课时测评18 描述交变电流的物理量-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（粤教版）

课时测评18　描述交变电流的物理量 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－12题，每题5分，共60分) 1．(多选)关于交变电流的周期和频率，下列说法正确的是(　　) A．为了描述交变电流的周期性变化引入了周期，而不是频率 B．周期为0.02 s的交变电流，其频率为50 Hz C．周期和频率是倒数关系 D．频率为50 Hz的正弦式交变电流的方向每秒改变50次 答案：BC 解析：周期和频率都是为了描述交变电流的周期性变化而引入的，A错误；周期是完成一次周期性变化所需的时间，频率是在1 s内完成周期性变化的次数，所以周期和频率是倒数关系，若周期T＝0.02 s，则频率f＝＝50 Hz，B、C正确；由于正弦式交变电流在每个周期内电流方向改变两次，所以频率为50 Hz的正弦式交变电流每秒电流方向改变100次，D错误。 2．由感应电动势的瞬时值表达式e＝10·sin (4πt) V，可知(　　) A．此交流电的频率是4π Hz B．此交流电的周期是0.05 s C．当t＝0.5 s时，此交流电动势有最大值 D．当t＝0时，产生此交流电的线圈平面与中性面重合 答案：D 解析：由感应电动势的瞬时值表达式可知ω＝4π rad/s，由公式ω＝＝2πf，解得T＝s，f＝2 Hz，故A、B错误；当t＝0.5 s时，此交流电动势为e＝10·sin V＝0，故C错误；当t＝0时，此交流电动势为e＝0，可知，线圈与磁场垂直，即产生此交流电的线圈平面与中性面重合，故D正确。故选D。 3．如图为交流发电机的模型图，下列说法正确的是(　　) A．仅对调磁极N和S，发电机将输出直流电 B．仅增加线圈匝数，产生的电动势将增大 C．仅提高线圈转速，输出的电流频率不变 D．仅采用更粗的导线制作的线圈，产生的电动势更大 答案：B 解析：集电环的结构可以实现将交流电转化为直流电，但通过磁极的对调只是实现了电流的方向改变，故A错误；旋转线圈产生电动势峰值为E＝NBSω，增加匝数N，产生的电动势会增大，故B正确；由于ω＝2πn，提高线圈的转速，产生的交变电流频率增大，故C错误；用更粗的导线制作的线圈能够减小线圈内阻，可以提高输出电压，但不影响电动势，故D错误。故选B。 4．某正弦式交变电流的电流i随时间t变化的图像如图所示。由图可知(　　) A．电流的有效值为10 A B．电流的最大值为10 A C．该交流电的周期为3 s D．该交流电的频率为0.02 Hz 答案：A 解析：根据题图可知，该交流电的最大电流为10 A，周期为0.02 s，故B、C错误；电流的有效值I＝＝10 A，故A正确；该交流电的频率为f＝＝ Hz＝50 Hz，故D错误。故选A。 5．(2024·云南曲靖高二期末)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦式交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正，该电阻上电压的峰值均为U0，周期均为T，如图所示。则Q方∶Q正等于(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．1∶ B．∶1 C．1∶2 D．2∶1 答案：D 解析：由有效值的概念知，一个周期内产生的热量Q方＝·＋·＝T，Q正＝T＝T＝·T，可得＝，故D正确，A、B、C错误。 6．(多选)(2025·佛山市高二校考)交流发电机的示意图如图甲所示，线圈以OO′为轴匀速转动，产生的正弦式交变电流的波形如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A．该正弦式交流电的频率为5 Hz B．1 s内，电流的方向发生5次变化 C．电流的有效值为10 A D．t＝0.05 s时，线圈平面转到中性面，穿过线圈的磁通量最大 答案：AD 解析：该正弦式交流电的频率为f＝＝ Hz＝5 Hz，故A正确；一个周期内，电流的方向发生2次变化，故1 s内，电流的方向发生10次变化，故B错误；电流的有效值为I＝＝ A＝5 A，故C错误；t＝0.05 s时，线圈平面转到中性面，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，故D正确。故选AD。 7．如图甲所示，一单匝矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场方向间的夹角θ＝45°时(如图乙所示)为计时起点，并规定当电流自a流向b时，电流方向为正，则选项中的四幅图正确的是(　　) 答案：D 解析：t＝0时刻，根据题图乙表示的转动方向，由右手定则知，此时ad中电流方向由a到d，线圈中电流方向为a→d→c→b→a，与规定的电流正方向相反，电流为负值；又因为此时ad、bc两边的切割速度方向与磁场方向成45°角，由Em＝2Blv可得E＝2×Blv＝Em，即此时电流是峰值的；由题图乙还能观察到，线圈在接下来45°的转动过程中，ad、bc两边的切割速度越来越小，所以感应电动势应减小，感应电流应减小，由以上分析可知D正确。 8．如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系图像，若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为(　　) A．1∶ B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6 答案：C 解析：题图甲中，在一个周期内，根据电流的热效应有2R·＝I2RT，代入数据解得电流的有效值I＝ A；题图乙中，在一个周期内，根据电流的热效应有2I12R·＝I′2RT，代入数据解得电流的有效值I′＝1 A；根据W＝I2Rt知，在相同时间内两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙＝∶1＝1∶3，故C正确，A、B、D错误。 9．如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示。已知线圈匝数为20匝，则下列说法正确的是(　　) A．线圈转动的角速度为2π rad/s B．1.5 s时线圈所在平面与中性面垂直 C．100 s内线圈中电流方向改变100次 D．感应电动势的最大值为2π V 答案：C 解析：由题图乙可得交流电的周期T＝2 s，故线圈转动的角速度ω＝＝ rad/s＝π rad/s，故A错误；由题图乙可知，1.5 s时磁通量最大，则线圈处于中性面位置，故B错误；交变电流一个周期内电流方向改变两次，则100 s内线圈中电流方向改变100次，故C正确；感应电动势的最大值Em＝NBSω＝NΦmω＝20×0.2×π V＝4π V，故D错误。故选C。 10．(多选)(2024·广州市开学考试)一台内阻r＝10 Ω的发电机对外供电，其电动势瞬时值的表达式为e＝400sin (100πt) V，关于此发电机，下列说法正确的是(　　) A．交流电的周期是0.02 s B．电动势的最大值是400 V C．电动势的有效值是200 V D．流过发电机的电流瞬时值表达式 i＝40sin (100πt) A 答案：AC 解析：根据该发电机所产生电动势瞬时值的表达式为e＝Emsin ωt＝400sin (100πt) V，可得交流电的周期是T＝＝ s＝0.02 s，电动势的最大值是Em＝400 V，电动势的有效值是E＝＝200 V，故A、C正确，B错误；根据闭合电路欧姆定律可知，由于不知道外电路的阻值，所以不能求出流过发电机的电流瞬时值表达式，故D错误。故选AC。 11．(2024·梅州市高二统考期末)如图甲为新能源电动汽车的无线充电原理图，M为匝数n＝50匝的受电线圈，N为送电线圈。当送电线圈N接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．受电线圈的最大磁通量为0.01 Wb B．受电线圈产生的电动势的有效值为10 V　 C．在t1时刻，受电线圈产生的电动势为20 V D．在t2时刻，受电线圈产生的电动势为10 V 答案：B 解析：由题图乙可知受电线圈的最大磁通量为2.0×10-4 Wb，故A错误；受电线圈产生的电动势的最大值Em＝nBSω＝nΦm＝20 V，受电线圈产生的电动势的有效值为E＝＝10 V，故B正确；在t1时刻，受电线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，受电线圈产生的电动势为0，故C错误；在t2时刻，受电线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，受电线圈产生的电动势为0，故D错误。故选B。 12．(2024·广东梅县东山中学高二联考)发电机的示意图如图所示，n匝正方形线圈在匀强磁场中以恒定角速度ω绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端电压的有效值为U0。线圈电阻为r，其余电阻不计，转动过程中，线圈中磁通量的最大值为(　　) A． B． C． D． 答案：D 解析：由闭合电路欧姆定律可得，线圈转动产生感应应电动势的有效值为E＝，最大值为Em＝，根据Em＝nΦmω，联立解得Φm＝，故A、B、C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $