浙江省高考物理总复习 10.1 交变电流的产生及描述(选考部分,B版)

第十章 交变电流第1讲 交变电流的产生及描述 课时作业一、选择题1．一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 V 。

当它接入220 V 的照明电路时，这盏灯 ( )A ．将不亮B ．灯丝将烧断C ．只能暗淡发光D ．能正常发光解析 220 V 的照明电路其有效值为220 V ，最大值为311 V ，正好适合。

答案 D2．(多选)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～π2ω这段时间内( )A ．线圈中的感应电流一直在减小B ．线圈中的感应电流先增大后减小C ．穿过线圈的磁通量一直在减小D ．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小解析 题图位置，线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为π2ω＝T 4，在0～π2ω时间内线圈转过四分之一个圆周，感应电流从最大减小为零，穿过线圈的磁通量逐渐增大，穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小。

答案 AD3．(多选)下面关于交变电流的说法中正确的是 ( )A ．交流电路设备上所标的电压值和电流值是交变电流的最大值B ．用交流电表测定的读数是交变电流的瞬时值C ．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D ．在相同时间内通过同一电阻，跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有效值解析 交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的有效值，选项A 错误；用交流电表测定的读数是交变电流的有效值，选项B 错误；一般情况下交变电流的数值都是指有效值，选项C 正确；根据有效值的定义知，选项D 正确。

答案 CD4．(2016·舟山市联考)处在匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 边垂直。

在t ＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动。

若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是( )解析线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电。

对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面向外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的感应电流的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以C对。

答案 C5．(多选)如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是( )A．把电介质插入电容器，灯泡变亮B．增大电容器两板间的距离，灯泡变亮C．减小电容器两板间的正对面积，灯泡变暗D．使交变电流频率减小，灯泡变暗解析电容器的电容与介电常数成正比，与正对面积成正比，与两板间距离成反比。

而电容越大，对交变电流的阻碍作用越小，频率越大，电容器对交变电流的阻碍作用越小。

把介质插入电容器，电容变大，灯泡变亮，A正确；电容器两板间距离增大，电容减小，灯泡变暗，B错；减小电容器两极正对面积，电容减小，灯泡变暗，C正确；交流电的频率减小，电容器的阻碍作用增大，灯泡变暗，D正确。

答案ACD6．在匀强磁场中一矩形金属框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势有效值为311 VD．线框产生的交变电动势频率为100 Hz解析由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势频率为f＝50 Hz，C、D错；t＝0.005 s时，e＝311 V，磁通量变化最快，t＝0.01 s时，e＝0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错，B对。

答案 B7．(2016·湖州市联考)(多选)如图所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220 V、50 Hz的交流电源，以下叙述中正确的是( )A．改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变B．改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯变亮C．改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变D．改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗解析增加交流电源的频率时，感抗增大，容抗减小，电阻的阻碍不变，故A变亮，B变暗，C不变，故A正确，B错误；改为直流电源时，电容断路，A灯灭，L对直流无阻碍，B灯更亮，电阻R阻碍不变，C灯亮度不变。

答案AC8．(2015·四川理综，4)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。

矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22Ne 0 D ．有效值是2Ne 0解析 矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，所以发电机的电动势峰值为2Ne 0，A 、B 错误；由于不计线圈的电阻，所以电机的输出电压峰值为2Ne 0，故有效值为2Ne 02＝2Ne 0，故C 错误，D 正确。

答案 D9．如图甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。

下列判断正确的是 ( )A ．t ＝T2时刻，的示数为零B ．灯泡恰好正常发光C ．电容器不可能被击穿D.的示数保持110 2 V 不变解析 电压表的示数应是电压的有效值220 V ，故A 、D 错误；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B 正确；电压的峰值U m ＝220 2 V≈311 V，大于电容器的额定电压，故有可能被击穿，C 错误。

答案 B 10．(2016·安徽池州期末)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甲所示。

已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( )A ．电压表V 的示数为220 VB ．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 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的电热为24.2 J解析 产生的感应电动势有效值为220 V ，通过灯泡中的电流I ＝ER ＋r＝2.2 A ，电压表示数为U ＝IR ＝2.2×95 V＝209 V ，选项A 错误；交变电流频率为50 Hz ，电路中的电流方向每秒钟改变100次，选项B 错误；灯泡实际消耗的功率为P ＝UI ＝209×2.2 W＝460 W ，选项C错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的电热为Q ＝I 2rt ＝2.22×5×1 J＝24.2 J ，选项D 正确。

答案 D二、非选择题11．将交流电压u ＝2202sin(100πt ) V 接到“220 V,100 W”的灯泡两端，若灯泡灯丝电阻保持不变，求：(1)通过灯泡电流的最大值； (2)灯泡的实际功率；(3)每秒钟电流方向改变的次数； (4)通过灯泡电流i 的瞬时值表达式。

解析 (1)交流电压的有效值U ＝22022V ＝220 V ，灯泡的额定电压为U L ＝220 V ，因此恰好正常发光。

由“220 V，100 W”知该灯泡的电阻为R L ＝U 2LP L ＝484 Ω。

通过灯泡电流的最大值为I m ＝U m R L ＝2202484A≈0.64 A。

(2)灯泡的实际功率与额定功率相同，P ＝100 W 。

(3)周期T ＝0.02 s,1秒钟电流方向改变的次数n ＝t T ×2＝10.02×2＝100(次)。

(4)通过灯泡电流i 的瞬时值表达式为 i ＝I m sin ωt ＝0.64sin(100 πt ) A 。

答案 (1)0.64 A (2)100 W (3)100次 (4)i ＝0.64sin(100 πt ) A12．(2016·诸暨市联考)如图所示为交流发电机示意图，匝数为n ＝100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm 和20 cm ，内阻为5 Ω，在磁感应强度B ＝0.5 T 的匀强磁场中绕OO ′轴以50 2 rad/s 的角速度匀速转动，线圈外部和20 Ω的电阻R 相连接。

求：(1)S 断开时，电压表的示数；(2)开关S 合上时，电压表和电流表的示数；(3)通过电阻R 的电流最大值是多少？电阻R 上所消耗的电功率是多少？ 解析 (1)感应电动势的最大值E m ＝nBSω＝100×0.5×0.1×0.2×50 2 V ＝50 2 VS 断开时，电压表示数为电源电动势的有效值E ＝E m2＝50 V 。

(2)当开关S 合上时，由闭合电路欧姆定律得I ＝E R ＋r ＝5020＋5 A ＝2 A U ＝IR ＝2×20 V＝40 V故电压表的示数为40 V ，电流表的示数为2 A 。

(3)通过R 的电流最大值I m ＝2I ＝2 2 A 。

电阻R 上所消耗的电功率P ＝UI ＝40×2 W＝80 W 。

答案 (1)50 V (2)40 V 2 A (2)2 2 A 80 W。