2025年高二物理下學期交變電流產生與描述試題一、單項選擇題（每題4分，共40分）關于交變電流和直流電的區(qū)別，下列說法正確的是（）A.大小隨時間變化的電流一定是交變電流B.方向隨時間變化的電流一定是交變電流C.交變電流的大小和方向都隨時間周期性變化D.直流電的大小一定保持恒定某交流發(fā)電機線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生的電動勢表達式為(e=220\sqrt{2}\sin(100\pit),\text{V})，則該電動勢的有效值和頻率分別為（）A.220V，50HzB.220(\sqrt{2})V，50HzC.220V，100HzD.220(\sqrt{2})V，100Hz線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，從中性面開始計時，下列說法正確的是（）A.線圈經過中性面時，磁通量為零，感應電動勢最大B.線圈經過中性面時，磁通量最大，感應電動勢為零C.線圈平面與中性面垂直時，磁通量最大，感應電動勢為零D.線圈平面與中性面垂直時，磁通量為零，感應電動勢為零一正弦式交變電流的i-t圖像如圖所示，則該電流的周期和峰值分別為（）（圖像描述：正弦曲線，周期為0.02s，峰值為5A）A.0.01s，5AB.0.02s，5AC.0.01s，(\frac{5}{\sqrt{2}})AD.0.02s，(\frac{5}{\sqrt{2}})A關于交變電流的有效值，下列說法正確的是（）A.有效值是根據電流的熱效應定義的B.正弦式交變電流的有效值是峰值的2倍C.交變電流的有效值一定大于瞬時值D.交流電壓表測量的是交變電流的峰值某交流電源的電壓隨時間變化的規(guī)律為(u=311\sin(314t),\text{V})，將一阻值為110Ω的電阻接在此電源上，則電阻消耗的電功率為（）A.311WB.484WC.220WD.500W交流發(fā)電機的線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生的電動勢峰值為(E_m)，若線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼?倍，其他條件不變，則電動勢的峰值變?yōu)椋ǎ〢.(\frac{E_m}{2})B.(E_m)C.(2E_m)D.(4E_m)關于中性面，下列說法正確的是（）A.線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量為零B.線圈位于中性面時，感應電動勢最大C.線圈每經過中性面一次，電流方向改變一次D.線圈每轉動一周，經過中性面一次一正弦式交變電流的電壓有效值為220V，頻率為50Hz，則該電壓的瞬時值表達式為（）A.(u=220\sin(50t),\text{V})B.(u=220\sqrt{2}\sin(50\pit),\text{V})C.(u=220\sin(100\pit),\text{V})D.(u=220\sqrt{2}\sin(100\pit),\text{V})某交流電路中，電流的瞬時值表達式為(i=10\sin(628t),\text{A})，則該電流的頻率和有效值分別為（）A.50Hz，10AB.100Hz，10AC.50Hz，(5\sqrt{2})AD.100Hz，(5\sqrt{2})A二、多項選擇題（每題5分，共20分，選對但不全得3分，有錯選得0分）關于交變電流的產生，下列說法正確的有（）A.交變電流是由線圈在勻強磁場中勻速轉動產生的B.線圈轉動的角速度越大，產生的交變電流頻率越高C.線圈的匝數越多，產生的交變電流峰值越大D.磁場的磁感應強度越大，產生的交變電流峰值越小一正弦式交變電流的u-t圖像如圖所示，則下列說法正確的有（）（圖像描述：正弦曲線，周期0.04s，峰值311V）A.該電壓的有效值為220VB.該電壓的頻率為25HzC.0.01s時，電壓的瞬時值為311VD.0.02s時，電壓的瞬時值為0關于交變電流的周期和頻率，下列說法正確的有（）A.周期是交變電流完成一次周期性變化的時間B.頻率是交變電流在1s內完成周期性變化的次數C.我國民用交流電的頻率為50Hz，周期為0.02sD.周期和頻率的關系為(T=\frac{1}{f})將一電阻接在直流電源上，通過電阻的電流為I，消耗的電功率為P；若將該電阻接在有效值為U的交流電源上，通過電阻的電流為(\frac{I}{\sqrt{2}})，則下列說法正確的有（）A.直流電源的電壓為UB.交流電源的峰值為(\sqrt{2}U)C.電阻在交流電路中消耗的電功率為(\frac{P}{2})D.電阻在交流電路中消耗的電功率為P三、實驗題（共18分）某實驗小組利用如圖所示的裝置探究交變電流的產生規(guī)律，實驗器材包括：交流發(fā)電機模型、示波器、導線若干。（1）（4分）實驗中，為了觀察交變電流的波形，應將發(fā)電機模型的輸出端與示波器的________（填“Y輸入”“X輸入”或“地”）接線柱相連。（2）（6分）通過實驗觀察到交變電流的波形為正弦曲線，若要增大波形的頻率，可采取的措施是________；若要增大波形的峰值，可采取的措施是________（寫出一種即可）。（3）（8分）若示波器顯示的正弦式交變電流波形如圖所示，已知示波器的掃描頻率為50Hz，Y軸增益為10V/div（每格代表10V），則該交變電流的周期為________s，峰值為________V，有效值為________V，頻率為________Hz。（圖像描述：正弦曲線，水平方向5格對應一個周期，豎直方向峰值為3格）四、計算題（共22分）（10分）一正弦式交變電流的電動勢表達式為(e=100\sin(100\pit),\text{V})，將此電動勢加在一個阻值為20Ω的電阻兩端。求：（1）該電動勢的峰值、周期和頻率；（2）電阻中的電流有效值；（3）電阻消耗的電功率。（12分）某交流發(fā)電機的線圈匝數為100匝，面積為0.02m2，線圈在磁感應強度為0.5T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，轉速為3000r/min。求：（1）線圈轉動的角速度；（2）產生的電動勢峰值；（3）從線圈經過中性面開始計時，寫出電動勢的瞬時值表達式；（4）若將此發(fā)電機與一個阻值為100Ω的電阻組成閉合電路，求電阻中的電流有效值。參考答案及解析一、單項選擇題C交變電流的定義：大小和方向都隨時間周期性變化的電流，C正確；方向不變、大小變化的電流為直流電（如脈動直流電），A、B錯誤；直流電的大小可以變化，但方向不變，D錯誤。A由(e=E_m\sin(\omegat))可知，峰值(E_m=220\sqrt{2},\text{V})，有效值(E=\frac{E_m}{\sqrt{2}}=220,\text{V})；角速度(\omega=100\pi,\text{rad/s})，頻率(f=\frac{\omega}{2\pi}=50,\text{Hz})，A正確。B中性面是線圈與磁場垂直的位置，此時磁通量最大，磁通量變化率為零，感應電動勢為零，A錯誤，B正確；線圈平面與中性面垂直時，磁通量為零，磁通量變化率最大，感應電動勢最大，C、D錯誤。B由圖像可知，周期(T=0.02,\text{s})，峰值(I_m=5,\text{A})，B正確。A有效值是根據電流的熱效應定義的，即讓交變電流和直流電通過相同電阻，在相同時間內產生相同熱量，則直流電的數值為交變電流的有效值，A正確；正弦式交變電流的有效值是峰值的(\frac{1}{\sqrt{2}})，B錯誤；交變電流的瞬時值可大于、等于或小于有效值，C錯誤；交流電壓表測量的是有效值，D錯誤。B電壓有效值(U=\frac{311}{\sqrt{2}}=220,\text{V})，電功率(P=\frac{U^2}{R}=\frac{220^2}{110}=484,\text{W})，B正確。C電動勢峰值(E_m=NBS\omega)，轉速(n)變?yōu)樵瓉淼?倍，角速度(\omega=2\pin)也變?yōu)樵瓉淼?倍，故(E_m)變?yōu)樵瓉淼?倍，C正確。C線圈位于中性面時，磁通量最大，感應電動勢為零，A、B錯誤；線圈每經過中性面一次，電流方向改變一次，每轉動一周經過中性面兩次，C正確，D錯誤。D有效值(U=220,\text{V})，峰值(U_m=\sqrt{2}U=220\sqrt{2},\text{V})；頻率(f=50,\text{Hz})，角速度(\omega=2\pif=100\pi,\text{rad/s})，瞬時值表達式為(u=220\sqrt{2}\sin(100\pit),\text{V})，D正確。D由(i=I_m\sin(\omegat))可知，(\omega=628,\text{rad/s})，頻率(f=\frac{\omega}{2\pi}=100,\text{Hz})；峰值(I_m=10,\text{A})，有效值(I=\frac{I_m}{\sqrt{2}}=5\sqrt{2},\text{A})，D正確。二、多項選擇題BC交變電流可由線圈在勻強磁場中勻速轉動產生，也可由其他方式產生（如電磁振蕩），A錯誤；由(\omega=2\pin)、(E_m=NBS\omega)可知，轉速(n)越大，(\omega)越大，頻率(f=\frac{\omega}{2\pi})越高，B正確；匝數(N)越多、磁感應強度(B)越大，(E_m)越大，C正確，D錯誤。ABD峰值(U_m=311,\text{V})，有效值(U=\frac{311}{\sqrt{2}}=220,\text{V})，A正確；周期(T=0.04,\text{s})，頻率(f=\frac{1}{T}=25,\text{Hz})，B正確；(\omega=2\pif=50\pi,\text{rad/s})，瞬時值表達式(u=311\sin(50\pit),\text{V})，0.01s時，(u=311\sin(50\pi\times0.01)=311\sin(\frac{\pi}{2})=311,\text{V})，C正確；0.02s時，(u=311\sin(\pi)=0)，D正確。ABCD周期(T)是交變電流完成一次周期性變化的時間，頻率(f)是1s內完成周期性變化的次數，二者關系為(T=\frac{1}{f})，我國民用交流電頻率為50Hz，周期為0.02s，A、B、C、D均正確。BC直流電路中，(P=I^2R)，(U_{\text{直}}=IR)；交流電路中，(I_{\text{有}}=\frac{I}{\sqrt{2}})，(U=I_{\text{有}}R=\frac{IR}{\sqrt{2}}=\frac{U_{\text{直}}}{\sqrt{2}})，故(U_{\text{直}}=\sqrt{2}U)，A錯誤；交流電源峰值(U_m=\sqrt{2}U)，B正確；交流電路中電功率(P_{\text{交}}=I_{\text{有}}^2R=(\frac{I}{\sqrt{2}})^2R=\frac{I^2R}{2}=\frac{P}{2})，C正確，D錯誤。三、實驗題（1）Y輸入（2）增大線圈轉速（或增大角速度）；增大磁場的磁感應強度（或增加線圈匝數、增大線圈面積）（3）0.1；30；(15\sqrt{2})；10解析：（3）掃描頻率為50Hz，即X軸每格時間為(\frac{1}{50\times10}=0.02,\text{s})（假設示波器X軸每格代表10分度），周期(T=5\times0.02=0.1,\text{s})；Y軸增益為10V/div，峰值(U_m=3\times10=30,\text{V})，有效值(U=\frac{30}{\sqrt{2}}=15\sqrt{2},\text{V})；頻率(f=\frac{1}{T}=10,\text{Hz})。四、計算題解：（1）由(e=100\sin(100\pit),\text{V})可知：峰值(E_m=100,\text{V})，角速度(\omega=100\pi,\text{rad/s})周期(T=\frac{2\pi}{\omega}=\frac{2\pi}{100\pi}=0.02,\text{s})頻率(f=\frac{1}{T}=50,\text{Hz})（2）電動勢有效值(E=\frac{E_m}{\sqrt{2}}=\frac{100}{\sqrt{2}}=50\sqrt{2},\text{V})電流有效值(I=\frac{E}{R}=\frac{50\sqrt{2}}{20}=\frac{5\sqrt{2}}{2},\text{A