【人教版】高中选修3-2物理自我小测：5.2-描述交变电流的物理量(含答案)

自我小测
一、选择题(其中第1～5题为单选题，第6～7题为多选题) 1．如图是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确的是( )
A ．周期是0.2 s ，电流的峰值是10 A
B ．周期是0.15 s ，电流的峰值是10 A
C ．频率是5 Hz ，电流的有效值是10 A
D ．频率是0.2 Hz ，电流的有效值是7.07 A
2．在如图所示电路中，A 是熔断电流I 0=2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源。

交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e sin(314t ) V 。

为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )
A ． Ω
B ．110 Ω
C ．220 Ω
D ． Ω
3．标有“250 V ，0.5 μF ”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用( ) A ．220sin(100πt ) V B ．220 V 照明电路中 C ．380sin(100πt ) V
D ．380 V 动力电路中
4．某一电热器接在U ＝110 V 的直流电源上，每秒产生的热量为Q ；现把它改接到正弦式交流电源上，每秒产生的热量为2Q ，则该交流电压的最大值U m 是( )
A ．110 V
B ． V
C ．220 V
D ． V
5．如图所示是一交变电流的it 图象，则该交变电流的有效值为( )
A ．4 A
B ． A
C ．8
3
A
D A 6．有一交变电流随时间变化的图象如图所示，则由此图象可知( )
A．它的周期是0.8 s B．它的峰值是4 A
C．它的有效值是 A D．它的频率是0.8 Hz
7．一正弦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＝100sin(25t) V
B．该交变电流的频率为25 Hz
C．该交变电流的电压的有效值为V
D．若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W
二、非选择题
8．一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。

穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示。

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E m＝nωΦm，其中Φm 为穿过每匝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。

9．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。

其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100，电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。

在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。

求：
(1)交流发电机产生的电动势最大值；
(2)电路中电压表的示数；
(3)R上的热功率。

参考答案
1．解析：由图象可知T ＝0.2 s ，I m ＝10 A ，故频率f ＝1
T ＝5 Hz ，有效值I
＝
A ＝7.07 A ，故A 正确，
B 、
C 、
D 错误。

答案：A
2．解析：U ＝220 V ，R min ＝0U I ＝220
2
Ω＝110 Ω。

答案：B
3．解析：从该电容器的铭牌知，它的耐压值为250 V ，也就是说，它允许加的最大电压为250 V ，对于220 V 的照明电路，最大值为
V ＝311 V ，超出了它的耐压值，故正确选项为A 。

答案：A
4．解析：接在直流电源上，Q ＝2
U R t ，接在正弦式交流电源上应有2Q
t ，
所以U m ＝2U ＝220 V 。

答案：C
5．解析：设该交变电流的有效值为I ，由有效值的定义得
)2Rt 1+2
m I Rt 2=I 2Rt 。

而t =t 1+t 2，
代入数据解得I
A ，故D 正确。

答案：D
6．解析：由题图知，该交变电流周期T ＝0.8 s ，频率f ＝1
T ＝1.25 Hz ，峰值I m ＝4 A ，若
为正弦式交变电流时，有效值才满足I
＝
A 。

而题中不是正弦式交变电流，故选
项A 、B 正确。

答案：AB
7．解析：由题图知：T ＝4×10－
2 s ，根据ω＝
2π
T
有ω＝50π，电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(50πt ) V ，选项A 错误；从图象读出：T ＝4×10－
2 s ，根据f ＝1
T
可得f ＝25 Hz ，选项B 正确；从图象读出：U m ＝100 V ，根据U
U
V ，选项C 错误；U
V ，根据P ＝2
U R
有P ＝50 W ，选项D 正确。

答案：BD
8．解析：从题中Φ－t 图线看出Φm ＝1.0×10－
2 Wb ，T ＝3.14×10－
2 s 。

已知感应电动势的最大值E m ＝nωΦm ，又ω＝
2π
T ，故电路中电流最大值I m ＝m E R r
+＝2()m n T R r π⋅⋅Φ+＝
2
2
1002 3.14 1.0103.1410(955)--⨯⨯⨯⨯⨯⨯+ A ＝2 A ，交流电流表读数是交变电流的有效值，即I ＝1.4 A 。

答案：1.4 A
9．解析：(1)交流发电机产生电动势的最大值 E m ＝nBSω 而Φm ＝BS ，ω＝
2π
T
，所以E m ＝2πm n T Φ
由Φ－t 图线可知：Φm ＝2.0×10－
2 Wb T ＝6.28×10－
2 s ，所以E m ＝200 V 。

(2)电动势的有效值E ＝E m
2
＝100 2 V
U ＝
R R r +E ＝90
100
× V ＝ V ＝127.3 V 。

(3)R 上的功率为：
P R ＝2
U R
＝290 W ＝180 W 。

答案：(1)200 V (2)127.3 V (3)180 W。