描述交变电流的物理量 一、选择题（共 15 题） 1．如图所示，磁极 N、S 间的磁场看成匀强磁场，磁感应强度大小为 B0，矩形线圈 ABCD 的面积为 S，线 圈共 n 匝，电阻为 r，线圈通过滑环与理想交流电压表 V 和阻值为 R 的定值电阻相连，AB 边与滑环 E 相连， CD 边与滑环 F 相连。线圈绕垂直于磁感线的轴 OO′以角速度 ω 逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线 方向垂直。以下说法正确的是（　　） A．线圈过图示位置时磁通量最大，感应电动势为零  πn 2 B02 S 2 B．线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 R  r C．线圈从图示位置开始转过 180°的过程中，通过电阻 R 的电荷量为 2B0 S Rr D．线圈在图示位置时电压表示数为 0 2．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的 半径为 r=0.10m、匝数 n=20 匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）。在 线圈所在位置磁感应强度 B 的大小均为 B  0.20 T，线圈的电阻为 R  1.0 ，它的引出线接有 R  9.0Ω 的 1 2  小电珠 L。外力推动线圈框架的 P 端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度 v 随时间 t 变化的规律如图丙所示时（摩擦等损耗不计），下列说法不正确的是（　　） A．电动势的峰值为 0.8V B．0.02 时电压表的示数为 0 C．t=0.01s 时外力 F= 0.128N D．在其他条件不变的情况下， 增加线圈运动速度 v 随时间 t 变化的频率可以提高灯泡的功率 3．如图所示为一电流通过一电子元件后的波形图（曲线部分为正弦交流电的一部分），则下列说法正确 的是（　　） A．这是一种交变电流 B．电流的变化周期为 0.015s C．电流通过 100Ω 电阻时，电功率为 100W D．电流通过 100Ω 的电阻时，一个周期内流经电阻的电荷量大于 0.015C 4．如图所示，理想变压器的 ab 端所接的交变电压 u  16 2 sin100πt （V），L1、L2 是规格为“4V、3W”的 灯泡，现调节电阻箱 R 为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光（灯泡电阻可视为恒定），电压表 V1、V2 均为理想交流电压表。（电阻箱 R 调节过程中所有元件均可安全工作）则（　　） A．a、b 端所接交流电的有效值为 16V，频率为 100Hz B．变压器原、副线圈匝数比为 3∶1 C．原副线圈匝数比不变时，减小电阻箱 R 连入电路的阻值，电压表 V1 的示数不变 D．原副线圈匝数比不变时，增大电阻箱 R 连入电路的阻值，灯泡 L1 亮度变暗 5．无线充电是近年发展起来的新技术，无线充电技术与变压器相类似，通过分别安装在充电基座和接收 能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。如图甲所示，充电基座接上 220V ， 50Hz 的交流电（电压 变化如图乙所示），受电线图接上一个理想二极管给手机电池充电。下列说法正确的是（　　） A．乙图中电压的有效值大小为 220V B．基座线圈和受电线圈通过电磁感应实现能量传递 t1 C．在 时刻，受电线图中的电动势达到最大 D．手机和基座无导线连接，这样传递电能没有损失 6．家用燃气热水器电子脉冲点火装置的原理图如图所示。将 3V 的直流电压通过转换器转换为正弦交变电 压 u  12 sin100 t (V) ，将该交变电压加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接放电针，当放电针之间电 压的最大值达到 18kV 时，就可以放电，利用放电针高压放电所产生的电火花可点燃燃气。下列说法正确 的是（　　） A．热水器每秒点火 100 次 B．理想交流电压表 V 的示数为 12V C．在转换器损坏的情况下，只要副线圈的匝数足够大，就可以点燃燃气 D．当变压器原、副线圈的匝数之比为 1：1500 时，点燃装置正常工作 7．如图所示为一交流电压随时间变化的图像，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．6V B． 2 15 V C． 3 2 V D． 3 13 V 8．如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固 定轴 OO'匀速转动，线圈的匝数 n = 10，电阻 r = 1Ω，线圈的两端经电刷与电阻 R 连接，R = 9Ω，与电阻 R 并联的交流电压表为理想电表。在 t = 0 时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量 Φ 随时 间 t 按图乙所示的正弦规律变化，π ≈ 3.14，下列说法正确的是（ ） A．t = 3.14 × 10﹣2s 时，电阻 R 两端的电压瞬时值为零 B．电压表的示数为 9V C．线圈由图甲所示位置转过 90°的过程中，通过线圈的电荷量为 0.01C D．电阻 R 的热功率为 9W 9．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为 3：1，RT 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1 为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。原线圈所接电压 u 随时间 t 按正弦规律变化，如图乙所示。 下列说法正确的是（　　） A．理想变压器输入、输出功率之比为 3：1 B．理想变压器原、副线圈中的电流之比为 3：1 C．u 随 t 变化的规律为 u  54sin100 t (V) D．若热敏电阻 RT 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大 10．在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为 220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10∶1，R1、R2、R3 均为固定电阻，R2=10  ，R3=20  ，各电表均为理想电表。已知电阻 R2 中电流 i2 随时间 t 变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．原线圈输入的交变电流频率为 500Hz B．电压表的示数为 120V C．电流表的示数为 1.0A D．变压器传输的电功率为 18W 11．一矩形金属线圈共 10 匝，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动，产生交变电流的电动势为 e  220 2 sin(100 t ) V ，对于这个交变电流的说法正确的是（　　） A．此交变电流的频率为100Hz B．此交变电流电动势的有效值为 220V C． t  0 时，线圈平面与中性面重合，此时磁通量为零 D．耐压为 230V 的电容器能够在该交变电路中使用 12．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示。输电线总电阻 r 为 ，升压变压器原、副线圈匝数分别为 n1 、 n2 。降压变压器原、副线圈匝数分别为 n3 、 n4 （变压器均为 理想变压器）。要使额定电压为 220V 的用电器正常工作，则（　　） A．图乙中电压的瞬时值表达式为 u  220 2 sin  100 t  V n1 n4  n B．图乙中电压的有效值和用电器的额定电压都是 220V ，所以 2 n3 C．通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大 D．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率 13．一交流发电机产生的感应电动势图像如图所示，该交流电通过一自耦变压嚣对一电阻供电，不计发电 机内阻，则下列说法正确的是（　　） A．电压表 V 示数为 12V B．电阻中电流方向每秒钟改变 100 次 C．t=0.05s 时发电机线圈平面与磁场方向垂直 D．当自耦变压器滑片 P 向上滑动时，电阻消耗的功率减小 14．某一电热器接在 U=110V 的直流电源上，每秒产生的热量为 Q；现把该电热器改接到某交流电源上， 每秒产生的热量也为 Q，则该交流电压的最大值（峰值）Um 是（　　） A．110V B．110 2 V C．220V 15．如图，理想变压器原线圈接正弦交变电源，输入电压 D．220 2 u  20 2 sin100 t (V) V ，电阻 R  20 ，L1、L2 为 规格相同的两只小灯泡，S1 为单刀双掷开关。将 S1 接到 2 时，R 消耗的电功率为 0.8W，现将 S1 换接到 1 且 闭合 S2，L2 正常发光。下列说法正确的是（　　） A．原线圈交变电流 1s 内电流方向会改变 50 次 B．小灯泡的额定电压为 4 2V C．原、副线圈的匝数之比 n1：n2=5：1 D．只断开 S2 后，原线圈的输入功率增大为原来 2 倍 二、非选择题 16．图甲为交流发电机示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO'沿逆时 针方向匀速转动，电阻 R=4Ω，线圈电阻 r=1Ω。从图示位置开始计时，输出的交变电压随时间变化的图象 如图乙所示。则电动势瞬时值的表达式为______V；若只将线圈转动的角速度变为原来 2 倍时，电动势的 最大值为______V，有效值为________V。 17．一个边长为 6cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为 0.36Ω。磁感应强 度 B 随时间 t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为_______ 18．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___________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 2π 2π t sin t 。 T ，i=Im T （3）正弦式交变电压的图像如图所示 19．交变电流的峰值和有效值 （1）峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值。电容器所能承受的电压要___________交流 电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。 （2）有效值：让交变电流与恒定电流分别通过___________的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产 生的___________相等，则此恒定电流的电流与电压叫作交变电流的有效值。 （3）正弦式交变电流最大值与有效值之间的关系 E Em 2 =___________ Em， U Um I I m 2 =___________ Um， 2 =___________ Im 20．如图所示，正方形线圈 abcd 绕对称轴 OO� 在匀强磁场中匀速转动，角速度为100rad/s ，已知 ab  ad  20cm ，匝数 N  100 ，磁感应强度 B  1T ，图示位置线圈平