2013-2014学年高中物理创新设计规范练习电容、电感及交变电流（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

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呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R＝10 Ω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0.125 s

B．交变电流的频率为8 Hz

C．交变电流的有效值为A

D．交变电流的最大值为4 A

2. 难度：中等

两个相同的白炽灯L₁和L₂，接到如图所示的电路中，灯L₁与电容器串联，灯L₂与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为U_m、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．更换一个新的正弦交流电源后，灯L₁的亮度高于灯L₂的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是

A．最大值仍为U_m而频率大于f

B．最大值仍为U_m而频率小于f

C．最大值大于U_m而频率仍为f

D．最大值小于U_m而频率仍为f

3. 难度：中等

如图所示，边长为a m的正方形线圈在磁感应强度为B T的匀强磁场中，以对角线为轴匀速转动．角速度为ω rad/s，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R Ω，则从图示位置转过90°角的过程中

①磁通量变化率的最大值为Ba²ω Wb/s　②感应电流的最大值为Ba²ω/R A　③流过导体横截面的电荷量为Ba²/R C　④线圈中产生的热量为2ωB²a⁴/πR J

A．①                                   B．①②

C．①③                                 D．③④

4. 难度：中等

在电路的MN间加一如图所示的正弦交流电，负载电阻为100 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为

A．220 V　2.20 A                         B．311 V　2.20 A

C．220 V　3.11 A                         D．311 V　3.11 A

5. 难度：中等

一台电风扇的额定电压为交流220 V．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示．这段时间内电风扇的用电量为                          (　　)．

A．3.9×10^－2度                           B．5.5×10^－2度

C．7.8×10^－2度                           D．11.0×10^－2度

6. 难度：中等

如图所示，处在磁感应强度为B的匀强磁场中的单匝矩形线圈abcd，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R.t＝0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在离开纸面向外运动．则

A．时刻t线圈中电流的瞬时值i＝cos ωt

B．线圈中电流的有效值I＝

C．线圈中电流的有效值I＝

D．线圈消耗的电功率P＝

7. 难度：中等

单匝闭合线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的转轴OO′匀速转动，在转动过程中，穿过线框的最大磁通量为Φ_m，线框中的最大感应电动势为E_m，下列说法中正确的是

A．在穿过线框的磁通量为的时刻，线框中的感应电动势为

B．在穿过线框的磁通量为的时刻，线框中的感应电动势为

C．线框每转动一周，线框中的感应电流方向改变一次

D．线框转动的角速度为

8. 难度：中等

如图所示，“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动．图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L₁和L₂是线圈，C₁和C₂是电容器

A．甲扬声器是高音扬声器

B．C₂的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器

C．L₁的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器

D．L₂的作用是减弱通过乙扬声器的低频电流

9. 难度：中等

距离足够大的金属板A、B间有一电子(不计重力影响)，在A、B间接有如图所示的正弦式电压u，t＝0时电子从静止开始运动，则

A．电子做往复运动

B．在足够长的时间后，电子一定要碰到某个金属板上

C．t＝T/2时，电子速度达到最大值

D．t＝T时，电子将回到原出发点

二、计算题

10. 难度：中等

家庭用吊扇的电源采用220 V单相交流电，电扇中电动机电路如图所示，C为移相电容，L₁、L₂为定子线圈．吊扇用了几年后，转速明显变慢，现在电容C上并联了一只标有“2 μF、400 V”的电容后，吊扇转速明显变快了，试说明理由．

11. 难度：中等

如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：

(1)通过电阻R的电荷量q.

(2)电阻R上产生的焦耳热Q.

12. 难度：中等

某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向，匝数为N的矩形线圈．abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动、bc和ad边同时进入磁场，在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两条边的运动方向垂直，线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求：

(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E_m；

(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；

(3)外接电阻上电流的有效值I.