3.2 描述交变电流有的物理量 同步训练-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

《高二物理选择性必修第二册第三章第二节描述交变电流的物理量同步训练习题》参考答案 选择题答案表 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A C B D A A B B D 题号 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 答案 C CD AC A D D B D D BC 题号 22 24 25 答案 BD D C 1．A 【详解】根据电流的热效应，在一个周期内，有 解得 故选A。 2．A 【详解】由图可知，此交流电流的周期 根据有效值的概念得 解得 故选A。 3．C 【详解】设该交流电的有效值为，根据有效值的定义，则一个周期内 求得 故选C。 4．B 【详解】根据有效值的定义有 解得 故选B。 5．D 【详解】AC．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，灯泡两端的电压有效值是，故A错误，C错误； BD．根据有效值定义可得 解得，故B错误，D正确； 故选D。 6．A 【详解】根据有效值的定义，有 解得该交变电流的有效值为 故选A。 7．A 【详解】在一个相同周期内产生的热量大小分别为， 则在一个相同周期内产生的热量大小之比为，故选A。 8．B 【详解】设该交流电的有效值为，由有效值的定义可得 解得，故选B。 9．B 【详解】A．机械能回收系统的工作原理是电磁感应，而不是电流的磁效应，故A错误； BC．在图示位置，线圈的磁通量最大，线圈磁通量的变化率为零，无感应电流，故B正确，C错误； D．感应电动势有效值，电流有效值为，制动过程中磁铁转速减小，产生感应电流的有效值减小，故D错误。 故选B。 10．D 【详解】A．检测到用户电压随时间变化的曲线如图乙，最大值为，周期为 可知角速度为 可知，故A错误； B．输入电压的频率与输出相等，可知输入电压的频率为，故B错误； C．用户电压有效值为，故C错误； D．为使用户电压稳定在，增大输出电压，根据可得 可知应减小原线圈匝数，应将适当上移，故D正确。 故选D。 11．C 【详解】A．根据理想变压器电压与匝数成正比 可得升压变压器输出电压的有效值 则最大值为，故A错误； B．输电线上的电压损失 根据欧姆定律，输电线上的电流，故B错误； C．输电线上损失的功率，故C正确； D．对于升压变压器 即 对于降压变压器 即 由于 则，故D错误。 故选C。 12．CD 【详解】A．已知单匝线圈内阻，外电阻，由图乙得电动势最大值，周期，电动势有效值 角速度 转速 不是，故A错误； B．电流表、电压表示数均为有效值。电路电流有效值 电流表示数为。电压表测的电压， 不是，故B错误； C．电荷量 由，得 为半个周期，初始时，线圈在中性面，末态线圈位于另一侧中性面，磁通量变化量大小 代入得，故C正确； D．时，线圈完成一个周期转动，回到初始中性面位置，此时电动势，由法拉第电磁感应定律 得 即穿过线圈的磁通量变化率为零，故D正确。 故选CD。 13．AC 【详解】A．由图乙可知，周期，时电动势，说明此时线框处于中性面，即线框平面与磁感线垂直，A正确； B．电动势最大值，有效值，B错误； D．由图乙可得 时，为正弦函数，故该交变电流电动势的瞬时值表达式为，D错误。 C．该交变电流的电动势瞬时值表达式为 ，因为时，且从中性面开始计时，转过的角度即为线框平面与中性面的夹角。当时，有，解得，即 。故C正确； 故选AC。 14．A 【详解】正弦式交变电压的瞬时值通用表达式为 结合表达式可知， 则该交流电压的有效值 周期 频率 故选A。 15．(1) (2) (3)19200J 【详解】（1）由图像得，角速度 感应电动势最大值为 感应电动势有效值为 电压表读数为 （2）感应电流最大值为 电流随时间表达式为 （3）电流的有效值为 定值电阻1min内产生的焦耳热为 16．D 【详解】A．根据欧姆定律可得 所以电流的有效值为，故A错误； B．电压表示数为有效值，任意时刻其示数均不为0，故B错误； C．1min内，电阻产生的焦耳热，故C错误； D．假设产生输入电压的线圈为N匝，由题可知 则 根据可得 则在0~0.01s内，通过电阻的电荷量为，故D正确。 故选D。 17．D 【详解】A．根据交流电有效值的定义，有 代入图中数据求得该交流电有效值为，故A错误； B．雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的这个特性工作的，故B错误； C．磁场正在减弱，由右手螺旋定则可知，电流由a流向b，正在给电容器充电，N板带正电，故C错误； D．等效电路如图所示 可知 根据理想变压器电流与匝数成反比，有 联立可得等效电阻 P从上向下滑的过程中，当时，可得 根据电源输出功率与外电阻的关系变化规律，可知此时变压器输出功率最大，即P下滑到线圈的中点时变压器的输出功率最大，P继续下滑，等效电阻减小，变压器的输出功率减小，故D正确。 故选D。 18．B 【详解】A．已知额定功率，两个灯泡的总功率为 由能量守恒可知，原线圈的输入功率为220W，故A错误； B．由图乙可知，灯泡的​电压峰值，则​电压有效值为 通过灯泡的电流有效值 由，得原线圈电流有效值 电流表测量的是电流的有效值，即为0.5A，故B正确； C．电压表测量的是电压的有效值，不是瞬时值，故C错误； D．由图乙可知，周期，则频率为 变压器不改变电流的频率，因此输入原线圈的电流频率也为50Hz，故D错误。 故选B。 19．D 【详解】A．线圈产生电动势的最大值为，有效值为，A错误； B．线圈与中性面重合时电流方向发生改变，B错误； C．图示位置电流由，根据左手定则，边受安培力向上，C错误； D．从图示位置转过90°，则通过定值电阻的电荷量为，D正确。 故选D。 20．D 【详解】A．线圈转动到题图乙位置时，线圈所在平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，故A错误； B．线圈转动到题图乙位置时，边和边切割磁感线产生感应电动势，根据右手定则可知，边产生的电流方向沿方向，边产生的电流方向沿方向，故感应电流方向为，故B错误； C．交流电流表测量的是电流的有效值，故电流表的指针不动，故C错误； D．线圈转动到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，电路中的电流最小，故D正确。 故选D。 21．BC 【详解】A．线圈在磁场中切割磁感线，产生电动势为， 联立得 则波浪发电产生电动势的瞬时表达式，故A错误； B．根据闭合电路欧姆定律有 得，故B正确； C．灯泡电流的有效值为 则灯泡的功率为，故C正确； D．灯泡两端电压的有效值为，故D错误。 故选BC。 22．BD 【详解】A．电流表的示数为有效值，设电压的有效值为U，则 其中，联立解得 则 即电流表的示数始终为10A，故A错误； B．根据，可得1min的时间内产生的热量为，故B正确； C．电流的峰值 而通过电阻的电荷量 因为，可知1min的时间内，通过电阻的电荷量小于，故C错误； D．电容器的耐压值需不低于电压的最大值，图中电压最大值为200V，故耐压值至少为200V，故D正确。 故选BD。 23．(1) (2) 【详解】（1）金属线框中的磁感应强度满足 感应电动势瞬时值为 感应电动势有效值为 回路中的电流为 线框的热功率为 （2）由 可得在时间内，通过线框导体横截面的电荷量为 24．D 【详解】A．由题意可知，线圈转动的角速度为，则根据角速度与频率的关系式可得，该交流电的频率为，故A错误； B．该交流电电动势的峰值为，则有效值为 根据闭合电路欧姆定律可得电路中电流的有效值为 交流电流表显示的是有效值，所以无论线圈转到哪个位置，其示数均为，故B错误； C．线圈转到图示位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C错误； D．外电阻R在1分钟内产生的热量为，故D正确。 故选D。 25．C 【详解】A．由题图乙知，线圈转动周期 频率为，故A错误； B．感应电动势最大值 而 代入数据得，故B错误； C．感应电动势有效值 电路中电流有效值 由题图甲处转过圈的时间 电阻上产生的热量，故C正确； D．通过电阻的电荷量 由题图甲处转过圈，则 解得，故D错误。 故选C。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理选择性必修第二册第三章第二节描述交变电流的物理量同步训练习题 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 题型一、非正弦交变电流有效值计算 1．如图所示为某一交变电压的图像，曲线部分为正弦式交流电的部分图像，其峰值为U1=10V，直线部分的电压大小为U2=10V，则该交变电压的有效值为（　　） A． B．10V C． D． 2．如图表示一交变电流随时间而变化的图像，此交流电流的有效值是（　　） A．5A B． C． D．3.5A 3．如图所示的交变电流，前五分之二周期按正弦规律变化，后五分之三周期电流恒定，则该交变电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 4．如图甲所示三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍，一阻值为R的用电器两端的电压随时间周期性变化的规律如图乙所示，则该电阻在一个周期T内产生的热量为（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示，第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是（　　） A．第一次灯泡两端的电压有效值是U0 B．第二次灯泡两端的电压有效值是 C．第一次灯泡两端的电压有效值是 D．第二次灯泡两端的电压有效值是 6．如图所示交变电流图像中，时间轴上方曲线为正弦交流电半个周期所形成的图线，则该交变电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 7．在两个相同的定值电阻中分别通以如图甲、乙所示的交变电流（乙为正弦式图像），则在一个相同周期内产生的热量大小之比为（　　） A．5∶4 B．4∶5 C．3∶2 D．2∶3 8．某交变电流的波形如图所示，其电压有效值为（　　） A． B． C． D． 题型二、正弦式交流电的电动势和有效值 9．电动汽车的能量回收系统能将制动过程中的部分机械能转化为电能收集起来。如图所示，永磁铁在车轮和传动机构的带动下绕线圈旋转，在线圈中产生感应电流通过整流器为蓄电系统充电，图示位置线圈所在平面与磁场方向相互垂直。下列说法正确的是（　　） A．机械能回收系统的工作原理是电流的磁效应 B．图示位置线圈磁通量的变化率为零 C．图示位置产生的感应电流的方向由P指向Q D．制动过程中产生的感应电流有效值一直不变 10．为保证用户电压稳定在，变电站需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。保持输入电压不变，当滑动接头上下移动时可改变输出电压。某次检测到用户电压随时间变化的曲线如图乙，调压变压器为理想变压器，导线电阻不计，则（　　） A． B．输入电压的频率为 C．此时用户电压稳定在 D．为使用户电压稳定在，应将适当上移 11．根据湖北省电网发展规划，2025年新增潜江、天门2座500kV变电站。其中潜江站建成后将成为江汉平原电网的重要节点，与现有荆州电网形成环网结构，显著提升区域供电能力和新能源消纳水平。如图所示，发电站输出电压为10kV的正弦式交流电，经匝数比为的理想变压器升压后通过输电线输送到变电站，输电线等效电阻为，变电站两端电压为500kV，再用理想变压器变为电压为220V的家用交流电，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器输出电压最大值为550kV B．输电线上的电流为500A C．输电线上损失的功率为 D．升压变压器原线圈与降压变压器副线圈中电流之比为 12．（多选）如图甲所示为一台小型发电机的结构示意图，内阻为0.7Ω的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值，则下列说法正确的是（　　） A．发电机产生的电动势最大值为，线圈的转速 B．电流表的示数为10A，电压表的示数为110V C．0~0.01s的时间内，通过定值电阻的电荷量为 D．时，穿过线圈的磁通量变化率为零 13．（多选）如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．时金属线框平面与磁感线垂直 B．该交变电流的电动势的有效值为 C．从图示位置开始计时，当电动势的瞬时值为22V时，矩形金属线框平面与中性面的夹角为45° D．该交变电流的电动势的瞬时值表达式为 14．家庭电路中电压的瞬时值表达式为，则该交流电压的有效值和频率分别是（　　） A．220V，50Hz B．，50Hz C．220V，100Hz D．，50Hz 题型三、交变电流电路中的电功电功率和焦耳热计算 15．如图甲所示，交流发电机的线圈位于匀强磁场中，已知线圈匝数，电阻，定值电阻，线圈与定值电阻组成闭合回路，图中电表均为理想表，时刻线圈以为轴，以恒定角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示。（不计电路其他部分的电阻）求： (1)电压表的读数； (2)感应电流随时间的表达式； (3)定值电阻1min内产生的焦耳热。 16．如图所示，a、b间接正弦交流电源，输出电压，电路中的定值电阻阻值R=10Ω，电压表为理想交流电表。下列说法正确的是（　　） A．电阻中电流的有效值为2A B．t=0.01s时，电压表的示数为0 C．1min内，电阻产生的焦耳热为2400J D．0~0.01s内，通过电阻的电荷量为 17．有关下列四幅图的描述，正确的是（　　） A．图甲，交变电流的有效值为1.5A B．图乙的雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生衍射的这个特性工作的 C．图丙，LC振荡电路线圈中磁场的方向如图所示，且磁场正在减弱，可以判断此时M板带正电 D．图丁，变压器为理想变压器，滑动P可以改变接入电路的线圈匝数，图中n1：n2=1：2，P从上向下滑（指图中位置的上、下）的过程中变压器的输出功率先增大后减小 18．如图甲所示，理想变压器的副线圈接有两额定功率均为110W的相同灯泡和，灯泡两端的电压随时间变化的正弦图像如图乙所示，原、副线圈匝数之比为，灯泡正常发光，电流表、电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是（　　） A．原线圈的输入功率为440W B．时电流表的示数为0.5A C．时电压表的示数为0 D．输入原线圈的电流频率为100Hz 19．如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，此时线圈平面与中性面垂直，若线圈的匝数为，角速度为，面积为S，磁场的磁感应强度为，外部所接电阻阻值为，其余部分电阻不计．下列说法正确的是（　　） A．线圈产生电动势的有效值为 B．在图示位置时，电流方向发生改变 C．在图示位置时，边受安培力方向向下 D．从图示位置转过时，通过定值电阻的电荷量为 20．风力发电近年来在全球范围内得到了迅速的发展。特别是在中国，风电产业已经成为国家能源结构转型的关键组成部分之一。图甲是一风力发电机组，其发电机的简化结构如图乙所示，图中交流发电机、定值电阻、交流电流表组成闭合回路，线圈逆时针匀速转动，在线圈中产生正弦式交变电流，图示位置线圈平面与磁感线平行。下列说法正确的是（   ） A．线圈转动到图示位置时，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势也为零 B．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为 C．线圈匀速转动时，交流电流表指针左右摆动 D．线圈转动到中性面的瞬间，电路中的电流最小 21．（多选）海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电。在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中斜线阴影部分），如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度，线圈直径，电阻取重力加速度，若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为则下列说法正确的是（　　） A．波浪发电产生电动势的瞬时表达式为 B．灯泡中电流的瞬时表达式为 C．灯泡的电功率为 D．灯泡两端电压的有效值为 22．（多选）如图甲所示的电路中，电流表为理想交流电表，电阻，a、b之间输入如图乙所示的电压。下列说法正确的是（　　） A．时，电流表的示数为20A B．1min的时间内，电阻R上产生的热量为 C．1min的时间内，通过电阻R的电荷量为1200C D．若在R两端并联一电容器，要想不损坏电容器，其耐压值至少为200V 23．如图甲所示，粗细均匀、边长为L、电阻为R的单匝正方形金属线框abcd，处于方向垂直线框平面的磁场中，磁感应强度B随时间t变化的关系为如图乙所示的正弦曲线（图甲所示磁场方向为正方向），其中B0、T均已知。在时间内，求： (1)线框的热功率。 (2)通过线框导体横截面的电荷量。 24．如图所示，交流发电机中的线圈在磁场中绕轴逆时针匀速转动，产生的感应电动势随时间变化的规律为，线圈的电阻，外电路电阻，交流电流表内阻不计，则（　　） A．该交流电的频率为 B．线圈转到图示位置时，交流电流表示数为 C．线圈转到图示位置时，磁通量变化率为0 D．外电路电阻R在1分钟内产生的热量为 25．如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数，线圈的总电阻，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行。线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad的中点且垂直于磁场的转轴以一定的角速度匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示。若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．线圈匀速转动的频率为 B．线圈中产生感应电动势的最大值为 C．由图甲处转过圈，电阻R上产生的热量为 D．由图甲处转过圈，通过电阻R的电荷量为0.1C 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $