【文档说明】新教材2021-2022人教版物理选择性必修第二册课时检测：3.2　交变电流的描述含解析.docx，共(8)页，217.493 KB，由envi的店铺上传

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课时跟踪检测(十三)交变电流的描述1．在阻值为70Ω的电阻中通以正弦式交变电流，测得在10min内放出的热量为2．1×104J，则此交变电流的最大值为()A．0.24AB．0.5AC．0.707AD．1A解析：选D根据Q＝I2Rt得I＝QRt＝2.1×10470×600A＝22A，所以

Im＝2I＝1A。故选项D正确。2．一个正弦式交变电流的图像如图所示，下列说法正确的是()A．周期是0.2s，电流的峰值是10AB．周期是0.15s，电流的峰值是10AC．频率是5Hz，电流的有效值是10AD．频率是0.2Hz，电流的有效值是7．07A解析：

选A由题图可知T＝0.2s，Im＝10A，故频率f＝1T＝5Hz，I＝Im2＝52A≈7．07A，选项A正确，选项B、C、D错误。3．通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流随时间变化图像如图所示，其周期为1s。电阻两端电压的有效值为()A．12VB．410VC．15VD．85V

解析：选B由题意结合有效值的定义可得I2RT＝2I21R·25T＋I22R·110T，将I1＝0.1A，I2＝0.2A代入可得流过电阻的电流的有效值I＝1025A，故电阻两端电压的有效值IR＝41

0V。4．如图所示，电路由正弦式交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高，则下列说法正确的是()A．电容器上的电荷量最大值增大B．电容器的容抗增大C．电路中灯泡的亮度变亮D．电路中灯泡的亮度变暗解析：选C当交变电流的频率升高时，电容器的容抗减小，灯泡的亮度变亮，故选

项C正确，选项B、D错误；由Qmax＝CUm可知，选项A错误。5．[多选]在如图所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin100πt(V)。若保持电源电压有效值不变，只将电源频率改为10

0Hz，下列说法正确的是()A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．灯泡变暗D．灯泡变亮解析：选BC由u＝2202sin100πt(V)，可得电源原来的频率为f＝ω2π＝100π2πHz＝50Hz。当电源频率由原来的50Hz增

大为100Hz时，线圈的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误；灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P＝I2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，选项D错误；电压表与电感线圈

并联，其示数为线圈两端的电压UL，灯泡两端电压为UR，则电源电压的有效值为U＝UL＋UR，因UR＝IR，故电流I减小时，UR减小，因电源电压有效值保持不变，可知UL增大，选项B正确。6．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金

属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则()A．线圈转动两次的t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B．曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2C．曲线a表示的交变电流频率为50HzD．曲线b表示的交变电流有效值为102

V解析：选B在t＝0时刻，电动势为零，磁通量变化率为零，线圈一定处在中性面位置上，故A错误；由题图乙可知，曲线a中线圈转动的周期为4×10－2s，曲线b中线圈转动的周期为6×10－2s，则由n＝1T可知，转速之比为3∶2，故B正确；曲线a表示的交变电流频率f＝1Ta＝25H

z，故C错误；曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2，曲线a表示的电动势最大值是15V，根据Em＝NBSω得曲线b表示的电动势最大值是10V，则有效值U＝102V＝52V，故D错误。7．电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω。合上开关S后，通过电

阻R2的正弦式交变电流i随时间t的变化情况如图乙所示，则()A．通过R1的电流的有效值是1．2AB．R1两端的电压有效值是6VC．通过R2的电流的有效值是1．22AD．R2两端的电压有效值是62V解析：选B电阻R

1、R2串联，通过R1和R2的电流的有效值都是0.6A，故A、C错误；R1两端的电压有效值U1＝IR1＝6V，故B正确；R2两端的电压有效值U2＝IR2＝12V，故D错误。8．[多选]如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇

形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON

的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A．两导线框中均会产生正弦交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于TC．在t＝T8时，两导线框中产生的感应电动势相等D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等解析：选BC两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的

大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝T8时，两导线框切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应

电流的有效值不相等，选项D错误。9．[多选]如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动。线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电

阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是()A．交流电流表的示数为ω2RNBSB．一个周期内通过R的电荷量为2NBSRC．R两端电压的有效值为NBSω2D．图示位置电流表的示数为0解析：选AB设回路中电流的有效值为I，由电流的热效应可知12NBSω2R2R

T＝I2RT，得I＝NBSω2R，A正确，D错误。在一个周期内只有半周期的时间有电流通过R，其中ΔΦ＝2BS，则通过R的电荷量q＝NΔΦR＝2NBSR，B正确。电阻R两端电压U＝IR＝NBSω2，C错误。10．一个匝数为100、阻值R＝0.5Ω的闭合线圈

处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。从某时刻起穿过线圈的磁通量按如图所示规律变化，则线圈中产生交变电流的有效值为()A．52AB．25AC．6AD．5A解析：选B0～1s内线圈中产生的感应电动势E1＝NΔΦΔt＝100×0.01V＝1V

,1～1．2s内线圈中产生的感应电动势E2＝NΔΦ′Δt′＝100×0.010.2V＝5V。对电阻R＝0.5Ω的线圈，在一个周期内产生的热量Q＝Q1＋Q2＝E21Rt1＋E22Rt2＝12J，根据交变电流有效值的定义得Q＝I2R(t1＋t2)，解得I＝25A，故选项B正确，选项A、C、D错误。11

．[多选]单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是()A．T2时刻线框平面与中性面垂直B．线框的感应电动势有效值为2πΦmTC．线框转一周外

力所做的功为2π2Φ2mRTD．从t＝0到t＝T4过程中线框的平均感应电动势为πΦmT解析：选BC中性面的特点是与磁场垂直，穿过的磁通量最大，磁通量变化率最小，则T2时刻线框在中性面上，A错误。电动势最大值为Em＝Φmω＝Φm2πT，对正弦交流电，E有＝Em2＝2πΦmT，B正确。由功能关系知

，线框转一周外力做的功等于产生的电能，W＝E电＝E2有R·T＝2π2Φ2mRT，C正确。由法拉第电磁感应定律知，E＝ΔΦΔt＝ΦmT4＝4ΦmT，D错误。12．如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r＝3Ω、面

积S＝0.02m2的半圆形导线框可绕OO′轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B＝52πT。若线框以ω＝100πrad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6V12W”的小灯泡供电，则：(1)若从图示位置开始计时，求线框中

感应电动势的瞬时值表达式。(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题中所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？解析：(1)线框转动时产生感应电动

势的最大值Em＝BSω＝102V，则感应电动势的瞬时值表达式e＝Emcosωt＝102cos100πt(V)。(2)线框转过90°的过程中，产生的平均电动势E＝ΔΦΔt＝2BSωπ，灯泡电阻R＝U20P0＝3Ω，故流过导线横截面的电荷量q＝ER＋r·14T＝BSR＋r＝260πC，所以

，通过导线横截面的电荷量与线框转动的快慢无关。(3)线框产生的电动势的有效值E＝Em2＝10V，灯泡两端电压U＝ER＋rR＝5V<6V，故灯泡不能正常发光，其实际功率P＝U2R＝253W。答案：(1)e＝102cos100πt(V)(2)260πC与线框转动的快慢无关(3)不能正常发光

253W13．如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为N，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab边中点和cd边中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B。现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：(1)闭合电路中电流瞬时值

的表达式；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量；(3)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上通过的电荷量；(4)电阻R上的最大电压。解析：(1)线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ad边和bc边转动的线速度大小相等。当线圈平

面平行于磁场时，产生的感应电动势最大，有Em＝NBLv＝NBL·ω·12L＝12NBL2ω。由闭合电路欧姆定律可知Im＝EmR＋r＝NBL2ω2(R＋r)。当以图示位置为计时起点时，流过R的电流瞬时值表达式为i＝Imsinωt＝NBL2ω2(R＋r)sinωt。(2)在线圈由图示位置匀速转动9

0°的过程中，用有效值来计算电阻R产生的热量，有Q＝I2R·T4，其中I＝Im2＝NBL2ω22(R＋r)，T＝2πω，即Q＝I2R·T4＝N2πB2L4ωR16(R＋r)2。(3)在转过90°的过程中感应电动势的平均值E＝NΔΦΔt＝12NBL2

π2ω＝NBL2ωπ，流过R的平均电流I－＝ER＋r＝NBL2ωπ(R＋r)，所以流过R的电荷量q＝I·T4＝NBL22(R＋r)。(4)由部分电路欧姆定律可知电阻R上的最大电压Um＝ImR＝NBL2ωR2(R＋r)

。答案：(1)i＝NBL2ω2(R＋r)sinωt(2)N2πB2L4ωR16(R＋r)2(3)NBL22(R＋r)(4)NBL2ωR2(R＋r)获得更多资源请扫码加入享学资源网微信公众号www.xiangxue100.com