3.2 交变电流的描述 测评-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

3.2 《交变电流的描述》测评 一、单选题 【周期、频率、表达式】 1．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是( ) A.线圈是从垂直中性面位置开始计时的 B.电动势表达式为 C.电流方向每秒改变50次 D.灯泡两端电压的最大值为5.4V 【峰值和有效值】 2．通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为( ) A.5A B.A C.4A D.A 3．如图甲所示，矩形线圈的一部分处在有界匀强磁场中，并绕处于磁场边界的轴匀速转动，产生的感应电动势随时间的变化图线如图乙所示，下列说法正确的是( ) A.时刻线圈处于与中性面垂直的位置 B.时刻线圈位于磁场内、外的面积比为3:2 C.每秒钟电流方向改变100次 D.感应电动势的有效值为 4．一理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈与正弦交流电源连接，其输入电压u如图所示。若副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则( ) A.流过电阻的电流是20 A B.与电阻并联的电压表的示数是 C.经过1 min，电阻产生的热量是 D.变压器的输入功率是 【Φ-t图像】 5．某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量随时间t变化的关系如图所示，则下列说法正确的是( ) A.时刻，线圈平面与中性面平行 B.1s内线圈中感应电流方向改变50次 C.时刻，线圈中的感应电流最大 D.时刻，图像的切线斜率为 6．如图所示为一交变电流随时间变化的图像，正负半轴都是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的有效值为( ) A. B. C. D. 【交流电流中电功、电热、电功率的计算】 7．在阻值的定值电阻两端接一交流电压，电压表达式为，则该电阻在电压的一个周期内产生的电热为( ) A. B. C. D. 8．用长度为L，横截面面积为S、电阻率为ρ的金属丝制成正方形线框abcd，然后置于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，绕与ab边重合的固定轴从中性面开始沿图示方向逆时针匀速转动，转动的角速度为ω，下列说法正确的是( ) A.线框从图示位置转过的过程中，线框中电流的方向为 B.线框中感应电流的有效值 C.线框转过一周的过程中，产生的焦耳热 D.线框从图示位置转过半圈的过程中，通过线框某一横截面的电荷量为0 9．一个U形金属线框在两匀强磁场中绕轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示。图甲中轴右侧有磁场，图乙中整个空间均有磁场，两图中磁场的磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( ) A. B.1:2 C.1:4 D.1:1 二、计算题 10．交流发电机的原理如图甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，已知线圈的电阻为，求： （1）线圈电阻上产生的电热功率是多少？ （2）保持线圈匀速转动，内外界对线圈做的功是多少？ 参考答案 1．答案：D 解析：A.电动势随时间的变化规律从零开始，说明线圈从中性面开始转动，磁通量最大，瞬时电动势为零，A错误；B.电动势的最大值为，而则电动势表达式为，B错误；C.线圈每转一圈，电流改变两次方向，则电流方向每秒改变了100次，C错误；D.灯泡两端的电压最大值为，D正确。故选D。 2．答案：A 解析：前半周期正弦式交流电的电流有效值为 根据交变电流有效值的计算可知 解得该交变电流的有效值为 故选A。 3．答案：D 解析：由题图乙知，时刻，感应电动势为零，此时线圈处于中性面位置，A错误；分析交变电流的产生条件，结合题图乙知，时，感应电动势的最大值由5 V变为10 V，由知，时刻，线圈位于磁场内、外的面积之比为1:2，B错误；由题图乙知，交流电的周期，一个周期内电流方向改变两次，则每秒钟电流方向改变50次，C错误；根据有效值的定义知，解得感应电动势的有效值，D正确. 4．答案：D 解析：由题图可知，原线圈电压是，所以副线圈电压为，流过电阻R的电流是，A、B错误;经过1 min，电阻产生的热量是，C错;变压器的输入功率，D正确。 5．答案：D 解析：A．时刻，线圈中的磁通量为零，则线圈平面与中性面垂直，故A错误； B．由图像可知，交流电的周期为0.02s，则频率为50Hz，每转一周电流方向改变两次，因此1s内电流方向改变100次，故B错误； C．时刻，线圈中磁通量变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，故C错误； D．时刻，感应电动势最大，则 因此，此时图像的切线斜率大小为 故D正确。 故选D。 6．答案：D 解析：由图可知，正半轴的电流有效值为，负半轴的电流有效值为，根据“热相等”原则，解得，故选D。 7．答案：A 解析：由题意可知，电阻所接交变电流的峰值为 所以，该交变电流的有效值为 由电压表达式可知周期为 所以，该电阻在电压的一个周期内产生的电热为 故选A。 8．答案：C 解析：A.由楞次定律可知，线框转过的过程中，线框中电流的方向为，A错误； B.线框的电阻 电动势的峰值 有效值 故电流的有效值 B错误； C.线圈转过一周的过程中产生的焦耳热 C正确； D.线框从图示位置转过半圈的过程中，通过线框某一横截面的电荷量 D错误。 故选C。 9．答案：A 解析：题图甲中轴的右侧有磁场，所以线框只在半个周期内有感应电流产生，感应电流随时间变化的图像如图a所示交流电流表测的是有效值，由，得；题图乙中整个空间均有磁场，线框中产生的感应电流随时间变化的图像如图b所示，所以，则，故A正确。 10．答案：（1） （2） 解析：（1）由图像可知通过线圈电流的最大值为，则电流有效值为 线圈电阻上产生的电热功率为 （2）根据功能关系可知，内外界对线圈做的功为 学科网（北京）股份有限公司 $$