高中人教物理選擇性必修二3.2 交變電流的描述（同步練習(xí)）（解析版）-同步備課

1、3.2 交變電流的描述一、選擇題1(多選)關(guān)于交變電流的周期和頻率，下列說(shuō)法中正確的是()A交變電流最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時(shí)間間隔等于周期的一半B1 s內(nèi)交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率C交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍D50 Hz的交變電流，其周期等于0.05 s【答案】AC【解析】根據(jù)周期的定義知選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。因?yàn)樵谝粋€(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，交變電流會(huì)出現(xiàn)正向和負(fù)向最大值各一次，但相鄰兩個(gè)峰值的時(shí)間間隔為半個(gè)周期。交變電流在一個(gè)周期內(nèi)方向改變兩次，即方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍，所以選項(xiàng)C正確。由Teq f(1,f)eq f(1,50) s0.02 s，知選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2(多

2、選)一個(gè)矩形線框的面積為S，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)速為n r/s，則()A線框交變電動(dòng)勢(shì)的峰值為nBSB線框交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為eq r(2)nBSC從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)eq f(1,4)周期，線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBSD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e2nBSsin2nt【答案】BD【解析】因?yàn)?n，所以EmBS2nBS，所以A錯(cuò)誤；Eeq f(Em,r(2)eq r(2)nBS，B正確；因?yàn)門(mén)eq f(2,)eq f(1,n)，所以eq xto(E)eq f(,t)eq f(BS,f(1,4)T)eq f(BS,f(1,4n)4nBS，C錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬

3、時(shí)值為eEmsint2nBSsin2nt，D正確。(多選)矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，線框輸出的交流電電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是()A交流電電壓的有效值為36eq r(2) VB交流電電壓的最大值為36eq r(2) V，頻率為0.25 HzC2 s末線框平面垂直于磁場(chǎng)，通過(guò)線框的磁通量最大D1 s末線框平面垂直于磁場(chǎng)，通過(guò)線框的磁通量變化最快【答案】BC【解析】由圖象可知，交流電電壓的最大值為36 eq r(2) V，有效值為36 V，周期T4 s，則頻率feq f(1,T)0.25 Hz，故A錯(cuò)誤，B正確；1 s末交流電電壓達(dá)到最大值，線框平面應(yīng)與磁場(chǎng)平行，

4、故D錯(cuò)誤；2 s末交流電電壓為零，線框平面與磁場(chǎng)垂直，磁通量最大，故C正確。（單選）交流發(fā)電機(jī)線圈電阻r1 ，用電器電阻R9 ，電壓表示數(shù)為9 V，如圖所示，那么該交流發(fā)電機(jī)()A電動(dòng)勢(shì)的峰值為10 VB電動(dòng)勢(shì)的有效值為9 VC交流發(fā)電機(jī)線圈通過(guò)中性面時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為10eq r(2) VD交流發(fā)電機(jī)線圈自中性面轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq f(20r(2),) V【答案】D【解析】電壓表示數(shù)等于路端電壓，電路中的電流為Ieq f(U,R)eq f(9,9) A1 A，電動(dòng)勢(shì)的有效值為：EI(Rr)1(19) V10 V，所以電動(dòng)勢(shì)的最大值為Emeq r(2)E10eq r(2)

5、V，故A、B錯(cuò)誤；線圈通過(guò)中性面時(shí)最大，但eq f(,t)0，故e0，C錯(cuò)誤；線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)90過(guò)程中，BS，teq f(T,4)eq f(,2)，則eq xto(E)neq f(,t)eq f(2nBS,)，由于EmnBS，所以eq xto(E)eq f(2Em,)eq f(20r(2),) V，D正確。5（單選）家用電子調(diào)光燈的調(diào)光原理是用電子線路將輸入的正弦交流電壓的波形截去一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由截去部分的多少來(lái)調(diào)節(jié)電壓，從而實(shí)現(xiàn)燈光的可調(diào)，比過(guò)去用變壓器調(diào)壓方便且體積較小，某電子調(diào)光燈經(jīng)調(diào)整后的電壓波形如圖所示，若用多用電表測(cè)燈泡兩端的電壓，多用電表的示數(shù)為()A.eq f(r(2),2

6、)Um B.eq f(r(2),4)Um C.eq f(1,2)Um D.eq f(1,4)Um【答案】C【解析】多用電表測(cè)得的電壓值為有效值，根據(jù)電流的熱效應(yīng)Qeq f(blc(rc)(avs4alco1(f(Um,r(2)2,R)eq f(T,2)eq f(Uoal(2,有效),R)T得U有效eq f(1,2)Um，所以C正確。6（單選）如圖所示為一交變電流隨時(shí)間變化的圖象，則此交變電流的有效值是()A5eq r(2) A B2.5 A C.eq f(7r(2),2) A D3.5 A【答案】B【解析】根據(jù)有效值的定義，在任意一個(gè)周期內(nèi)，有I2RTIeq oal(2,1)Req f(T,2

7、)Ieq oal(2,2)Req f(T,2)，解得I2.5 A，選項(xiàng)B正確。(多選)如圖所示，A、B兩輸電線間的電壓表達(dá)式為u200eq r(2)sin100t(V)，輸電線電阻不計(jì)，把電阻R50 的用電器接在A、B兩輸電線上，對(duì)此，下列說(shuō)法正確的是()A電流表示數(shù)為4 AB電壓表示數(shù)為200 VC通過(guò)R的電流方向每秒鐘改變50次D用電器消耗的電功率為1.6 kW【答案】AB【解析】由u200eq r(2)sin100t(V)可知，電壓最大值Um200eq r(2) V，角速度100 rad/s，所以電壓的有效值Ueq f(Um,r(2)200 V，周期Teq f(2,)0.02 s，頻率f

8、eq f(1,T)50 Hz。由歐姆定律得Ieq f(U,R)eq f(200,50) A4 A，所以A、B正確；一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，而f50 Hz，則1 s內(nèi)電流方向改變100次，C錯(cuò)誤；電功率PIU4200 W800 W，所以D錯(cuò)誤。8(多選)如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是()A在圖中t0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C交流電a的瞬時(shí)值為u10sin5t (V)D交流電b的最大值為eq f(20,3) V【答案】BCD【解析】由題

9、圖可知，t0時(shí)刻線圈均在中性面，穿過(guò)線圈的磁通量最大，A錯(cuò)誤；由題圖可知TaTb23，故nanb32，B正確；由題圖可知，C正確；交流電最大值UmNBS，故UmaUmb32，故Umbeq f(2,3)Umaeq f(20,3) V，D正確。9.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)，則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()A.eq f(BL2,2R) B.eq f(r(2)BL2,2R) C.eq f(r(2)BL2,4R) D.eq f(BL2,4R)【答案】D【解析】交變電流

10、的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)得出的，線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)中后，因磁通量不變，故沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以只有線框進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中有感應(yīng)電流。設(shè)線框轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T(mén)，而線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周只有eq f(T,4)的時(shí)間內(nèi)有感應(yīng)電流，根據(jù)有效值的概念，有eq f(BLf(L,2),R)2Req f(T,4)I2RT，解得Ieq f(BL2,4R)，選項(xiàng)D正確。10(多選)在交流電路中，下列說(shuō)法正確的是()A影響電流與電壓的關(guān)系的不僅有電阻，還有電感和電容B電感對(duì)交變電流有阻礙作用，是因?yàn)榻蛔冸娏魍ㄟ^(guò)電感線圈時(shí)，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化C交變電流能通過(guò)電容器，是因?yàn)榻蛔冸妷旱淖畲笾荡笥趽舸╇妷海娙萜鞅粨舸?/p>

11、了D電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗就越大【答案】AB【解析】在交流電路中，電阻、電感器和電容器對(duì)交流都有阻礙作用，選項(xiàng)A正確；電感器對(duì)交流有阻礙作用，本質(zhì)是產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化，選項(xiàng)B正確；交流能通過(guò)電容器，是因?yàn)殡娙萜鲀蓸O加上交變電壓，電容器不斷進(jìn)行充電和放電，電路中形成了電流，表現(xiàn)為交流通過(guò)了電容器，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗越小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11(多選)對(duì)交變電流通過(guò)電容器的正確理解是()A交變電流能夠使電容器極板間的絕緣介質(zhì)變成導(dǎo)體B交變電流定向移動(dòng)的電荷通過(guò)電容器兩板間的絕緣介質(zhì)C交變電流能夠使電容器交替進(jìn)行充、放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)

12、為交變電流通過(guò)了電容器D交變電流通過(guò)了電容器，實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器極板間的絕緣介質(zhì)(擊穿除外)【答案】CD【解析】電容器能讓交變電流通過(guò)，實(shí)際上是通過(guò)充、放電來(lái)完成的，定向移動(dòng)電荷并沒(méi)有從一個(gè)極板運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)極板。但憑借電容器的充、放電，就完成了交變電流通過(guò)的任務(wù)。故選C、D。12(多選)如圖所示，圖甲、乙中電源為交流電源，圖丙中電源為直流電源，各電路中線圈自感系數(shù)相同且直流電阻不計(jì)，各電壓表示數(shù)相同，下列說(shuō)法正確的是(L1、L2、L3相同)()A燈L1比燈L2亮B燈L3比燈L1亮C燈L2與燈L3一樣亮D燈L1與燈L3一樣亮【答案】BC【解析】三個(gè)電路中電壓表的示數(shù)相同，題圖丙中電感

13、線圈感抗為0，電壓全部加在L3上，設(shè)為U；題圖乙中電感線圈與燈并聯(lián)，因此電感線圈對(duì)燈無(wú)影響，L2所加電壓為U；所以L2、L3實(shí)際消耗的功率相同，C正確。題圖甲中電感線圈有感抗，與燈L1共同分擔(dān)電壓U，因此燈L1分得電壓肯定小于U，故燈L1的亮度小于燈L3的亮度，故B正確，A、D錯(cuò)誤。13(多選)如圖所示，甲、乙兩圖中用交流電源，丙、丁兩圖中用直流電源，各電路圖中燈泡、電容器、電壓表示數(shù)都相同，則下列說(shuō)法正確的是()A燈L1比燈L2亮B燈L3也能發(fā)光，但亮度最暗C燈L2和L4亮度相同D燈L4比燈L1亮【答案】CD【解析】電壓表示數(shù)相同，說(shuō)明交流電壓的有效值與直流電壓相同。甲圖中電容器與燈L1串聯(lián)

14、，電容器對(duì)電流有阻礙作用，燈L1兩端電壓小于電壓表示數(shù)；乙圖中電容器與燈L2并聯(lián)，L2兩端電壓等于電壓表示數(shù)；丙圖中電容器與燈L3串聯(lián)且是直流電源，電容器隔直流通交流，所以沒(méi)有電流流過(guò)燈L3，燈L3不亮；丁圖中電容器與燈L4并聯(lián)，L4兩端電壓等于電壓表示數(shù)，電流全部流過(guò)燈L4。綜合以上分析，C、D兩項(xiàng)正確。二、非選擇題14在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一正方形閉合線圈繞垂直磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知線圈的匝數(shù)為n100匝，邊長(zhǎng)為20 cm，電阻為10 ，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f50 Hz，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T，求：(1)外力驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率；(2)轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

15、及感應(yīng)電流的大?。?3)在線圈由中性面轉(zhuǎn)至與中性面成30夾角的過(guò)程中，通過(guò)線圈橫截面的電荷量?！敬鸢浮?1)1.97104 W(2)314 V31.4 A(3)0.027 C【解析】(1)線圈中交變電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS1000.5(0.2)2250 V628 V。交變電動(dòng)勢(shì)的有效值Eeq f(Em,r(2)314eq r(2) V。外力驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率與線圈中交變電流的功率相等。即P外eq f(E2,R)eq f(314r(2)2,10) W1.97104 W。(2)線圈轉(zhuǎn)到與中性面成30角時(shí)，其電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值eEmsin30314 V，交變電流的瞬時(shí)值ieq f(e,R)eq f(31

16、4,10) A31.4 A。(3)在線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)30角的過(guò)程中，線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq xto(E)neq f(,t)，平均感應(yīng)電流eq xto(I)eq f(xto(E),R)neq f(,Rt)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為q，則qeq xto(I)tneq f(,R)eq f(nBl21cos30,R)eq f(1000.50.2210.866,10) C0.027 C。15.如圖所示是一種電風(fēng)扇減速器電路。通過(guò)改變開(kāi)關(guān)S跟05間的6個(gè)觸點(diǎn)的接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速控制。請(qǐng)說(shuō)明它的調(diào)速原理?！敬鸢浮恳?jiàn)解析【解析】當(dāng)開(kāi)關(guān)S接在觸點(diǎn)“0”點(diǎn)時(shí)電路斷路，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)；當(dāng)開(kāi)關(guān)S接觸點(diǎn)“1”時(shí)，電感線圈沒(méi)有接入電路，此時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速最大；當(dāng)開(kāi)關(guān)接在觸點(diǎn)2、3、4、5時(shí)，感抗依次越來(lái)越大，電動(dòng)機(jī)分擔(dān)電壓越來(lái)越小，電動(dòng)機(jī)M功率越來(lái)越小，因此風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越來(lái)越小。16.在電子技