湖南省醴陵市青云学校高中物理 第三章 第三节 交变电流同步检测 新人教版选修1-1（通用） 14页

第三节 交变电流 ‎ 建议用时 实际用时 满分 实际得分 ‎90分钟 ‎100分 一、 选择题（本题包括15小题，每小题给出的四个 选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选 项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2‎ 分，有选错或不选的得0分，共60分）‎ ‎1.交变电流是（ ）‎ A.矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流 B.按正弦规律变化的电流 C.按余弦规律变化的电流 D.大小、方向随时间做周期性变化的电流 ‎2.图‎3-3-1‎中表示交变电流的是（ ）‎ 图‎3-3-1‎ ‎3.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是（ ）‎ A.线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B.线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C.线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D.线圈转动一周，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 ‎4.一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图‎3-3-2‎所示，由图象可知（ ）‎ 图‎3-3-2‎ A.和时刻穿过线圈的磁通量为零 B.和时刻穿过线圈的磁通量变化率为零 C.是从线圈平面与磁场方向平行的时刻开始计时的 D.每当感应电动势变换方向时，穿过线圈的磁通量都最大 ‎5.下列说法中正确的是（ ）‎ A.正弦式交变电流在一个周期内电流方向改变两次 B.交变电流的有效值总是最大值的倍 C.因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同 D.若正弦交变电流的最大值是‎10 A，则它的最小值是‎-10 A ‎6.一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势sin 100πt V，则( )‎ A.交变电流的频率是100π Hz B.0时，线圈位于中性面 C.交变电流的周期是0.02 s D.0.05 s时，有最大值 ‎7.交流发电机在工作时的电动势为sin V，若将电枢的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为（ ）‎ A.V B. V C. V D. V ‎8.以下说法正确的是（ ）‎ A.交变电流的有效值就是它的平均值 B.任何交变电流的有效值都是它最大值的1/2‎ C.如果交变电流接在电阻上产生的热量为，那么该交变电流的有效值为 D.以上说法均不正确 ‎9.以下说法正确的是（ ）‎ A.发电机、电动机铭牌上所标数值为有效值 B.电容器的击穿电压为所加交变电压的有效值 C.交流电压表所测数值为瞬时值 D.保险丝所标数值为最大值 ‎10.下列关于交变电流的说法中，不正确的是（ ）‎ A.若交变电流最大值为‎5 A，则它的最小值为‎-5 A B.用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动 C.我国工农业生产和生活用的交变电流，频率为50 Hz，故电流方向每秒改变100次 D.正弦交变电流sin 100π A的最大值为‎311 A，频率为100 Hz ‎11.一个电热器接在10 V的直流电源上，在时间内产生的焦耳热为；现将该电热器接在一交流电源上，它在时间2内产生的焦耳热为则这一交流电源的交变电压的最大值和有效值分别 是（ ）‎ A.最大值是 V，有效值是10 V B.最大值是10 V，有效值是V C.最大值是 V，有效值是5 V D.最大值是20 V，有效值是 V ‎12.在图‎3-3-3‎中，将电灯与电容器串联接入交变电流的电路中，灯泡发光，则（ ）‎ A.自由电荷通过了电容器两板间的绝缘电介质 B.自由电荷没有通过电容器两板间的绝缘电介质 C.接入交变电源使电容器两极板间的绝缘电介质变成了导体 D.电容器交替进行充放电，电路中就有电流，表现为交变电流“通过”了电容器 图‎3-3-3‎ ‎13.图‎3-3-4‎（a）为电热毯的电路示意图.电热丝接在311sin (100π)V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置使输入电压变为图3-3-4（b）所示波形，从而进入保温状态.若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（ ）‎ 图‎3-3-4‎ A.110 V B.156 V C.220 V D.311 V ‎14.正弦交变电源与电阻、交流电压表按照图‎3-3-5‎所示的方式连接，=10 Ω，交流电压表的示数是10 V.图3-3-6是交变电源输出电压随时间变化的图象，则（ ）‎ 图‎3-3-5‎ 图‎3-3-6‎ A.通过的电流随时间变化的规律是=cos 100π(A)‎ B.通过的电流随时间变化的规律是=cos 50π(A)‎ C.两端的电压随时间变化的规律是=cos 100π(V)‎ D.两端的电压随时间变化的规律是=cos 50π(V)‎ ‎15.如图‎3-3-7‎所示，矩形线圈 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴和以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时（ ）‎ 图‎3-3-7‎ A.线圈绕转动时的感应电流等于绕转动时的电流 B.线圈绕转动时的感应电动势小于绕转动时的感应电动势 C.线圈绕和转动时电流的方向相同，都是→→→‎ D.线圈绕转动时边受到的安培力大于绕转动时边受到的安培力 二、填空题（本题共3小题，每小题4分，共12分.请将 正确的答案填到横线上）‎ ‎16.如图‎3-3-8‎所示，当电源接直流电时，灯泡 ‎，接交变电流时，灯泡 （填“亮”或“不亮”）.‎ 图‎3-3-8‎ ‎17.完全相同的两个电热器，分别通以如图‎3-3-9‎所示的正弦交变电流和方波交变电流，其电流的最大值都相同，则这两个电热器的电功率之比∶= .‎ 图‎3-3-9‎ ‎18.正弦交变电流是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，线圈中感应电动势随时间变化的规律如图‎3-3-10‎所示，则此感应电动势的有效值为 V，频率为 Hz.‎ 图‎3-3-10‎ 三、计算题（本题共3小题，共28分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎19.(10分)一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V，线圈在磁场中转动的角速度是100π rad/s.‎ ‎（1）写出线框从中性面处开始转动的感应电动势的瞬时值表达式.‎ ‎（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 Ω，试写出通过负载的电流的瞬时值表达式.在 s时电流的瞬时值为多少？‎ ‎20. (9分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动.线圈匝数100.穿过每个线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图‎3-3-11‎所示.发电机内阻5.0 Ω，外电路电阻95 Ω.已知感应电动势的最大值 ，其中为穿过每个线圈磁通量的最大值.求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数.‎ 图‎3-3-11‎ ‎21. (10分)如图‎3-3-12‎所示，矩形线框匝数250 匝，=‎12 cm，=‎10 cm，线框置于磁感应强度（2/π） T的匀强磁场中绕垂直于磁场的固定轴以4π rad/s的角速度匀速转动.线框通过滑环与外电路连接.外电路接有12 Ω的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12 V的氖泡.求：‎ ‎（1）当S接时，交流电流表读数为多少？的热功率为多大？10 min内外力对线框做功为多少？‎ 图‎3-3-12‎ ‎（2）当接时，氖泡闪光频率为多大？（线框电阻不计）‎ 第三节 交变电流 得分：‎ 一、 选择题 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ 答案 题号 ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ ‎14‎ ‎15‎ 答案 二、填空题 ‎16．‎ ‎17．‎ ‎18．‎ 三、计算题 ‎19．‎ ‎20.‎ ‎21.‎ 第三节 交变电流 参考答案 一、 选择题 ‎1.D ‎2.ABD ‎3.C 解析：依据交变电流的变化规律可得，如果从中性面开始计时有：‎ sin 和sin ;‎ 如果从垂直于中性面的位置开始计时有：‎ cos 和cos ;‎ 不难看出：线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流方向和感应电动势方向都改变两次.‎ ‎4.BCD 解析：由图象可知，当0时，感应电动势有最大值，说明穿过线圈的磁通量的变化率最大，即线圈平面与磁场平行，选项C正确.时刻感应电动势为零，说明这两个时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零，即线圈平面与磁场方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，所以选项B正确，A错误.当线圈平面通过中性面时，是感应电动势改变方向的时刻，所以选项D正确.‎ ‎5.A 解析：线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面.对于正弦式交变电流有效值是最大值的倍，对其他的交变电流不一定有这样的关系.交变电流的有效值是从电流做功角度定义的，它与电流的平均值本质不同，从图象也可看出，正弦交变电流不随时间做线性变化，故有效值和平均值不同.若正弦式交变电流最大值为‎10 A，最小值应为‎0 A，‎-10 A表示电流反向最大.‎ ‎6.BC 解析：由瞬时值表达式知：角速度 ‎100π rad/s.‎ 感应电动势是按正弦规律变化，所以0时，线圈平面位于中性面.‎ 因2π，所以==50 Hz 由得 s=0.02 s 当0.05 s时，sin 5π V=0‎ 故B、C选项正确.‎ ‎7.C 解析：2π，面积减一半，转速提高一倍，则，则′=sin 2 V.‎ ‎8.D ‎9.A ‎10.ABD ‎11.B 解析：设电热器电阻为，则 设交流电源电压最大值为，则有效值为，则，得=10 V，则==5 V.‎ ‎12.BD ‎13.B 解析：交流电压表测量的是交变电压的有效值.图（b）所示波形为正弦交变电流在时间轴上方的部分.取一个周期的时间，根据有效值的定义有：，‎ 所以= V≈156 V.选B.‎ ‎14.‎ ‎；通过的电流：‎ ‎15.A 解析：线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、感应电动势及线圈各边所受安培力大小与转动轴所在位置无关，故A对，B、D错；图示时刻产生电流的方向为，故C错.‎ 一、 填空题 ‎16.不亮 亮 ‎17.1∶2 解析：正弦交变电流的电功率，其中为交变电流的有效值，，而方波交变电流通过纯电阻用电器时，其电流大小均为，只是方向做周期性变化，相当于恒定电流通过电热器，与电流方向无关.‎ ‎18.220 50‎ 二、 计算题 ‎19.‎ ‎20.‎‎1.4 A‎ 解析：由图线可看出，‎ ‎21.‎