1、2012年粤教版高中物理选修 3-2 2.2交变电流的描述练习卷与答案（带解析） 选择题 一个耐压为 250V、电容量为 4.0 的电容器，它可与电动势为 V的交流电源连接，当接在交流电源上时所带的最大电荷量为 C。 答案： .8 10 10-5 试题点评：容器的耐压值是指电容器两端的最大值，交流电的电动势是指交流电的有效值， 根据题意有： = 电容器的最大带电荷量为 考点：考查有效值和最大值的物理意义 点评：解题关键是弄清楚耐压值是指最大值，交流电的电动势是指有效值。 如图所示，边长为 a的单匝正方形线圈在磁感应强度为 B的匀强磁场中以OO边为轴匀速转动，角速度为 ，转轴与磁场方向垂直，线圈
2、电阻为 R，求： （ 1）线圈从图示位置转过 的过程中产生的热量 Q； （ 2）线圈从图示位置转过 的过程中通过线圈某截面的电量 q。 答案： , 试题点评： (1）线圈中的电流为正弦交流电，故产生热量 其中 I为电流有效值， T为转动周期； （ 2）通过的电量 解：（ 1）线圈转动中感应电动势的峰值 ， 感应电流的有效值为 I= 线圈转过 的时间 t= = ,所以在转动过程中产生的热量为： Q=I2Rt=( )2 R = （ 2）线圈转过 的过程中的感应电动势和感应电流的平均值分别为 所以， 在转动过程中流过导体截面的电荷量为 考点：本题考查交流电热量的求法和电量的求法 点评：线圈中产生的热
3、量需要从转动过程中交变电流的有效值考虑，通过截面的电荷量需要从交变电流的平均值考虑 若将一只具有单项导电性的二极管与某用电器串联后接于正弦交流电源上，借助示油器可观察到通过该用电器的交流电流如图所示，已知其最大值 In，则其有效值为多大？ 答案： 试题点评：根据图像求解有效值，峰值表示最大值，根据 = 因为： ， 而该正 弦交流电被削去一半，在一周期内产生热 Q= 由电流有效值定义有 考点：考查交流电最大值和有效值的关系。 点评：正弦交流电没四分之一个周期有效值都是一样的，这是学生们想不到的地方，二极管具有单向导电性，所以才会出现正弦图像少一半的现象。 某交变电流电压表达式为 求这个交变电压的
4、最大值 Um、有效值 U、周期 T、频率 f。画出交变电流的 u-t图。 答案： 试题点评：已知交变电流的电压表达式 ，正弦符号前的系数即为最大值，根据正弦式交变电流的电压有效值与最大值的关系 ，可求得 U；再根据 据题意，交变电流电压最大值 Um=20V，有效值 画出交变电流的电压随时间变化图像如图所示。 考点：本题考查描述交流电的物理量的求法和各物理量之间的关系 点评：由瞬时表达式求最大值是较为基础的题型，只要记住瞬时值的基本表达式 就可以对比求解了。 如图所示，交变电流发电机的矩形框 ab=dc=0.40m， bc=ab=0.20m，共有 50匝线圈，其电阻 r=1.0 ，在磁感应强度
5、B=0.20T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的对称轴 OO以 的转速匀速转动，向 R=9.0 的电阻器供电，求： （ 1）发电机产生 的电动势的最大值； （ 2）从线框处于中性面时开始计时，写出闭合电路中电流随时变化的函数表达式； （ 3）交变电流电压表和电流表的示数； （ 4）此发电机的功率。 答案： ; ; , ; 试题点评：（ 1）线圈面积： 线圈旋转角速度： （ 2）根据瞬时电压和瞬时电流的表达式： （ 3）电压表示数（即路端电压示数）： 电流表示数： （ 4）发电机的功率： 考点：本题考查交流电的最大值，瞬时值表达式，有效值和电功率的计算 点评：熟记最大值和有效值的关系，瞬时表达式的
6、基本形式也要掌握，求电功和电功率均用有效值计算。 如图所示线圈 abcd面积为 0.05m2，共 100匝数，线圈电阻为 1 ，外接电阻 R=9 ，匀强磁场的磁感线应强度为 当线圈以 300rad/min转速匀速旋转时，求： （ 1）若线圈处于中性面开始计时，写出经圈中感应电动势的瞬时值表达式。 （ 2）经圈转过 时电动势的瞬时值为多大？ 答案： ; 试题点评：由 ， ，可直接写出 ，得出电动势的瞬时值表达式，求瞬时值时，只需要把 t的时刻代入表达式就可以了。 解：（ 1） （ 2）当 考点：考查瞬时电动势的表达式和某一时刻的瞬时电动势的求法 点评：线圈从中性面开始，电压的瞬时值应该是 0所以
7、瞬时表达式用正弦的表达形式。 把 U0=10V的直流电压在阻值为 R的电阻上，其发热功率跟另一个交流电压加在阻值为 的电阻上相同，则这个交流电压的峰值为（ ） A 10V B 10 C 20V D 20 答案： A 试题点评：根据交流电的有效值的定义，相同时间内产生的焦耳热与某一直流电产生的相同来求有效值，再根据最大值和有效值的关系求解最大值。 设这个交变电流有效值为 u， 由题意知 故选 A正确 考点：考查交流电的有效值求法 点评：理解交流电有效值的定义，最大值和有效值的关系式，属于基础题。 将两个同样的是电阻，分别通以最大值相同的方波和将正弦交流电经整流器处理后得到电流波形刚好去掉了半周的
8、电流，如图所示，求在相同时间内，电流对电阻做的功之比。 答案： =4： 1 试题点评：根据电功的计算公式，代入不同两种交流电的电压有效值求出电功再比较。 由 =4： 1 考点：考查电功的计算 点评：正弦交流电没四分之一个周期有效值都是一样的，这是学生们想不到的地方；交流电电功的计算要用有效值求解， 如图表示一交变电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是（ ） A B 5A C D 3.5A 答案： B 试题点评：根据交流电产生的热量和直流电相同，利用焦耳热的计算公式直接求： 根据焦耳定律有 0.02= 解得： I=5A，即应选 B 考点：考查根据图像求解电流的有效值 点评：有效值定义就是相同
9、时间内交流点产生的焦耳热与某一直流电产生的焦耳热相同，我们就称这个直流电是交流电的有 效值，理解定义直接求解即可。 图中各图线中不表示交流电的是（ ） 答案： B 试题点评：交变电流是大小和方向都随时间做周期性变化的电流； A是按余弦规律变化的交流电，正确 B图中电流的方向不随时间变化，不是交流电，所以 B错误； C电流是锯齿形大小和方向都发生了改变，属于交流电， C对。 D属于脉冲电流，电流的大小和方向都发生周期性的变化属于交流电； 故答案：选 B。 考点：考查对交流电定义的理解 点评：解题关键交流电的大小和方向都随时间做周期性的变化，所以只有一方面发生变化不叫交流电。 某交流发电机产生的感
10、应电动势与时间的关系如图所示。如果其他条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值的周期分别为（ ） A 400V， 0.02s B 200V， 0.02s C 400V， 0.08s D 200V， 0.08s 答案： B 试题点评：根据图像得到最大值和周期，再利用电压的瞬时表达式对应比较可以求出转速增加后的周期和瞬时表达式： 解：从图中可看出该交变电压最大值原来是 100V，周期是 0.04s； 根据 ， ， 当转速加倍时，周期变为 0.02s， =2Em=200V。 考点：考查瞬时电动势表达式的应用 点评：熟悉最大值，瞬时值角速度和周期的关系是解决本题的关键，较基础，应熟练掌握。
11、一交流电压 它的周期为 _s， 0.035s时的电压为_V。用交流电压表测得时读数应为 _V。 答案： .02 -536 380 试题点评：根据瞬时表达式 对比题干中给出的关系式直接求解周期，某一时刻的瞬时电压只要把时间代入即可。 解：根据 和 可得： ，所以 把 t=0.035s代入表达式解得： 电压表的读数是指有效值： 考点：考查交流电瞬时值的计算 和有效值的应用 点评：瞬时表达式应该熟练掌握，电压表和电流表的读数都指的是有效值。 一阻值恒定的电阻器，当两端加上 10V 的直流电压时，测得它的功率为 P；当两端加上某一正弦交流电压时，测得它的功率为 。由此可知该交流电压有效值为 _V，最大
12、值为 _V。 答案： .07 10 试题点评：根据电功率 的计算公式，代入不同两种交流电的电压有效值求出电功再比较。 根据题意： 解得： =7.07V， 最大值 考点：本题考查交流电压的有效值和最大值的关系。 点评：有效值定义就是相同时间内交流点产生的焦耳热与某一直流电产生的焦耳热相同，我们就称这个直流电是交流电的有效值，理解定义直接求解即可。 一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定角度 绕垂直于磁场的固定轴转动，线圈匝数为 N=100，穿过每匝线圈的磁通过量随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻 r=5.0 ，外电阻 R=95 。已知感应电动势最大值Em=N 为穿过每匝线圈的磁通量最大值。求串联在外电路中的交流电流表（不计电阻）的读数。 答案： 试题点评：根据图像读取最大磁通量。利用交流电最大值与有效值 的关系式，求电流表的读数 由图可知 代入公式可得 所以交流电流的最大值 交流电流表的读数为 I=Im/ 考点：考查交流电的最大值和有效值。 点评：注意交流电流表和电压表的读数均为有效值，最大电动势和最大磁通量的关系式要熟记：
