1、2012年粤教版高中物理选修 3-2 2.3表征交变电流的物理量练习卷与答案（带解析） 选择题 一矩形线圈在匀强磁场中以角速度 4 rad/s匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示，则（ ） 0.5 A.交变电流的频率是 4 HzB.当 t=0时，线圈平面与磁感线垂直 C.当 t=0.5 s时， e有最大值 D.交流电的周期是 0.5 s 答案： BD 试题分析：根据图像直接可得电动势最大值为 10V，周期为 0.5秒，根据相关物理量的关系求解各选项。 A、交流电的频率是 f=2/T=2HZ，所以 A错； B、当 t=0时，电动势为零，磁通量最大，线圈平面与磁场方向垂直， B对； C、 t=
2、0.5s时，电动势为零， C错； D、交流电的周期直接由图可得为 0.5s， D对； 故答案：选 BD. 考点：考查根据交流电动势随时间变化的图像获得信息的问题 点评：根据图像获得信息是学习交流电需要熟悉掌握的重要知识点，学生要练习掌握这种技能。易考点。 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动 180角过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比（ ） A B C 2 D 答案： B 试题分析：根据平均电动势的计算公式直接求解，最大值是： E=NBS 。不用计算出结果两式直接相比得出结果。 由平均电动势的关系式：解得， = =， 根据最大电动势的计算公式： Em=BS ， 二式之比得：
3、= 所以答案：选 B. 考点：考查交流电最大值和有效值的计算 点评：熟悉公式平均电动势对应一段过程，最大电动势对应某一时刻这是解此题的关键，公式熟悉并掌握了问题就迎刃而解了。 电阻接一直流电，通过 4 A的电流时热功率为 P，若换接一正弦交流电，它的热功率变为 ，则该交流电电流的最大值为（ ） A 4 A B 6 A C 2 A D 4 A 答案： 某电流的图象如图所示，此电流的有效值为（ ） A 2 B C D 2 答案： D 试题分析：在前半周是正弦的，后半周是0， 根据有效值的物理意义：R0.1+0=I2R0.2， 解得， I=2 A. 考点：考查正弦交流电有效值的计算。 点评：本题解题
4、关键是正弦交流电每四分之一个周期有效值都和整周期的有效值相同，都是最大值除以 。属于基础题。 在如图所示的电路中，已知交流电源电压 u=200sin（ 100t） V，电阻 R=100。则电流表和电压表的读数分别为（ ） A 1.41 A， 200 V B 1.41 A， 141 V C 2 A， 200 V D 2 A， 141 V 答案： B 试题分析：电流表和电压表的读数均为交变电流的有效值， 由交流电源电压表达式可知 Em=200V， 因此 A=1.41A 故答案：选 B。 考点：考查交流电路中电压表和电流表的读数问题和闭合电路欧姆定律。 点评：熟记电流表和电压表的读数均指有效值，闭合
5、电路欧姆定律是基础问题更应该熟练应用。基础题。 填空题 如图所示，为正弦式交变电流的图象，由图可知该交变电流的周期为 T= ，频率f= ，电流峰值 Im= ，电流的有效值 I= 。答案： .02s 50Hz 10A 7.07A（或） 试题分析：根据电流随时间变化的图像获得相关信息，根据周期和频率，峰值和有效值的关系进行相应的计算。 由图像可知 T=0.02s，电流峰值即为最大值Im=10A， 所以 有效值 I=0.707Im=7.07A 考点：考查交流电电流随时间变化的图像问题和最大值与有效值的关系 点评：是简单题型，只要熟记周期和频率的关系，峰值和有效值的关系即可 解出答案：。 一交流电压
6、u=536sin100t V，它的周期为 _s， 0.035 s时的电压为_V，用交流电压表测量时读数应是_V。 答案： .02 -536 380 试题分析：根据交流电的瞬时表达式的一般形式，和题干中给的关系式对比可得周期，把时间带入关系式即得瞬时电压，电压表的读数是指有效值。 因为电压的瞬时表达式为： 根据题目中 u=536sin100t V，可得 T=2/=0.02s 把 t=0.035s代入关系式解得， 瞬时电压 u=536sin1000.035=-536V； 又因为电压表的读数为有效值，所以U=536/ =308V 故答案：为： 0.02 -536 380 考点：本题考查交流电电压瞬时
7、表达式和电压表的读数问题 点评：理解交流电的发电原理根据瞬时表达式获取相关信息是本章的重点知识和容易掌握，易考题型。 一阻值恒定的电阻器，当两端加上 10 V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，最大值为 _V。 答案： .07 10 试题分析：先根据直流电通过电阻的功率和交流电通过时功率之比。求解出交流电的有效值，再根据有效值求最大值。 根据有效值的物理意义， 所以 Um=10V，有效值为 V（ 7.07V） 故答案：为 :7.07 10 考点： 考查交流电的有效值和最大值的计算 点评：有效值的物理意义是相同时间内通
8、过同一电阻产生的热量相同，理解有效值的物理意义是解决本题的关键，基础题。 计算题 如图所示，矩形线框匝数 n=250，ab=12cm， ad=10cm，线框置于 B= T的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴 OO以 120 r/min 的 转速匀速转动，线框通过滑环与外电路相连，外电路接有 R=12 的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为 12 V的氖泡L。求： （ 1）当 S接 e时，电流表读数为多少？ R的热功率为多大？ 10 min内外力对线框做功多少？ （ 2）当 S接 f时，氖泡闪光频率为多大？通电 10 min，氖泡发光总时间为多少？（线框电阻不计） 答案： (1)1.41 A， 24 W，
9、 1.44104 J (2)4 Hz； 400 s 试题分析：对转动的线圈，电动势的最大值为 Em=nBS=250 0.120.104V= 24 V，电动 势的瞬时值为 e=24sin4t V。 （ 1）当 S接 e时，电路中的电流为 I= =A= A=1.41 A R上的热功率为 PR=I2R=24 W 在 10 min内外力做功等于电路中的电热W=Q=I2Rt=24600 J=1.44104 J. （ 2）当 S接 f时，根据正弦曲线知，在交变电流的每一个周期，氖管闪光两次，每次闪光的时间为 ，因 T= s，所以闪光频率 f=4 Hz，闪光的总时间 t 总 = =400 s 考点：考查求解
10、交流电的相关物理量和交流电有效值的应用以及能量守恒 点评：电流表的读数是指有效值，热功率也是用有效值求解，灯泡的发光时间根据交流电的周期性进行计算。 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，线圈的匝数 n=100，穿过线圈的磁通量 随时间 t的变化关系如图甲所示，发电机线圈的电阻 r=5，外电路电阻 R=95。求串联在外电路中的交流电流表的读数。 答案： .41 A 试题分析：根据图像获取信息根据最大值与有效值的关系求解电压表的读数。 从图象可知， Wb，还可以从图像中得 t=3.1410-2 s，则 =200 rad/s，代入最大值公式得Em=100
11、1.010-2200 V=200 V 因此有效值 E= =100 V 则交流电流表的读数应为 I= =A=1.41 A. 考点：考查交流电的发电原理和有效值的求法。 点评：解题关键交流电路中电压表，电流表的读数均指的是有效值，掌握这一点就问题明确了。 如图线圈 abcd面积为 0.05m2，共 100匝数，线圈电阻为 1 ，外接电阻 R=9，匀强磁场的磁感应强度为 B= ，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，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式。 （ 2）线圈转过 s 电动势的瞬时值为多大？ 答案： e=Emsint 43.3V 试题分析：由 Em=NBS， =2f=2n，可直接写出 e=Emsint，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。 （ 1） e=Emsint=NBS2nsin2nt （ 2）当 t= s时，考点：考查交流电瞬时表达式和电动势的瞬时值 点评：要想弄清楚本题需要理解交流电的发电原理瞬时表达式的一般形式。
