3.2 描述交变电流的物理量同步练习 2021—2022 学年高中物理粤教版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．一矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像如 图所示。下列说法正确的是（　　） A． t  0 时刻，穿过线圈平面的磁通量最大 2 B． t  3 �10 s 时刻，穿过线圈平面的磁通量变化率最小 C．线圈在磁场中转动的角速度为 100 rad / s D．线圈中感应电动势的表达式为 u  15 2 sin 25 t （V） 2．如图所示， A 、 B 是两个完全相同的电热器， A 通以图甲所示的方波交变电流， B 通以图乙所示的正弦 交变电流，则在相同时间 T 内两电热器的消耗的电能之比等于（　　） A． 2 :1 B． 3: 4 C． 5:4 D． 3: 2 3．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴 OO′匀速转动，如图甲所示。产生的交变电流 i 随时间 t 变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．t = 0 时，线框中磁通量的变化率为零 B．t = 0.01 s 时，穿过线框的磁通量最大 C．线框旋转的角速度大小为 50 π rad/s D．若线框的电阻为 0.4 Ω，则线框的热功率为 5 W 4．通过某电阻的周期性交变电流的图象如图，则该交流电的有效值 I（ A．4.5A B．3.5A C．4A D．3 ） 2 A 5．今年 2、3 月份，美国许多地方遭到了暴风雪的袭击，暴风雪造成了德州全州大停电。居安思危，某同 学利用所学知识自制发电机，交流发电机的模型示意图如图所示。磁铁产生的磁场磁感应强度 B=0.5T，自 制线圈匝数 N=500 匝，面积 S=0.04m2，不计线圈内阻，额定电压为 220V、20W 的灯泡正常发光了 1 分钟， 下列说法正确的是（　　） A．图示位置感应电流为零 C．电压表的示数为 220 2 B．线圈的转速 n= 5 r/s  D．1 分钟内该同学消耗的能量至少为 1200J V 6．手摇式发电机是实验室中常用的演示工具，如图甲所示，它可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交 流发电机的矩形线圈面积为 S，匝数为 n，线圈总电阻为 r，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中以矩形线圈中 轴线为轴以角速度 ω 匀速转动，产生的交流电通过 E、F 与外电路连接，外电路电灯电阻为 R，电压表为 理想交流电压表。在线圈由平行于磁场方向位置转过 90°的过程中，下面说法正确的是（　　） A．电压表的示数为 nBSω R Rr n 2 BS B．通过灯泡的电荷量为 R  r n 2 B 2 S 2 πR 4 Rr 2 C．电灯中产生的焦耳热为 （） D．流过线圈的电流的平均值为 nBSω R+ r 7．如图所示，有一矩形线圈，面积为 S，匝数为 N，整个线圈的电阻为 r，在磁感应强度为 B 的磁场中， 线圈绕 OO′轴以角速度 ω 匀速转动，外电阻为 R，当线圈由图示位置转过 90°的过程中，下列说法中正确的 是（ ） A．磁通量的变化量为 ΔΦ＝NBS B．平均感应电动势为 E  2BS  C．电阻 R 所产生的焦耳热为 Q ( NBSω)2 2R D．电路中产生的感应电流的平均值为 I  2 NBS ( R  r ) 8．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的 图象如图乙所示，则（　　） A． t  0.005s 时线圈平面与磁场方向平行 B． t  0.010s 时线圈的磁通量变化率最大 C．线圈产生的交变电动势频率为 100Hz D．线圈产生的交变电动势的瞬时值为 e  311 2 sin100 t (V) 9．在如图甲所示的电路中，小灯泡电阻为 5Ω，电流表为理想交流电表，电源电流随时间的变化如图乙所 示，则（　　） A．电流表示数为 2 2A B．电流的频率为 0.5Hz C．小灯泡的功率为 40W D．电源电压的瞬时值表达式为 e  10 2 sin100 t (V) 10．如图甲所示为一台小型旋转电枢式交流发电机的构造示意图，内阻 r  1Ω ，外电路电阻 R1  R2  18Ω ， 电路中其余电阻不计。发电机的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转动， 线圈匝数 n  10 ，转动过程中穿过每匝线圈的磁通量  随时间 t 按正弦规律变化，如图乙所示，取   3.14 ， 则（　　） A． t  1.57 �102 s 时，该小型发电机的电动势为零 2 B． t  3.14 �10 s 时，矩形线圈转到中性面位置 C．串联在外电路中的交流电流表的示数为 2A D．感应电动势的最大值为 20V 11．如图所示是交流发电机示意图。矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，与外电路电阻 R 形成闭合电路时， 流过电阻的交流电流的有效值为 I。现将一个二极管与电阻 R 串联，线圈不变，线圈转动的角速度也不变， 则串联二极管后流过电阻的交流电的有效值为（　　） A． I I B． 2 I C． 2 I D． 2 2 12．如图所示，一圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈，铁芯与磁极的缝隙间形成了辐向均匀磁场，磁 场的中心与铁芯的轴线重合．当铁芯绕轴线以角速度 ω 逆时针转动的过程中，线圈中的电流变化图象在以 下图中哪一个是正确的？（从图位置开始计时，N、S 极间缝隙的宽度不计．以 a 边的电流进入纸面，b 边 的电流出纸面为正方向）（ ） A． B． C． D． 13．在如图所示的电路中， L1 、 L2 、 L3 a b 6V 是三盏相同的灯泡．当 、 两端接交流 时，三盏灯的发光情 况相同．若将 a 、 b 两端接直流 6V 时，稳定后观察到的现象是（ A．三盏灯的亮度相同 C． L1 不亮， L2 比 L3 亮 B． D． L1 L1 不亮， 不亮， L2 L3 、 比 L3 L2 ） 的亮度相同 亮 14．关于电感对交变电流的影响，下列说法正确的是（ ） A．电感不能通直流电流，只能通交变电流 B．电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同 C．同一个电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小 D．同一个电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小 15．如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比为 n1 : n2  6 :1 ，副线圈两端接三条支路，每条支路 上都接有一只灯泡，电路中 L 为电感线圈、C 为电容器、R 为定值电阻.当原线圈两端接有如图乙所示的交 变电流时，三只灯泡都能发光，如果加在原线圈两端的交变电流的最大值保持不变，而将其频率变为原来 的 2 倍，则对于交变电流的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是（　　） A．副线圈两端电压的有效值均为 216V B．灯泡Ⅰ变亮 C．灯泡Ⅱ变亮 D．灯泡Ⅲ变亮 二、填空题（共 4 题） 16．某正弦式电流的图象，则此正弦式电流的周期为_______s,电流的峰值为_______A． 17．一交流电压瞬时值表达式为 u＝110 sin 100πt(V)，将该交流电压加在一阻值为 22 Ω 的电阻两端，并 联在该电阻两端的交流电压表的示数为______________ V．该电阻消耗的功率为___________ W,流过电阻 的电流方向每秒改变________次. 18．如图所示是我国居民生活用电的电压随时间变化的关系图像，请写出该电压瞬时值的表达式________． 若将该电压加到阻值为110Ω 的定值电阻两端，则在 10s 内产生的热量是________ J ． 19．一个面积为 S 的矩形线圈在匀强磁场中以某一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直．线圈中 感应电动势 e 与时间 t 的关系如图所示．感应电动势的峰值和周期可由图中读出．则磁感应强度 B =____________；在 t = T /12 时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于______________． 三、综合题（共 4 题） 20．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共 100 匝，转速为 10 r/min，在转动过程  中穿过线圈的磁通量的最大值为 0.03 Wb， （1）则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？  （2）当线圈平面与中性面夹角为 3 时，感应电动势为多少？ 21．如图所示，线圈 abcd 的面积是 0.05m2，共 100 匝，线圈电阻为 1Ω，外接电阻 R=9Ω，匀强磁场的磁感 1 应强度为 B= π T，当线圈以 5r/s 的转速匀速转动时，求： (1)转动中感应电动势的最大值和有效值； (2)电路中交流电压表和电流表的示数； � (3)线圈从图示位置转过 90 的过程中通过电阻 R 的电量。 22．某矩形线圈，切割磁感线的边长 ab=40cm，宽 ad=20cm，共 50 匝，在磁感强度为 0.5T 的匀强磁场中 以 300r/min，绕中心轴 OO´匀速转动，如图所示。 (1)求出电动势的最大值。 (2)若 t=0 时线圈恰在图中位置，写出感应电动势的瞬时表达式，并求出当 t=0.025s 时感应电动势的瞬时值。 (3)从图示位置转动 90°过程中的平均感应电动势值又是多少？ 23．有一个正方形线圈的匝数为 10 匝，边长为 20cm，线圈总电阻为 1Ω，线圈绕 OO′轴以10 rad/s 的角速 度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为 0.5T，求： (1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少； (2)若从图示位置（ B / / S ）开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式；并求出转过 30°时，感应电动 势的瞬时值； (3)线圈转动一周产生的电热。 参考答案： 1．A 2．C 3．D 4．D 5．D 6．C 7．D 8．A 9．D 10．D 11．C 12．C 13．C 14．C 15．D 16． 0.02 0.5 17． 110 550 u  220 2 sin100 t (V) 18． 19． 100 4400  EmT ； 2 S 6 20．1V 3 V 2 1 21．(1)50V， 25 2V ；(2)3.54A，31.82V；(3) C 2π 22．(1)20πV；(2) e  20 sin10 t (V) ， 10 2 V