3.2 交变电流的描述（专题训练02）【七大题型】（解析版）.docx

3.2\o2.交变电流的描述交变电流的描述（专题训练02）【七大题型】

TOC\o1-1\h\u【考点1根据有效值计算交流电路中的电功、电功率和焦耳热】 1

【考点2根据图象判定交流电的峰值和有效值】 11

【考点3计算线圈转动过程中电动势和电流的平均值】 16

【考点4计算转动过程中通过线圈截面的电量】 21

【考点5电感器在直流电路和交流电路的作用】 30

【考点6电容器对交流电的导通和阻碍作用】 33

【考点7电容器的感抗和容抗】 36

【考点1根据有效值计算交流电路中的电功、电功率和焦耳热】

1．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10Ω，外接一只阻值为90Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则（）

A．电流表的示数为0.31A

B．线圈转动的角速度为50πrad/s

C．0.01s时线圈平面与磁场方向平行

D．在线圈转动一周过程中，外电阻发热约为0.087J

【答案】D

【详解】A．在交流电路中电流表的示数为有效值22V

电流表的示数A＝0.22A

故A错误；

B．从图像可知线圈转动的周期为0.02s，则线圈转动的角速度ω＝＝100πrad/s

故B错误；

C．0.01s时线圈的电压为0，因此线圈在中性面处，线圈平面与磁场方向垂直，故C错误；

D．线圈发热应用电流的有效值进行计算，则发热量Q＝I2Rt＝（0.22）2×90×0.02J≈0.087J

故D正确。

故选D。

2．如图所示，正方形线圈与定值电阻、理想电压表组成闭合电路。线圈的中心轴线垂直于磁场且与磁场右边界重合。线圈绕匀速转动，转动角速度。线圈匝数匝，边长，电阻，定值电阻，磁感应强度大小。下列说法正确的是（）

A．线圈在图示位置时，电压表示数为0

B．的时间内，通过的电流方向变化50次

C．线圈从图示位置转过的过程中，有一半时间内没有电流流经

D．线圈从图示位置转过的过程中，电阻上产生的焦耳热为

【答案】D

【详解】A．电压表显示的是有效值而不是瞬时值，线圈在图示位置时，电压表示数不为0，故A错误；

B．线圈每次通过中性面时电流方向变化一次，故每个周期电流方向变化2次，因为

的时间内有50个周期，电流方向变化100次，故B错误；

C．线圈转动过程中边出磁场时就进入磁场，始终有导体棒在切割磁感线，所以一直有感应电流，故C错误；

D．因为始终只有一个边在切割磁感线，所以感应电动势的最大值为

感应电动势的有效值为

根据串联电路电压与电阻的关系可知两端电压有效值为

所以一个周期内上产生的焦耳热为

故D正确。

故选D。

3．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，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。电阻R的阻值为，电表均为理想电表，下列判断正确的是（???）

A．该交变电流的电压有效值为

B．电流表的示数为

C．电阻R一个周期内产生的热量为

D．电压表的示数为

【答案】A

【详解】AD．设此交变电流的电压有效值为，根据有效值定义可得

解得

则该交变电流的电压有效值为6V，电压表的示数为6V，故A正确，D错误；

B．由闭合电路欧姆定律可得电流表的示数为

故B错误：

C．由焦耳定律得电阻R一个周期内产生的热量为

故C错误。

故选A。

4．某同学制作一个发电机装置如图甲所示。线圈在圆柱体磁极内上下往复运动切割磁感线而产生感应电动势，再将线圈与阻值为9Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。线圈匝数为50，线圈总电阻为1Ω，线圈半径为m，速度随时间的变化如图乙所示呈正弦波形变化，线圈所处位置的磁感应强度大小为0.1T。下列说法正确的是（）

A．线圈中电流的周期为0.2s B．线圈中电动势的峰值为

C．线圈中电流的有效值为0.2A D．灯泡的功率为0.72W

【答案】C

【详解】A．由图乙可知，交流电的周期0.4s，故A错误；

B．线圈中电动势的峰值为

故B错误；

C．根据速度是正弦变化，故线圈中电动势的有效值为

线圈中电流的有效值

故C正确；

D．灯泡的功率为

故D错误。

故选C。

5．（多选）如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，半圆弧的直径为d，间距为L，两半圆弧面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点O、的连线与导轨所在竖直面垂直，整个空间存在着磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，导轨左端连接一阻值为R的电阻，现使一电阻为2R的金属棒