第3章 第2节 交变电流的描述(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

训练十三 交变电流的描述 [对应素能提升训练第35页] 1.（多选）某正弦式交变电流的方向在1 s内改变100次,则其周期T和频率f分别为（　　） A.T＝0.01 s B.T＝0.02 s C.f＝100 Hz D.f＝50 Hz 解析　由于正弦式交变电流一个周期内方向改变两次,所以其频率为50 Hz,由T＝得T＝0.02 s。 答案　BD 2.下列选项中提到的交流电,不是指有效值的是 （　　） A.交流电压表的读数 B.保险丝熔断电流 C.电容器击穿电压 D.220 V交流电压 解析　电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值。 答案　C 3.两个完全相同的电热器,分别通以图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦交变电流,则这两个电热器的电功率之比P甲∶P乙等于 （　　） A.∶1 B.2∶1 C.4∶1 D.1∶1 解析　甲为矩形交变电流,它的大小恒为Im,方向做周期性变化,而电流通过电阻的热功率跟电流的方向无关,所以矩形交变电流通过电阻R的热功率P甲＝R；乙为正弦交变电流,计算热功率时要用电流的有效值,I＝,所以P乙＝I2R＝R＝R＝,得＝,B正确。 答案　B 4.如图甲所示，调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的。现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是（　　） A.220 V B.156 V C.110 V D.78 V 解析　虽然题图乙所示电流不是正弦交变电流，根据正弦式交变电流的图像对称性可知，只要有从0开始的T的图线就满足最大值是有效值的倍，根据电流有效值定义有：T＝·，解得U＝110V≈156 V，故B正确。 答案　B 5.（多选）图甲为某一小型风力交流发电机的原理图，线圈的匝数为n＝100、总电阻为r＝5 Ω，负载电阻R＝10 Ω，A为理想交流电流表。从线圈转到中性面位置开始计时，该发电机的电动势随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A.电动势瞬时值表达式为e＝300sin 100πt V B.电动势的有效值为150V C.电流表的示数为14.1 A D.t＝0.02 s时通过线圈的磁通量为Wb 解析　根据题图乙可知，交流电动势的最大值为Em＝300 V，故有效值E＝＝V＝150V，交流电的周期T＝0.04 s，角速度为ω＝＝50π rad/s，则电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin ωt＝300sin 50πt V，A错误，B正确；电流表的示数为通过电阻R的电流的有效值，I＝＝A≈14.1 A，C正确；由Em＝nBSω可得通过线圈的磁通量最大值Φm＝BS＝，t＝0.02 s时电动势为0，通过线圈的磁通量最大，Φm＝Wb，D错误。 答案　BC 6.贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2023年我国风力发电量高达8 000多亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动。已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.20 T，线圈的匝数为100，面积为0.5 m2，电阻为0.6 Ω。若磁体转动的角速度为90 rad/s，线圈中产生的感应电流有效值为50 A。求： （1）线圈中感应电动势的有效值E。 （2）线圈的输出功率P。 解析　（1）电动势的最大值Em＝NBSω，有效值E＝，解得E＝， 代入数据得E＝450V。 （2）输出电压U＝E－Ir，输出功率P＝IU，解得P＝I（E－Ir）， 代入数据得P≈30 315 W。 答案　（1）450V　（2）30 315 W 7.如图所示,在电路两端加上正弦交变电流,保持电压的有效值不变,使频率增大,发现各灯的亮暗情况是：灯L1变亮,灯L2变暗,灯L3不变,则M、N、L中所接元件可能是 （　　） A.M为电阻,N为电容器,L为电感线圈 B.M为电感线圈,N为电容器,L为电阻 C.M为电容器,N为电感线圈,L为电阻 D.M为电阻,N为电感线圈,L为电容器 解析　 答案　C 8.（多选）图（a）为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁体转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式交变电流如图（b）所示，已知外接电阻R＝5 Ω，则（　　） A.风叶的转速为10 r/s B.电流的表达式为i＝0.6sin 10πt（A） C.风速加倍时，电阻R的电功率为3.6 W D.风速加倍时，电流的表达式为i＝1.2 sin 10πt（A） 解析　由题图（b）可知，电流的周期为T＝0.2 s，所以风叶的转速为n＝＝5 r/s，故A错误；由题图（b）可知，电流的最大值为Im＝0.6 A，周期为T＝0.2 s，由ω＝可得ω＝10π rad/s，则电流的表达式为i＝0.6sin 10πt（A），故B正确；风速加倍时，角速度加倍，根据Em＝NBSω可知，产生的感应电动势加倍，形成的感应电流也加倍，则电流的表达式为i＝1.2sin 20πt（A），根据I＝得，电流的有效值为I＝0.6 A，由P＝I2R可得，电阻R的电功率为P＝3.6 W，故D错误，C正确。 答案　BC 9.（多选）如图甲所示,标有“220 V　40 W”的电灯和标有“20 μF　300 V”的电容器并联接到交流电源上,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.t＝时刻,V的示数为零 B.电灯恰好正常发光 C.电容器有可能被击穿 D.交流电压表V的示数保持110 V不变 解析　交流电压表V的示数应是电压的有效值220 V,故A、D错误；电压的有效值恰好等于电灯的额定电压,电灯正常发光,B正确；电压的峰值220 V＝311 V,大于电容器的耐压值,故有可能被击穿,C正确。 答案　BC 10.（多选）如图甲所示为电热毯电路示意图,交流电压u＝311sin（100πt）V,当开关S接通时,电热丝的电功率为P0；当开关S断开时,加在电热丝上的电压如图乙所示,则（　　） A.开关接通时,交流电压表的读数为220 V B.开关接通时,交流电压表的读数为311 V C.开关断开时,交流电压表的读数为311 V,电热丝功率为 D.开关断开时,交流电压表的读数为156 V,电热丝功率为 解析　当S接通时,加在电热丝上的瞬时电压u＝311sin（100πt） V,所以电热丝两端的电压的有效值U1＝＝ V＝220 V,故A正确,B错误；当S断开时,前半个周期内所加电压不变,但后半个周期内U2＝0,所以电热丝的功率P＝P0。设此时交流电压的有效值为U2',由＝·得U2'＝＝156 V,即电压表的读数为156 V,故C错误,D正确。 答案　AD 11.图甲是一种可手摇发电的手电筒，除照明外还可手摇发电为手机充电。其原理：回路处在磁感应强度为0.01 T的匀强磁场中，磁场方向如图乙所示，图乙时刻半圆形导线束位于纸面内。从右向左看，手柄以rad/s逆时针匀速转动，则（　　） A.该手摇电筒中的电流是直流电 B.图乙时刻半圆形导线束上电流从A到B C.图乙时刻半圆形导线束受安培力大小为0 D.图乙所示电流表的示数为0.4 A 解析　A.根据手摇电筒的结构，线圈转动，切割磁感线产生感应电流的方向不断变化，故该手摇电筒中的电流是交流电，A错误；BC.图乙时刻半圆形导线转动方向与磁场方向平行，该时刻无感应电流，半圆形导线束受安培力大小为0，B错误，C正确；D.电流表的示数为转一圈的有效值，由题干中的已知条件无法求出电路中的电流有效值，D错误。故选C。 答案　C 12.某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示，在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为，磁场均沿半径方向；匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求： （1）线圈切割磁感线时，求感应电动势的大小E。 （2）从图示位置运动到线框ad边进入磁场开始计时，在虚线框内作出感应电动势随时间变化的e ­t图像，设a→d→c→b→a方向电动势为正值（至少画出一个周期的图像）。 （3）外接电阻R上的电流有效值。 　 解析　（1）bc、ad边的运动速度v＝ωl，感应电动势E＝2NB·2lv，解得E＝2NBl2ω。 （2）图像如图所示。 （3）R上的电压UR0＝＝，由有效值的概念可知·＝2×·，解得UR＝UR0＝，则R上电流有效值IR＝＝。 答案　（1）2NBl2ω　（2）见解析图　（3） 学科网（北京）股份有限公司 $$