人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述优秀课件ppt

3.2.1交变电流的描述  同步练习

一、单选题

1．（2021·浙江杭州市·高二期末）家庭电路中交流电压随时间变化的规律为u=220sin100πt V，则该电压的（　　）

A．最大值是220V       B．有效值是220V      C．周期是100s       D．频率是100Hz

【答案】B

【解析】AB．根据交流电压随时间变化的瞬时电压表达式为u=220sin100t V，可知该电压的最大值为

正弦交流电压的有效值为,故A错误，B正确；

CD．根据瞬时表达式可知

可得周期为

频率为

故CD错误；故选B。

2．（2021·浙江衢州市·高二期末）如图是一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的正弦式交变电流的图象，由此图象可知这个交变电流的（　　）

A．时与线圈串联的理想电流表示数为零

B．交流电压瞬时值的表达式为

C．时通过线圈的磁通量最大

D．电流的方向每秒改变100次

【答案】D

【解析】A．时的瞬时电流为零，而理想电流表的示数为电流的有效值为，故A错误；

B．根据图像可读得，最大电流为

角速度为

则电流的瞬时表达式为,故B错误；

C．时瞬时电流最大，则磁通量的变化率最大，磁通量为零，故C错误；

D．交流电的频率，即1s线圈转50圈，而每一圈电流的方向改变两次，则电流的方向每秒改变100次，故D正确；故选D。

3．（2021·西藏·拉萨那曲高级中学高二期中）将交变电流加在阻值为10Ω的电阻两端，电路中电流的图象如图所示，由图可知（　　）

A．用电流表测该电流其示数为10A

B．用电流表测该电流其示数为7.07A

C．电阻消耗的电功率为1000W

D．该交变电流的瞬时值表达式为i＝10sin200πt（A）

【答案】B

【详解】

AB．由图象可知交流电的电流最大值为10A，因此其有效值为

电流表的示数为有效值，即7.07A，故A错误，B正确；

C．电阻消耗的电功率为，故C错误；

D．由图得

所以该交流电流瞬时值表达式为，故D错误。故选B。

4．（2021·浙江·高三阶段练习）如图所示为一电流通过一电子元件后的波形图（曲线部分为正弦交流电的一部分），则下列说法正确的是（　　）

A．这是一种交变电流 B．电流的变化周期为

C．电流通过电阻时，电功率为 D．电流通过的电阻时，一个周期内流经电阻的电荷量大于

【答案】D

【详解】

A．交变电流是指大小和方向随时间做周期变化的电流，图中电流方向未变，是直流，故A错误；

B．电流的变化周期为，故B错误；

C．电流通过电阻时，电功率为

故C错误；

D．根据i-t图像与t轴所围面积表示电荷量可知，电流通过的电阻时，一个周期内流经电阻的电荷量大于，故D正确。

故选D。

5．（2021·河南·洛宁县第一高级中学高二阶段练习）某电路两端的电压随时间变化的关系如图所示，该电压的有效值为（　　）

A． B． C． D．

【答案】C

【详解】

根据有效值的定义可得

解得

ABD错误，C正确。故选C。

6．（2021·陕西·宝鸡市陈仓区教育体育局教学研究室一模）如图甲所示是某小型交流发电机的示意图,两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A 为理想交流电流表,面积为 S=1 m2 的线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动,从图甲所示位置开始计时,产生的交变电流 i随时间t变化的图像如图乙所示,已知线圈的等效电阻R =10Ω,线圈的匝数N = 10,下列说法正确的是（　　）

A．电流表的示数约为14.1A

B．该交变电流的有效值是 A

C．t=0.01s时,通过线圈的磁通量为零

D．该磁场的磁感应强度大小T

【答案】C

【详解】

AB．由题图乙可知，交变电流的最大值为

由于交变电流表的示数为交变电流的有效值，所以有，AB错误；

C．由题图乙可知，交变电流的周期为T=0.02s，所以在t=0.01s时，线圈中的交变电流值最大，即线圈平面与磁场方向平行，通过线圈的磁通量是零，C正确；

D．线圈在磁场中的角速度为

因此线圈中产生交流电动势的最大值为

则有磁感应强度大小为

D错误。故选C。

7．（2021·浙江·萧山中学高三阶段练习）如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴以一定的转速匀速转动，通过电刷EF给外电阻R供电。在轴线右侧有一竖直向上的匀强磁场，左侧没有磁场。取线框处于中性面时开始计时，关于电流变化规律，以下图像中正确的是（　　）

A．B．C．D．

【答案】D

【详解】

由图可知，，穿过线圈的磁通量最大，此时感应有电流为零，设线圈的面积为S，线圈转动角速度为，则感应电流最大值为

瞬时值为

故D正确，ABC错误。故选D。

8．（2021·安徽·高三阶段练习）如图所示为一小型交流发电机示意图。图中两磁极间的磁场可认为是匀强磁场，单匝矩形线圈绕对称轴OO′以角速度顺时针匀速转动，且通过滑环和电刷与定值电阻R、理想电流表形成闭合回路。已知电流表示数为I，线圈电阻不计。则下列说法正确的是（　　）

A．线圈转到图示位置时，AB边中的电流方向由B到A

B．线圈转到图示位置时，穿过线圈的磁通量的变化率为零

C．从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为

D．从图示位置开始计时，线圈中产生的交变电压的瞬时值表达式为V

【答案】D

【详解】

A．由右手定则知，线圈转到图示位置时，AB边中的电流方向由A到，故A错误；

B．线圈转到图示位置时，线圈的位置垂直与中性面，线圈的磁通量为零，变化率最大，故B错误；

C．公式

线圈转过的时间为

则

公式中的指的是平均电流，而不是电流的有效值，故C错误；

D．图示位置的感应电动势最大，为余弦变化，根据欧姆定律得

则线圈中产生的交变电压的瞬时值表达式为V

故D正确。故选D。

9．（2021·山东淄博·高三阶段练习）现在市场上的调光台灯是用可控硅电子元件来实现调节的。如图为一个经过元件调节后加在电灯上的电压，在正弦交流电的每半个周期中都截去了前面的四分之一周期部分。已知交流电电压的最大值为UM，则现在加在电灯上的电压有效值是（　　）

A． B． C． D．

【答案】A

【详解】

设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量，利用有效值的定义

解得

故A正确，BCD错误。故选A。

10．（2021·河南·高三阶段练习）如图所示是一台发电机的模型图，面积为0.01m2的正方形线圈从中性面开始以角速度绕轴匀速转动，线圈共100匝，总电阻为2Ω。线圈所在匀强磁场的磁感应强度大小B=T，外电路中理想二极管与电阻R串联，，电流表为理想电表。则下列说法正确的是（　　）

A．电流表的示数为

B．在一个周期内，电阻R上产生的热量为0.4J

C．单匝线圈的AB边受到的安培力最大值为

D．在一个周期内，外力对发电机做的功为1J

【答案】B

【详解】

A．该线圈产生的电动势的最大值

则产生感应电动势的有效值为

则电流为

极管的由于二单向导电性，结合有效值的定义得

解得电流表的示数

故A错误；

B．电流的周期为

在一个周期内，电阻R上产生的热量为

故B正确；

C．线圈中的最大电流为

AB的长度为0.1m，则单匝线圈的最大安培力为

故C错误；

D．一个周期内电路中产生的热量为

由能量守恒定律可知在一个周期内，外力对发电机做的功为，故D错误。

故选B。

二、多选题

11．（2021·浙江高二期末）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。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．t=0.01s时穿过线框的磁通量最大

B．该交变电动势的有效值为11V

C．该交变电动势的瞬时值表达式e=22sin100πtV

D．线框中的电流方向每秒钟改变100次

【答案】ACD

【解析】A．t=0.01s时感应电动势为零，此时穿过线框的磁通量最大，A正确；

B．由于可知该交变电动势的有效值为22V，B错误；

C．由图乙可知，该交变电动势的瞬时值表达式e=22sin100πtV，C正确；

D．线圈每经过一次中性面，电流的方向改变一次，每一个周期改变两次，由于频率为50Hz，因此电流方向每秒钟改变100次，D正确。故选ACD。

12．（2021·河北邢台·高二阶段练习）如图所示，一个面积为S的单匝矩形线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴顺时针（从上往下看）匀速转动，转动周期为T，从图示位置开始计时，电流方向以为正，下列说法正确的是（　　）

A．时刻穿过线框的磁通量最大

B．线框中产生的电动势的有效值为

C．时刻线框内产生的感应电流方向为

D．线框中产生的电动势的瞬时值

【答案】AC

【详解】

AB．依题意，时刻线框与磁场完全垂直，线框位于中性面，此时穿过线框的磁通量最大，产生的交流电为正弦交流电，根据法拉第电磁感应定律及有效值定义可得：线框中产生的电动势的有效值为

故A正确，B错误；

C．依题意，可知时刻，线框边转向纸面外且水平向左切割磁感线，线框边转向纸面内且水平向右切割磁感线，根据右手定则，可判断知感应电流方向仍然为，故C正确；

D．依题意，可求得该正弦交流电瞬时值的表达式为

故D错误。故选AC。

13．（2021·浙江·高三专题练习）如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线OO′上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是（　　）

A．图示位置线圈中的感应电动势最大，为Em＝BL2ω

B．从图示位置开始计时，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL2ωsin ωt

C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝

D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为

【答案】BD

【详解】

A．题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；

B．线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为Em＝ BL2ω

故对应的瞬时值表达式为e＝ BL2ωsin ωt

B正确；

C．由公式q＝

可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝

C错误；

D．电阻R上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量为

Q＝

 D正确。故选BD。

14．（2021·广东北江实验学校高二阶段练习）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（　　）

A．框内电流方向呈周期性变化 B．电动势的最大值为Um

C．流过电阻的电荷量 D．电阻产生的焦耳热

【答案】ABD

【详解】

A．根据图甲可知，金属框转动时会产生交流电，框内电流方向会发生周期性变化，A正确；

B．根据图乙可知，电动势的最大值为Um，B正确；

C．根据

可知，金属框转动半周，磁通量的改变量为2BL2，通过电阻的电荷量为，转动一周流过电阻的电荷量为

C错误；

D．图乙等效为余弦式交流电，根据有效值

交流电最大值为

且

联立可知

D正确。故选ABD。