高三物理一轮复习交变电流的产生及描述(含详解)

课时作业交变电流的产生及描述

基础热身

1．如图K44－1所示的交流电图象中，能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是()

2．如图K44－2甲所示为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220 V的正弦交流电后，加在台灯两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为()

A．220 V B．110 V C．110 2V D．55 2V

3．给额定功率为60 W、额定电压为220 V的白炽灯加上如图K44－3所示

的电压，恰使灯泡正常发光，则所加电压U0的大小最接近于()

A．440 V B．350 V

C．310 V D．220 V

4．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，该电源电动势

e随时间t变化的规律如图K44－5所示，下列说法正确的是()

A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz B．通过电阻的电流为2A

C．电阻消耗的电功率为2.5 W D．电阻两端的电压是5 V

图K44－5

5．实验室里的交流发电机可简化为如图K44－6所示的模型，正方形线圈在水平

匀强磁场中绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和

理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V．已知R＝10 Ω，线

圈电阻忽略不计，下列说法正确的是()

A．线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零

B．从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为i＝2sin50πt A

C．流过电阻R的电流每秒钟换向50次图K44－6

D．电阻R上的热功率等于20 W

6．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象

如图K44－7甲所示．已知发电机线圈内阻为5 Ω，外接一只电阻

为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则()

A．电压表的示数为220 V

B．电路中的电流方向每秒钟改变50次

C．灯泡实际消耗的功率为484 W 图K44－7

D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J

7．如图K44－8甲所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图，

若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈

经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等．某同学用此种电流表中的

线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图K44－8乙

中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，图K44－9中表甲乙

示产生的电流随时间变化关系的图象正确的是() 图K44－8

A B C D

图K44－9

8．如图K44－10所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b 所示．以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是( )

A ．线圈先后两次转速之比为1∶2

B ．交流电a 的电压瞬时值u ＝10sin0.4πt V

C ．交流电b 的电压峰值为20

3

V

D ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量为零

图K44－10 图K44－11

9．如图K44－11所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2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( ) A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流

B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势

C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →d

D ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力 10. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e －t 图象如图K44－12所示，则在( )

A ．t 1、t 3时刻线圈通过中性面

B ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大 图K44－12

C ．t 1、t 3时刻线圈中磁通量变化率最大

D ．t 2、t 4时刻线圈平面与中性面垂直

课时作业

交变电流的产生及描述

【基础热身】

1．C [解析] 我国居民日常生活所用交流电电压的有效值为220 V ，频率为50 Hz ，所以电压峰值为U m

＝2U ＝311 V ，周期为0.02 s ，故选项C 正确．

2．C [解析] 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的．当如图乙所示的电压加在台灯上时，设

电压的有效值为U ，台灯电阻为R ，在一个周期内放出的电热为Q ，则有Q ＝(220 V)2R ·T 2＝U

2

R

·T ，解得U ＝110

2 V ，选项C 正确．

3．B [解析] 由图得T ＝20×10－1 s ，设白炽灯的电阻为R ，则由P ＝U 2R 和W ＝Pt 得，U 20R ×8×10－1

＝

2202R

×20×10－1

，解得U 0≈350 V ，故选项B 正确．

4．C [解析] 由图可知交流电周期为0.4 s ，电源电动势的峰值E m ＝5 V ，频率f ＝1

T

＝2.5 Hz.因电源内阻

不计，所以电阻两端的电压U ＝E ＝E m 2＝5 2 2V ，通过电阻的电流为I ＝U R ＝2

2 A ，电阻消耗的电功率P ＝

IU ＝2.5 W ．只有选项C 正确．

【技能强化】

5．BC [解析] 线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流最大，A 错；电压表的示数为10 V ，电压的最大值为10 2 V ，电流的最大值为 2 A ，线圈每秒转25圈，ω＝2πn ＝50π rad/s ，故线圈中电流瞬时值表达式为i ＝2sin50π t A ，B 对；线圈每秒转25圈，每圈电流方向改变两次，C 对；因为电流的最大值为 2 A ，所以电流的有效值为1 A ，电阻 R 上的热功率等于I 2R ＝10 W ，选项D 错．

6．D [解析] 由图甲知，电动势峰值E m ＝220 2 V ，周期T ＝0.02 s ，所以电动势有效值E ＝220 V ，电

压表的示数为U R ＝E ·R

R ＋r

＝209 V ，电路中的电流方向每周期改变2次，每秒钟改变100次；电路中电流I

＝E R ＋r ＝2.2 A ，灯泡的功率为P ＝I 2R ＝459.8 W ，线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝24.2 J.

7．C [解析] 由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直，磁感应强度B 、导线有效长度L 和导线切割速率v 等都不变化，由E ＝BLv 可知，产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变．根据右手定则，电流方向做周期性变化，选项C 正确．

8．C [解析] 线圈转速调整后T a ∶T b ＝2∶3，线圈转速之比为3∶2，选项A 错误；由图象知，交流电

a 线圈转动的角频率ωa ＝2π

T a

＝5π rad/s ，交流电a 的电压瞬时值u ＝10sin5πt V ，选项B 错误；交流电动势的

峰值E m ＝nBSω，所以电动势峰值之比为3∶2，交流电b 的电压峰值为20

3

V ，选项C 正确；由图象知，t ＝0

时刻线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项D 错误．

9．A [解析] 线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动时，产生正(余)弦交流电；电动势(电流)的大小与转轴在线圈平面内的位置无关，选项B 、D 均不正确．由右手定则知选项C 错，正确答案为A.

10．AD [解析] 由图象知，电动势瞬时表达式为e ＝E m cos ωt ，t 1、t 3时刻电动势为零，根据法拉第电磁

感应定律知，此时ΔΦ

Δt

＝0，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面位置，选项A 正确、C 错误；t 2、t 4时刻

电动势最大，根据法拉第电磁感应定律知，此时ΔΦ

Δt

最大，穿过线圈的磁通量为零，线圈平面与中性面垂直，

选项B 错误、D 正确．