2017人教版高中物理选修11第三章第三节《交变电流》同步检测

【金版学案】2015-2016学年高中物理第三章第三节交变电流练习新人教版选修1-1►基础巩固1．(多选)如下列四幅图所示，属于交变电流的是( )解析：图象中正负表示电流方向，A图中电流数值总为正值，表示电流方向不变，是直流电；B图中形状类似正弦图象，但由于电流值总为正，也是直流电；C图中电流强度不随时间变化，但方向随时间作周期性改变，是交变电流；D图中电流大小和方向都随时间作周期性变化，是正弦式交变电流．答案：2．(单选)关于交变电流与直流电的说法中，正确的是( )A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．直流电的方向可以发生周期性变化解析：交变电流是指大小和方向都随时间做周期变化的电流．而方向不随时间变化叫直流电，所以A、C、D错，B正确．答案：B3．(单选)下列说法正确的是( )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．若正弦式交变电流的最大值是10 A，则它的最小值是－10 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1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i－t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．答案：A4．(单选)一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4π 匀速转动，产生的交变电动势的图象如下图所示，则( )A．交变电流的频率是4πB．当t＝0时，线圈平面与磁感线平行C．当t＝0.5 s时，e有最大值D．交变电流的周期是0.5 s解析：由于线圈转动的角速度题中已给出，所以线圈的转动频率可以由公式直接求出，线圈的频率和交变电流的频率是相同的，ω＝4π ，而ω＝2πf，故f＝2 ，T＝＝0.5 s．由图象可看出：t＝0时e＝0，线圈位于中性面，即线圈平面跟磁感线垂直，t＝0.5 s时ωt ＝2π，e＝0.答案：D5．(单选)电阻R1、R2与交流电源按照下图中方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如下图所示．则( )A．通过R1的电流有效值是1.2 AB．R1两端的电压有效值是6 VC．通过R2的电流最大值是1.2 AD．R2两端的电压最大值是6 V解析：从图象可以看出，交变电流中电流最大值为0.6 A，电流有效值为：I＝＝0.6 A，R1两端电压为U1＝1＝6 V，R2两端电压最大值为＝2＝0.6×20 V＝12 V，综上所述，正确选项为B.答案：B6．(单选)一个电热器接在10 V的直流电源上，在时间t内产生的焦耳热为Q；今将该电热器接在一正弦式交流电源上，它在2t时间内产生的焦耳热为Q.则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是( )A．最大值是10 V，有效值是10 VB．最大值是10 V，有效值是5 VC．最大值是5 V，有效值是5 VD．最大值是20 V，有效值是10 V解析：设电热器电阻为R，则Q＝t＝t，设交流电源电压最大值为，则有效值为，则Q＝·2t，得＝10 V，则＝＝5 V.答案：B7．(单选)一个电阻R接在10 V的直流电源上，它的发热功率为P，当它接在电压为U ＝10 ωt (V)的交流电源上时，发热功率为( )A．0.25P B．0.5PC．P D．2P解析：由题意知，电阻R接直流电源时：P＝＝，①接交流电源时，U＝10 ωt V，其＝ V＝5 V，则P′＝＝，②比较①②得P′＝0.5P.答案：B8．(单选)如下图所示，甲、乙、丙三种电路中，闭合开光后，关于灯泡能否发光，下列说法正确的是( )A ．甲能正常发光B ．乙能正常发光C ．丙能正常发光D ．都不能正常发光解析：甲图的灯泡两端有一条导线连接，两端电动势一样，不会形成电压，甲图灯不会发光，所以A 错；乙图直流电不能持续通过电容器，不会给灯泡提供电压，乙图灯不会持续发光，所以B 错；丙图交流电可以通过电容器，电路中有电流，所以丙图灯能发光，C 正确．答案：C►能力提升9．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50 100 πt (V)．对此电动势，下列表述正确的有( )A ．最大值是50 VB ．频率是100C ．有效值是25 VD ．周期是0.02 s解析：由e ＝E m sin 2πTt ＝50sin 100πt (V)知，最大值E m ＝50 V ，周期T ＝0.02 s ，则A 项错误，D 项正确；频率为f ＝1T＝50 Hz ，B 项错误；有效值为E ＝E m 2＝25 2 V ，C 项正确．答案：10．(多选)一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A ．该交变电流的电压瞬时值的表达式为u ＝100 25πt VB ．该交变电流的频率为25C ．该交变电流的电压的有效值为100 VD ．若将该交变电流的电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W解析：从题图中可知，周期T ＝4×10－2s ，峰值＝100 V ，故交变电流的频率f ＝＝25 ，有效值＝＝50 V，加在R＝100 Ω的电阻上时的功率P＝＝50 W，电压瞬时值表达式U＝t ＝100 50πt V，所以B、D项正确．答案：。

高中人教版物理选修1-1第三章第三节交变电流同步测试1.一台内阻不计的交流发电机，其电动势的瞬时值，发电机与阻值为的负载电阻连接．若把发电机的转速增大一倍，其他条件都保持不变，则下列说法中正确的是( )A. 负载电阻两端电压的有效值将变为28.3VB. 负载消耗的电功率将是20WC. 该发电机发出的交变电流的频率将变为100HzD. 负载消耗的电功率将是40W2.一交变电流的电动势e=220sin50πt（V）．则下列正确的是（）A. 频率是25 HzB. 周期是0.02 sC. 有效值是220VD. 最大值是311V3.如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为（）A. 7.5VB. 8VC. VD. V4.如图表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是（）A. 5 AB. 5AC. 3.5 AD. 3.5A5.线圈在匀强磁场中转动产生电动势e＝10sin 20πt V，则下列说法正确的是( )A. t＝0时，线圈平面与中性面垂直B. t＝0时，穿过线圈的磁通量最大C. t＝0时，导线切割磁感线的有效速率最大D. t＝0.4 s时，e有最大值6.一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流电动势ε=220 sin50πt（V），下列说法错误的是（）A. 交流电的电动势峰值是220 VB. 交流电的电动势有效值是220VC. 当t= s时，电动势的瞬时值为220VD. 当t=0时，线圈平面恰好与中性面垂直7.多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速．现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个周期中，前面的被截去，从而改变了电灯上的电压．那么现在电灯上的电压为()A. U mB.C.D.8.一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。

《交变电流》同步练习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.如图中表示交变电流的是（）A B C D3．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t的变化规律如图所示，由图象可知（）A． t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零B． t1和t3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u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 A6．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e=220sin100πt V，则（）A．交流电的频率是100π Hz B． t=0时，线圈位于中性面C．交流电的周期是0.02s D． t=0.05 s时，e有最大值7．交流发电机在工作时电动势为e=E m sinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将线圈所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（）A． e=E m sin B． e=2E m sin C． e=E m sin2ωt D． e=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C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，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．保险丝的数值为最大值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5A，则它的最小值为﹣5AB．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50Hz，故电流方向每秒改变100次D．正弦交变电流i=220sin100πtA的最大值为311A，频率为100Hz11．一个电热器接在10V的直流电源上，在时间t内产生的热量为Q，今将该电热器接在一个交流电源上，它在2t内产生的热量为Q，则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是（）。

（精心整理，诚意制作）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3-3-13.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t的变化规律如图3-3-2所示，由图象可知（）图3-3-2A.t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零B. t1和t3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u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1/√2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 A6.一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势u=2202sin 100πt V，则( )A.交变电流的频率是100π HzB.t=0时，线圈位于中性面C.交变电流的周期是0.02 sD.t=0.05 s时，u有最大值7.交流发电机在工作时的电动势为u=U m sin ωt 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.u′=U m sin ωt/2 VB.u′=2U m sin ωt/2 VC.u′=U m sin 2ωt VD.u′=U m/2sin 2ωt V8.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1/2C.如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为Q/RD.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 AB.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i=2002sin 100πt A的最大值为311 A，频率为100 Hz11.一个电热器接在10 V的直流电源上，在时间t内产生的焦耳热为Q；现将该电热器接在一交流电源上，它在时间2t内产生的焦耳热为Q.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10√2 V，有效值是10 VB.最大值是10 V，有效值是5√2 VC.最大值是5√2 V，有效值是5 VD.最大值是20 V，有效值是10√2 V12.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3-3-313.图3-3-4（a）为电热毯的电路示意图.电热丝接在u=311sin (100πt)V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P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3-3-4A.110 VB.156 VC.220 VD.311 V14.正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图3-3-5所示的方式连接，R=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u随时间t变化的图象，则（）图3-3-5图3-3-6A.通过R的电流i R随时间 t 变化的规律是 i R=√2cos 100πt(A)B.通过R的电流i R随时间 t 变化的规律是i R=√2cos 50πt(A)C.R两端的电压u R随时间 t 变化的规律是u R=5√2cos 100πt(V)D.R两端的电压u R随时间 t 变化的规律是u R=5√2cos 50πt(V)15.如图3-3-7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P1和P2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3-3-7A.线圈绕P1转动时的感应电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P1转动时的感应电动势小于绕P2转动时的感应电动势C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc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3-3-817.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P1∶P2=.图3-3-918.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t=1/120 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ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动.线圈匝数n=100.穿过每个线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图3-3-11所示.发电机内阻r=5.0 Ω，外电路电阻R=95 Ω.已知感应电动势的最大值U m=nωΦm，其中Φm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3-3-1121. (10分)如图3-3-12所示，矩形线框匝数n=250 匝，ab=12 cm，ad=10 cm，线框置于磁感应强度B=（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R=12 Ω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，交流电流表读数为多少？R的热功率为多大？10 min内外力对线框做功为多少？图3-3-12（2）当S接f时，氖泡闪光频率为多大？（线框电阻不计）第三节交变电流u R=U m cos ωt=10√2cos 100πt V；通过R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a→d→c→b，故C错.二、填空题16.不亮亮17.1∶2 解析：正弦交变电流的电功率P=I2R，其中I为交变电流的有效值，I=I m√2，而方波交变电流通过纯电阻用电器时，其电流大小均为I m，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 50三、计算题19.i=3.11sin(100π×1120)A=3.11×12A=1.555 A20.1.4 A 解析：由Φ−t图线可看出Φm=1.0×10−2 Wb，T=21.11 / 11。

第三节 交变电流一、 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3-3-13.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3-3-2A.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 A6.一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 HzB.0时，线圈位于中性面C.交变电流的周期是0.02 sD.0.05 s 时，有最大值7.交流发电机在工作时的电动势为sinV，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.VB. VC. VD. V8.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1/2C.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 AB.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 Hz11.一个电热器接在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 VB.最大值是10 V ，有效值是VC.最大值是 V，有效值是5 VD.最大值是20 V ，有效值是 V12.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3-3-313.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3-3-4A.110 VB.156 VC.220 VD.311 V14.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3-3-6A.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3-3-7A.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3-3-817.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3-3-918.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3-3-1121. (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.D2.ABD3.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 2V.8.D9.A10.ABD11.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.BD13.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.二、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 50三、计算题19.20.1.4 A 解析：由图线可看出，21.第4节相对论的速度变换定律质量和能量的关系第5节广义相对论点滴1．相对论的速度变换公式：以速度u相对于参考系S运动的参考系S′中，一物体沿与u相同方向以速率v′运动时，在参考系S中，它的速率为________________．2．物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：________.由此可见，物体质量________，其蕴含的能量________．质量与能量成________，所以质能方程又可写成________．3．相对论质量：物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量m0之间有如下的关系________________．4．广义相对论的两个基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是____________．(2)等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的．5．广义相对论的几个结论：(1)光在引力场中传播时，将会发生________，而不再是直线传播．(2)引力场使光波发生________．(3)引力场中时间会__________，引力越强，时钟走得越慢．(4)有质量的物质存在加速度时，会向外辐射出____________．6．在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是( )A．u＝u′＋v B．u<u′＋vC．u>u′＋v D．以上均不正确7．以下说法中错误的是( )A．矮星表面的引力很强B．在引力场弱的地方比引力场强的地方，时钟走得快些C．引力场越弱的地方，物体的长度越短D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移概念规律练知识点一相对论速度变换公式的应用1．若一宇宙飞船对地以速度v运动，宇航员在飞船内沿同方向测得光速为c，问在地上观察者看来，光速应为v＋c吗？2．一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．知识点二相对论质量3．人造卫星以第一宇宙速度(约8 km/s)运动，问它的质量和静质量的比值是多少？4．一观察者测出电子质量为2m0，求电子的速度是多少？(m0为电子静止时的质量)知识点三质能方程5．一个运动物体的总能量为E，E中是否考虑了物体的动能？6．一个电子被电压为106 V的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？知识点四了解广义相对论的原理7．假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．8．在外层空间的宇宙飞船上，如果你正在一个以加速度g＝9.8 m/s2向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地丢下，请说明小球是做自由落体运动．方法技巧练巧用ΔE＝Δmc2求质量的变化量9．现在有一个静止的电子，被电压为107 V的电场加速后，质量增大了多少？其质量为多少？(m0＝9.1×10－31 kg，c＝3.0×108 m/s)10．已知太阳内部进行激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为3.8×1026 J，则可算出( )A．太阳的质量约为4.2×106 tB．太阳的质量约为8.4×106 tC．太阳的质量每秒钟减小约为4.2×106 tD．太阳的质量每秒钟减小约为8.4×106 t1．关于广义相对论和狭义相对论之间的关系．下列说法正确的是( )A．它们之间没有任何联系B．有了广义相对论，狭义相对论就没有存在的必要了C．狭义相对论能够解决时空弯曲问题D．为了解决狭义相对论中的参考系问题提出了广义相对论2．下面的说法中正确的是( )A．在不同的参考系中观察，真空中的光速都是相同的B．真空中的光速是速度的极限C．空间和时间与物质的运动状态有关D．牛顿力学是相对论力学在v≪c时的特例3．根据爱因斯坦的质能方程，可以说明( )A．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不会改变的D．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大4．下列说法中，正确的是( )A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B．强引力作用可使光谱线向红端偏移C．引力场越强的位置，时间进程越慢D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的5．黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )A．内部也是漆黑一片，没有任何光B．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C．内部应该是很亮的D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去6．在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( )A．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的7．下列说法中正确的是( )A．物质的引力使光线弯曲B．光线弯曲的原因是由于介质不均匀而非引力作用C．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D．广义相对论可以解释引力红移现象8.地球上一观察者，看见一飞船A 以速度2.5×108 m/s 从他身边飞过，另一飞船B 以速度2.0×108m/s 跟随A 飞行．求：(1)A 上的乘客看到B 的相对速度； (2)B 上的乘客看到A 的相对速度．9．一物体静止时质量为m ，当分别以v 1＝7.8 km/s 和v 2＝0.8c 的速度飞行时，质量分别是多少？10．你能否根据质能方程推导动能的表达式E k ＝12mv 2?11．广义相对论得出了哪些重要的结论？第4节 相对论的速度变换定律质量和能量的关系 第5节 广义相对论点滴课前预习练1．v ＝u ＋v′1＋uv′c22．E ＝mc 2越大 越多 正比 ΔE ＝Δmc 23．m ＝m 01－v 2c 24．(1)一样的5．(1)偏折 (2)频移 (3)延缓 (4)引力波6．B [由相对论速度变换公式可知B 正确．] 7．CD [由引力红移可知C 、D 错误．] 课堂探究练1．在地面的观察者看来，光速是c 不是v ＋c.解析 由相对论速度变换公式u ＝u′＋v 1＋u′v c 2，求得光对地速度u ＝v ＋c 1＋vc c2＝c v ＋cv ＋c ＝c.点评 若仍然利用经典相对性原理解答此类题目，会导致错误结论．在物体的运动速度与光速可比拟时，要用相对论速度变换公式进行计算．2．0.817c解析 已知v ＝0.05c ，u x ′＝0.8c. 由相对论速度叠加公式得u x ＝u x ′＋v 1＋u x ′v c 2＝(u x ′＋v)c 2c 2＋u x ′vu x ＝(0.8c ＋0.05c)c 2c 2＋0.8c×0.05c≈0.817c.点评 对于微观、高速运动的物体，其速度的叠加不再按照宏观运动规律，而是遵守相对论速度变换公式．3．1.000 000 000 35解析 c ＝3×108m/s ，v c ＝8×1033×108，v 2c2≈7.1×10－10. 由m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，得 mm 0＝1.000 000 000 35. 点评 根据m ＝m 01－(v c)2直接计算mm 0不需先算m.4．0.866c解析 m ＝2m 0，代入公式m ＝m 01－(v c)2，可得2m 0＝m 01－(v c)2，解得v ＝32c ＝0.866c. 点评 在v c 时，可以认为质量是不变的，但当v 接近光速时，m 的变化一定要考虑． 5．总能量E 中已经计入了物体的动能．解析 总能量E ＝E 0＋Ek ，E 0为静质能，实际上包括分子的动能和势能、化学能、电磁能、结合能等．E 0＝m 0c 2，Ek 为动能，Ek ＝m 0c 2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 1－v 2c2 －1，E ＝E 0＋Ek ＝mc 2.点评 有人根据E ＝mc 2得出结论说“质量可以转化为能量、能量可以转化为质量”这是对相对论的曲解，事实上质量决不会变成能量，能量也决不会变成质量．一个系统能量减少时，其质量也相应减少，另一个系统因接受而增加能量时，其质量也相应增加．对一个封闭的系统，质量是守恒的，能量也是守恒的．6．2.69×10－30kg 0.94c解析 Ek ＝eU ＝(1.6×10－19×106) J ＝1.6×10－13J对高速运动的电子，由Ek ＝mc 2－m 0c 2得 m ＝Ek c 2＋m 0＝1.6×10－13(3×108)2 kg ＋9.1×10－31 kg ≈2.69×10－30kg.由m ＝m 01－v 2c2得，v ＝c 1－m 20m2＝2.82×108 m·s －1≈0.94c 点评 当vc 时，宏观运动规律仍然适用，物体的动能仍然根据Ek ＝12mv 2来计算．但当v 接近光速时，其动能由Ek ＝mc 2－m 0c 2来计算．7．见解析解析 飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任意天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面．这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．点评 把一个做匀加速运动的参考系等效为一个均匀的引力场，从而使物理规律在非惯性系中也成立．8．见解析解析 由广义相对论中的等效原理知，一个均匀的引力场与一个做加速运动的参考系等价．当电梯向头顶方向加速运动时，自由丢下的小球相对于电梯的加速度为g ＝9.8 m/s 2，与在地球引力场中做自由落体运动相同．9．1.78×10－29 kg 1.871×10－29kg解析 由动能定理，加速后电子增加的动能ΔEk ＝eU ＝1.6×10－19×107 J ＝1.6×10－12J由ΔE ＝Δmc 2得电子增加的质量Δm ＝ΔEk c 2＝1.6×10－12(3×108)2kg≈1.78×10－29 kg ，此时电子的质量m ＝m 0＋Δm ＝1.871×10－29kg 方法总结 物体的能量变化ΔE 与质量变化Δm 的对应关系为ΔE ＝Δmc 2，即当物体的能量增加时，物体对应的质量也增大；当物体的能量减少时，物体对应的质量也减小．10．C [由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4.2×109 kg ＝4.2×106t ，故C 正确．]课后巩固练1．D [狭义相对论之所以称为狭义相对论，就是只能是对于惯性参考系来讲的，时空弯曲问题是有引力存在的问题，需要用广义相对论进行解决．]2．ABCD3．ABD [据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，核反应中，物体的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变反应，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误；由质能关系知，D 正确．]4．ABCD [由广义相对论我们可知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A 、D 是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B 、C 正确．]5．BCD6．AD [由广义相对论基本原理可知A 、D 正确．]7．ACD [由广义相对论的几个结论可知A 、C 、D 正确．]8．(1)－1.125×108 m/s (2)1.125×108m/s解析 (1)A 上的乘客看地以－2.5×108m/s 向后．B 在地面看以2.0×108 m/s 向前，则A 上乘客看B 的速度为u ＝u′＋v 1＋u′·v c 2＝－2.5＋2.01＋－2.5×232×108m/s≈－1.125×108m/s.(2)B 看A 则相反为1.125×108m/s. 9．见解析解析 速度为7.8 km/s 时，质量为m 1＝m 01－(v c )2＝m 01－(7.8×1033×108)2≈m 0＝m速度为0.8c 时，质量设为m 2，有 m 2＝m 01－(0.8)2＝m 00.6＝53m 0＝53m. 10．见解析解析 质能方程E ＝mc 2表示的是物体质量和能量之间的关系，所以物体运动时的能量和静止时的能量之差就是物体的动能Ek即Ek ＝E －E 0又因为E ＝mc 2＝m 01－(v c)2c 2，E 0＝m 0c 2所以Ek ＝m 0c 2[11－(v c)2－1] 当v 很小时，即vc1时，根据数学公式有[1－(v c )2]－12≈1＋12(v c )2所以Ek ＝E －E 0≈12m 0v 211．广义相对论得出的结论：(1)物质的引力使光线弯曲．时空几乎在每一点都是弯曲的．只有在没有质量的情况下，时空才没有弯曲，如质量越大，时空弯曲的程度也越大．在引力场存在的条件下，光线是沿弯曲的路径传播的．(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别．例如在强引力的星球附近，时钟要走得慢些．按照广义相对论光在强引力场中传播时，它的频率或波长会发生变化，出现引力红移现象．。

人教版高中物理选修1-1 3.3 交变电流同步练习 A卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共12题；共29分)1. （2分） (2017高二下·临猗期末) 小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路．不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A . 交变电流的周期为0.125sB . 交变电流的频率为8HzC . 交变电流的有效值为 AD . 交变电流的最大值为4A【考点】2. （2分） (2017高二下·上饶期中) 如图所示为一正弦交变电流通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是（）A . 这也是一种交变电流B . 电流的有效值是2AC . 电流的变化周期是0.01sD . 电流通过100Ω的电阻时，1s内产生热量为100J【考点】3. （2分）交流发电机在工作时的电动势为，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为（）A .B . 2C .D . 2【考点】4. （2分） (2020高二下·绵阳期末) 如图甲所示，间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，轨道左侧连接一定值电阻R。

水平外力F平行于导轨，随时间t按图乙所示变化，导体棒在F作用下沿导轨运动，始终垂直于导轨，在0~t0时间内，从静止开始做匀加速直线运动。

图乙中t0、F1、F2为已知量，不计ab棒、导轨电阻。

则（）A . 在t0以后，导体棒一直做匀速直线运动B . 在t0以后，导体棒一直做匀加速直线运动C . 在0~t0时间内，导体棒的加速度大小为D . 在0~t0时间内，通过导体棒横截面的电荷量为【考点】5. （2分） (2018高二下·安宁期中) 某矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势为e＝Emsinωt.若将线圈的转速增加1倍，保持其他条件不变，则产生的感应电动势为（）A . e＝Emsin 2ωtB . e＝2Emsin 2ωtC . e＝2Emsin 4ωtD . e＝4Emsin 2ωt【考点】6. （2分）多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速．现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个周期中，前面的被截去，从而改变了电灯上的电压．那么现在电灯上的电压为（）A . UmB .C .D .【考点】7. （2分）(2017·大庆模拟) 如图甲为磁感应强度B随时间t的变化规律，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，平面位于纸面内，如图乙所示．令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流，F1、F2、F3分别表示金属环上很小一段导体受到的安培力．下列说法不正确的是（）A . I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B . I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向C . F1方向指向圆心，F2方向指向圆心D . F2方向背离圆心向外，F3方向指向圆心【考点】8. （3分）关于中性面，下列说法正确的是（）A . 中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面B . 中性面就是线圈中磁通量变化率为零的面C . 线圈过中性面时，电流方向必改变D . 线圈过中性面时，感应电动势为零【考点】9. （3分） (2019高二上·哈尔滨期末) 如图所示为小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向以角速度ω匀速转动。

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、交变电流就是（）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中表示交变电流的就是（ )图3—3-13、关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,以下说法中正确的就是( )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，感应电动势与感应电流的方向都要改变一次D、线圈转动一周,感应电动势与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—3-2A、与时刻穿过线圈的磁通量为零B、与时刻穿过线圈的磁通量变化率为零C、就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、下列说法中正确的就是（ )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就是最大值的倍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就是10 A,则它的最小值就是-10 A6、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、交变电流的频率就是100π HzB、0时,线圈位于中性面C、交变电流的周期就是0、02 sD、0、05 s时，有最大值7、交流发电机在工作时的电动势为sinV，若将电枢的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其她条件不变,则其电动势变为( ）A、VB 、 VC 、 VD 、 V8、以下说法正确的就是（）A、交变电流的有效值就就是它的平均值B、任何交变电流的有效值都就是它最大值的1/2C 、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、以下说法正确的就是( ）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，不正确的就是（ )A、若交变电流最大值为5 A,则它的最小值为-5 AB、用交流电流表测交变电流时,指针来回摆动C、我国工农业生产与生活用的交变电流,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 Hz11、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与有效值分别就是（）A 、最大值就是 V,有效值就是10 VB、最大值就是10 V ，有效值就是VC 、最大值就是 V,有效值就是5 VD、最大值就是20 V ，有效值就是 V12、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3-3-313、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就是（）图3—3—4A、110 VB、156 VC、220 VD、311 V14、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，交流电压表的示数就是10 V、图3—3-6就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—6A 、通过的电流随时间变化的规律就是=cos 100π（A)B 、通过的电流随时间变化的规律就是=cos 50π（A）C 、两端的电压随时间变化的规律就是=cos 100π（V）D 、两端的电压随时间变化的规律就是=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与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—7A、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 、线圈绕与转动时电流的方向相同,都就是→→→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3-3-817、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与方波交变电流,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—918、正弦交变电流就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、方程式与重要的演算步骤，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与单位)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就是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—1121、 (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与熄灭电压都为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: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、D2、ABD3、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 与sin ；如果从垂直于中性面的位置开始计时有:cos 与cos ；不难瞧出: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,感应电流方向与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，就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就是最大值的倍，对其她的交变电流不一定有这样的关系、交变电流的有效值就是从电流做功角度定义的,它与电流的平均值本质不同,从图象也可瞧出，正弦交变电流不随时间做线性变化,故有效值与平均值不同、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、感应电动势就是按正弦规律变化，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、D9、A10、ABD11、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、BD13、B 解析：交流电压表测量的就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、二、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,只就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 50三、计算题19、20、1、4 A解析：由图线可瞧出，21、。

第三章电磁感应第三节交变电流A级抓基础1．(多选)下列四幅图中属于交变电流的是( )解析：图象中正、负表示电流方向．A图中电流数值总为正值，表示电流方向不变，是直流电；B图中形状类似正弦图象，但由于电流值总为正，也是直流电；C图中电流强度不随时间变化，但方向随时间做周期性改变，是交变电流；D图中电流大小和方向都随时间做周期性变化，是正弦式交变电流．答案：CD2．关于交变电流与直流电的说法中，正确的是( )A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．直流电的方向可以发生周期性变化解析：交变电流是指大小和方向都随时间做周期性变化的电流．而方向不随时间变化的电流叫直流电，所以A、C、D错，B正确．答案：B3．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．任何正弦式交变电流的有效值都是它最大值的1 2C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为Q RD．以上说法均不正确解析：有效值是根据电流的热效应来定义的，平均值并不是有效值，例如线圈在匀强磁场中转动一圈，其平均电动势为零，故选项A错误；在正弦式交变电流中，其有效值为最大值的12，对于其他交变电流并不一定满足此关系，故选项B正确；交变电流要产生热量需要一定的时间，所以选项C错误．答案：B4．有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“220 V”的字样，这“220 V”是指( ) A．交流电电压的瞬时值B．交流电电压的最大值C．交流电电压的平均值D．交流电电压的有效值解析：用电器铭牌上所标注的电压值无特别说明，均指有效值，D对．答案：D5．电阻R1、R2与交流电源按照图中方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如下图所示．则( )A．通过R1的电流的有效值是1.2 AB．R1两端电压的有效值是6 VC．通过R2的电流的最大值是1.2 2 AD．R2两端电压的最大值是6 2 V解析：从图象可以看出，交变电流中电流的最大值为0.6 2 A，电流的有效值为：I e＝I m2＝0.6 A，R1两端电压为U1＝IR1＝6 V，R2两端电压最大值为U m＝I m R2＝0.62×20 V＝12 2 V．综上所述，正确选项为B.答案：B6．一个电热器接在10 V的直流电源上，在时间t内产生的焦耳热为Q；今将该电热器接在一正弦式交流电源上，它在2t时间内产生的焦耳热为Q.则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是( )A．最大值是10 2 V，有效值是10 VB ．最大值是10 V ，有效值是5 2 VC ．最大值是5 2 V ，有效值是5 VD ．最大值是20 V ，有效值是10 2 V解析：设电热器的电阻为R ，则Q ＝U 2Rt .设交流电源电压的最大值为U m ，则有效值为U m2，故Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U m 22R·2t ，得U m ＝10 V ，则U e ＝U m2＝5 2 V.答案：B7．如图所示为一交流电随时间而变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为I m ；电流的负值的强度为I m ，则该交流电的有效值为( )A.I m2B.2I m C ．I m D.32I m 解析：交变电流一个周期内通过电阻R 产生的热量为⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R ×1×10－2＋I 2m R ×1×10－2，直流电流I 通过R 相同时间产生的热量为I 2R ×2×10－2.由有效值的定义知：⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R ×1×10－2＋I 2m R×1×10－2＝I 2R ×2×10－2，得I ＝32I m . 答案：D8．如图所示，甲、乙、丙三种电路中，闭合开关后，关于灯泡能否发光，下列说法正确的是( )A ．甲能正常发光B ．乙能正常发光C ．丙能正常发光D ．都不能正常发光解析：甲图的灯泡两端有一条导线连接，两端电动势一样，不会形成电压，甲图灯不会发光，所以A错；乙图直流电不能持续通过电容器，不会给灯泡提供电压，乙图灯不会持续发光，所以B错；丙图交流电可以通过电容器，电路中有电流，所以丙图灯能发光，C正确．答案：CB级提能力9．已知负载上的交变电流的瞬时值表达式为u＝311sin 314t(V)，i＝14.1sin 314t(A)，根据这两式判断下述结论中正确的是( )A．电压的有效值为311 VB．负载电阻的大小约为22 ΩC．交变电流的频率是55 HzD．交变电流的周期是0.01 s解析：由u＝311sin 314t(V)可知，电压的最大值U m＝311 V，所以其有效值U e＝U m2≈220 V，选项A错误；又由i＝14.1sin 314t(A)可知，电流的最大值I m＝14.1 A，所以R＝U mI m≈22 Ω，选项B正确；由表达式可知ω＝314 rad/s，所以T＝2πω≈0.02 s，f＝50 Hz，选项C、D均错误．答案：B10．(多选)一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A．该交变电流电压的瞬时值的表达式为u＝100sin 25πt VB．该交变电流的频率为25 HzC．该交变电流电压的有效值为100 2 VD．若将该交变电流的电压加在阻值为R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W解析：从题图中可知，周期T＝4×10－2s，峰值U m＝100 V，故交变电流的频率f＝1T＝25 Hz，有效值U e＝U m2＝50 2 V，加在R＝100 Ω的电阻上时的功率P＝U2eR＝50 W，电压瞬时值表达式U＝U m sin 2πTt＝100sin 50πt V，所以B、D项正确．答案：BD精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。

人教版高中物理选修1-1 3.3 交变电流同步练习 C卷新版姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共12题；共29分)1. （2分） (2017高二下·公安期中) 一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e=220 sin100πt （V），则（）A . 交流电的频率是100πHzB . t=0时线圈垂直于中性面C . 交流电的周期是0.02sD . t=0.05s时，e有最大值【考点】2. （2分）如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（）A . 线圈每转动一周，指针左右摆动两次B . 图示位置为中性面，线圈中无感应电流C . 图示位置ab边的感应电流方向为a→bD . 线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零【考点】3. （2分）如图所示的电路中，要使灯泡L持续发光，应在ab间接入（）A . 电阻B . 电位器C . 电流表D . 交流电源【考点】4. （2分） (2019高二下·黑龙江期中) 如图所示,边长为2L的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个边长为L的正方形金属导线框所在平面与磁场方向垂直,导线框和虚线框的对角线共线,每条边的材料均相同.从t=0开始,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场,直到整个导线框离开磁场区域.导线框中的感应电流i(取逆时针方向为正)、导线框受到的安培力F(取向左为正)、导线框中电功率的瞬时值P以及通过导体横截面的电荷量q随时间变化的关系正确的是（）A .B .C .D .【考点】5. （2分） (2020高二下·广元期末) 某矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生交流电，该交流电电动势瞬时值的表达式为，以下关于此装置及产生的交流电的说法中正确的是（）A . 时刻穿过线框的磁通量最大B . 电动势的有效值为C . 该交流电的周期为D . 若线框转速增大1倍，其他条件不变，则电动势瞬时值表达式为【考点】6. （2分）(2019·天津模拟) 如图甲所示，标有“220V 40W”的灯泡和标有“ ”的电容器并联到交流电源上，V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 . 时刻，V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 . V的示数保持不变【考点】7. （2分） (2020高二上·抚顺期中) 关于感应电流，下列说法中正确的是（）A . 只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B . 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流C . 只要闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流D . 若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流【考点】8. （3分） (2017高二上·牡丹江期末) 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则（）A . t=0.005s时线框的磁通量变化率最大B . t=0.01s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220VD . 线框产生的交变电动势的频率为100Hz【考点】9. （3分）(2018·海南) 如图，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一面积为S的矩形单匝闭合导线abcd, ab 边与磁场方向垂直，线框的电阻为R。

第三章电磁感应三、交变电流课时训练14交变电流1、关于交变电流与直流电的说法中，正确的就是（）A、如果电流大小做周期性变化，则一泄就是交变电流B、直流电的大小可以变化，但方向一泄不变C、交变电流一左就是按正弦或余弦规律变化的D、直流电的方向可以发生周期性变化答案:B解析：直流电与交变电流的区别在于电流的方向就是否变化，方向不变的为宜流电，方向变化的为交变电流，故B项正确、2、某交变电压为u=10sin314t（V）,贝9 （）A、击穿电压为10 V的电容器能直接接在此电源上B、把电磁打点计时器接在此电源上，打点周期为0、01 sC、把额左电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡将被烧坏D、把额左电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡能正常发光答案:D解析:电容器的击穿电压应该就是交变电流的最大值，所以A错、交变电流的频率为50 Hz, 周期为0、02 s,B错、小灯泡的额定电压为有效值，C错误，D正确、3、如图所示，在垂直于纸面的范伟I足够大的匀强磁场中，有一个矩形闭合线圈abed,线圈平而与磁场垂直,OQ2就是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使英中产生感生电流（）A、向左或向右平动B、向上或向下平动C、绕OQ?转动D、平行于纸面向里运动答案：C4、（2013 •广东学业水平考试）某实验电路如图所示，电路接入交变电流，灯亮，保持电压不变使频率逐渐增大，观察到灯逐渐变亮，则X接入的就是（）A、电容器B、电感器C、电阻器D、保险丝答案:A解析：电容器具有“通髙频，通交流“的特点，频率越髙，它在电路中分得电压越小，而灯L分得电压就越大，故越亮，所以选A、5、关于正弦式交变电流的有效值，下列说法中正确的就是（）A、有效值就就是交变电流在一周期内的平均值B、交变电流的有效值就是根据电流的热效应来泄义的C、在交流电路中，交流电流表与交流电压表的示数表示的都就是有效值D、对于正弦式交变电流，最大值的二次方等于有效值二次方的两倍答案:BCD解析:交变电流的有效值就是根据电流的热效应立义的，所以选项A错,B对;交流电流表与交流电压表的示数就是有效值，故C选项正确;对正弦式交变电流，最大值与有效值的关系就是U n=U, I F I,故D选项正确、6、小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图所示、下列说法中正确的就是（）A、交变电流的周期为0. 125 sB、交变电流的频率为8 HzC、交变电压的有效值为20 VD、交变电压的最大值为20 V答案：D解析:由题图可知交变电流的周期T=0、250 s,频率f==4Hz,故选项A、B错误；交变电压最大值由图象知U…=20 V,所以有效值为U==10 V,所以C项错,D项正确、7、如图所示为某品牌电热水器的铭牌，从表中读取的信息可知所用交变电流的频率就是多少？周期：50 Hz 0.02 s 220 V解析：由图表知，频率f=50IIz,所以周期T== s=0. 02s、由图知该热水器所加交变电压的有效值U=220 V,所以最大值U,=U=220\\8、电路两端的交流电压u=UnSin314tV,在AO. 005s时的值为10V,则接在电路两端的电压表的读数为多少?答案久07 V解析:由u=U n sin 314t V及t=0.005 s时，u=10 V可知URO V,所以其有效值U=0.707心0. 707x10—7、07 V,故接在电路两端的电压表的示数为7、07 V.。