时值表达式为i＝10sin 10πt （A），则（　　）

A. 交变电流的频率为5 Hz

B. 交流发电机线圈转动的角速度为10 rad/s

C. 交变电流的峰值为10 A

D. 若线圈的匝数N＝10，则穿过线圈的磁通量的最大值为0.1 Wb

5. 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如图所示规律变化。则线圈中产生的交变电流的有效值为（　　）

A. 5A         B. 2A         C. 6 A         D. 5 A

6. 通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为

A. 12V B. 4V C. 15V D. 8V

7. 某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化．与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管（它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大）．在A、B间加一交流电压，瞬时值的表达式为u=20sin100πt（V），则交流电压表示数为（ ）

A. 10V B. 20V C. 15V D. 14.1 V

8. 在如图所示的直角坐标系中，第一象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一长为2l、总电阻为2r的均匀导体棒，以角速度ω在以O为圆心、半径为l的圆环上做匀速转动。由圆心和圆周上各引一导线与阻值为r的电阻组成如图所示电路。已知由圆心引出的导线与圆环绝缘，与导体棒接触良好，导体棒与圆环充分接触，且不计圆环电阻，则通过外电路定值电阻r上的电流的有效值是（　　）

A.  B.  C.  D.

9. 如图甲、乙、丙所示的是三个具有相同和周期T的交变电流，分别通过三个相同的电阻，下列说法中正确的是（　　）

A. 在相同时间内三个电阻发热量相等

B. 在相同时间内，甲是丙发热量的2倍

C. 在相同时间内，甲是乙发热量的

D. 在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小

10. 在匀强磁场中，一只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所示则 （　　）

A. 交变电动势的频率为100 Hz

B. 线框转动的角速度为

C. 时线框平面与中性面重合

D. 线框产生的交变电动势有效值为311 V

11. 已知矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是（　　）

A. t=0时刻线圈平面与中性面垂直 B. t=0.01s时刻的变化率达最大

C. t=0.02s时刻感应电动势达到最大 D. 该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示

12. 一交流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A

B. 该交流电流的频率为0.01 Hz

C. 该交流电流通过10 Ω电阻时，电阻消耗的电功率为160W

D. 该交流电流瞬时值表达式为i＝4sin100πt (A)

13. 有两个完全相同的定值电阻，其中一个通有如图的交变电流，(图中曲线为余弦曲线的一部分),另一个通有大小为的恒定电流，实验发现，在2s时间内这两个电阻产生的热量相等，则图中a的值等于(  )

A.  B. 3 C.  D. 2

14. 矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A. 交流电压的有效值为36V

B. 交流电压的最大值为36V，频率为50Hz

C. 2s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大

D. 1s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化得最快

15. 如图甲所示，标有“220V  40W”的灯泡和标有“20 μF  300V”的电容器并联到交流电源上，V为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是（　　）

A. 时刻，V的示数为零 B. 灯泡恰好正常发光

C. 电容器不可能被击穿 D. V的示数保持110V不变

16. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是（　　）

A. 线圈先后两次转速之比为1:2

B. 交变电流a的电压瞬时值u＝100sin0.4t（V）

C. 交变电流b的电压最大值为V

D. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量为零

17. 图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数n＝50，线圈的电阻r＝5 Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45 Ω，电压表为理想交流电表.则下列判断正确的是(　　)

A. 线圈转动的周期为6.28 s

B. t＝0时刻线圈平面与磁感线平行

C. 线圈转动过程中产生的最大感应电动势为100 V

D. 电压表的示数为45 V

参考答案

1. C

【解析】

AB．根据周期的定义知，正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期的一半，1s内交变电流出现最大值的次数等于频率的两倍，故AB错误；

C．因为在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期。交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的2倍，故C正确；

D．由

可知，50Hz的交变电流，其周期等于0.02s，故D错误。

故选C。

2. BCD

【解析】

A．电压的最大值为100V，故电压的有效值为

U=V＝100V

电压表测量的是交流电压的有效值，故示数为100V，A错误；

B．由图像可知，该交流电压的周期为0.01s，频率

f＝＝100Hz

B正确；

C．该交流电压加在10电阻上时，电阻消耗的电功率为

P＝＝W＝1000W

C正确；

D．因为

＝＝200rad/s＝628rad/s

则该交流电压的瞬时值表达式为

u＝100·sin628t（V）

D正确。

故选BCD。

3. BC

【解析】

A．由题图可知，交变电流的周期为

T＝0.04 s

则频率为

A错误；

B．一个周期内电流方向变化2次，1 s内电流方向变化

B正确；

C．若仅使线圈转速加倍，根据

可知，周期将变为原来的二分之一，即T′＝0.02s，C正确；

D．若仅使线圈转速n加倍，则角速度

ω＝2πn

加倍，根据

Em＝NBSω

可知感应电动势的最大值加倍，最大值为200 V，D错误。

故选BC。

4. AC

【解析】

A．根据ω＝2πf得

f＝5 Hz

选项A正确；

B．由表达式

i＝10sin 10πt （A）

可知发电机线圈转动的角速度为10π rad/s，选项B错误；

C．交变电流的峰值为10 A，选项C正确；

D．因电动势的峰值无法求出，故无法求出穿过线圈的磁通量的最大值，选项D错误。

故选AC。

5. B

【解析】

由题图可知，0~1 s内线圈中产生的感应电动势

E1＝n＝100×V＝1 V

1~1.2 s内线圈中产生的感应电动势

E2＝n＝100×V＝5 V

由电流的热效应有

联立并代入数据解得

I＝2A

ACD错误，B正确。

故选B。

6.B

【解析】

根据电流的热效应计算电流的有效值：

可得流过电阻的电流的有效值：

A

电阻两端电压的有效值为：

V

故B正确．

7. D

【解析】

二极管具有单向导电性，使得半个周期内R1通路，另半个周期内R1断路．在正半周内，交流电的有效值为20V，故一个周期内的电阻发热为

解得

故选D

8. A

【解析】

导体棒转动时，切割产生的感应电动势

通过外电阻r的电流

在导体棒转动一圈的过程中，有半个周期有电流，根据

得，电流的有效值

故A正确，BCD错误。

故选A。

9. C

【解析】

甲的有效值为：I=，由Q=I2Rt可知一个周期内甲的发热量为：；乙前后半个周期电流大小相等，故其发热量为：Q2=I02RT；丙只有前半个周期有电流，故其发热量为：；故可知在相同时间内，甲丙发热量相等，是乙发热量的，故C正确，ABD错误．故选C．

10. BC

【解析】

A、周期为，故频率为：，故A错误；

B、线框转动的角速度为 ，故B正确；

C、时，产生的感应电动势为零，线框平面与中性面重合，故C正确；

D、由图象可知，交流电的最大值，有效值，故D错误．

故选BC

11. B

【解析】

A.t=0时刻磁通量最大，线圈位于中性面位置，故A错误；

B.t=0.01s时刻磁通量为零，线圈位于垂直中性面的位置，电动势最大，磁通量的变化率最大，故B正确；

C.t=0.02s时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C错误；

D.感应电动势与磁通量的变化率成正比，电动势随时间变化的图象为正弦曲线，D错误．

12. C

【解析】

A.从图象可以看出，交变电流的最大值为A，有效值为：，交流电表测量的是有效值，故A错误；

B.从图象可以看出，交变电流的周期为0.01s，故频率为100Hz，故B错误；

C.电流有效值为4A，该交变电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为：

P=I2R=42×10=160W

故C正确；
D.从图象可以看出，交变电流的最大值为A，周期为0.01s，角频率

故瞬时值为：

i=Imsinωt=sin200πt(A)

故D错误；

13. B

【解析】

根据题意分析，2s时间内这两个电阻产生的热量相等，根据焦耳定律得：，，解得：，ACD错误，B正确

14. C

【解析】

A．根据图像可知，该交流电压的最大值为36V，有效值为

V＝36V

故A错误；

B．根据图像可知，该交流电压的周期为4s，故频率为

f＝＝0.25Hz

故B错误；

C．由图像可知，2s末该交变电流的电压为零，线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大，故C正确；

D．由图像可知，在1s末，该交变电流的电压最大，此时线框平面与磁场平行，通过线框的磁通量变化得最快，故D错误。

故选C。

15. B

【解析】

AD．电压表的读数为电压的有效值，保持220V不变，则时刻，V的示数为不为零，选项AD错误；   

B．灯泡两端电压的有效值为220V，则灯泡恰好正常发光，选项B正确；

C．交流电压的最大值为311V，则电容器可能被击穿，选项C错误；   

故选B。

16. C

【解析】

A．由图可知，周期

Ta＝0.4s，Tb＝0.6s

则线圈先后两次转速之比

na:nb＝Tb:Ta＝3:2

故A错误；

B．交流电a的电压最大值为10V，角速度为

ωa＝＝5πrad/s

故电压的瞬时值表达式为

u＝10sin5πt（V）

故B错误；

C．电动势的最大值为Em＝NBSω，则所形成交变电流a和b的电压的最大值之比

Uma:Umb＝Ema:Emb＝ωa:ωb＝:＝3:2

则交变电流b的电压最大值为V，故C正确；

D．t＝0时刻u＝0，根据法拉第电磁感应定律，可知此时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零，而磁通量最大，故D错误。

故选C。

17. BD

【解析】

A．由乙图可知，线圈转动的周期为，A项错误；

B．由乙可知，时刻，磁通量为零，线圈平面与磁感线平行，B项正确；

C．线圈中的最大电动势，C项错误；

D．电压表的示数为，D项正确．