人教版選修32 描述交談電流的物理量　第1課時 作業(yè).docVIP

高二物理選修3-2第五章第二節(jié)描述交變電流的物理量一、單選題1.如圖所示，在勻強磁場中勻速轉動的矩形單匝線圈的周期為t，轉軸oo垂直于磁場方向，線圈電阻為2從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉過60時的感應電流為1a，那么（）a. 任意時刻線圈中的感應電動勢為e=4costb. 任意時刻穿過線圈的磁通量為=sintc. 線圈消耗的電功率為5wd. 線圈中感應電流的有效值為2a2.一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示已知發(fā)電機線圈內阻為5.0，現(xiàn)外接一只電阻為105.0的燈泡，如圖乙所示，則（）a. 電路中的電流方向每秒鐘改變50次b. 發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為20jc. 燈泡實際消耗的功率為440wd. 電壓表v的示數為220v3.a、b是兩個完全相同的電熱器，a通以圖甲的方波交變電流，b通以圖乙所示的正弦交變電流，則兩電熱器的電功率之比pa：pb等于（）a. 5：4b. 3：2c. d. 2：14.一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示由圖可知該交流電電壓瞬時值的表達式為（）a. u=311sin100t（v）b. u=220sin100t（v）c. u=311sin50t（v）d. u=220sin50t（v）5.兩矩形線圈分別在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，線圈中產生的感應電動勢e隨時間t的變化關系分別如圖中甲、乙所示，則下列說法正確的是（）a. 兩交變電流的頻率之比f甲：f乙=1：2b. 兩交變電流的電動勢有效值之比e甲：e乙=3：1c. t=1s時，兩線圈中的磁通量的變化率均為零d. t=1s時，兩線圈均處在與中性面垂直的位置上6.一正弦交流電的電流隨時間變化的規(guī)律如圖所示由圖可知（）a. 該交流電的電流瞬時值的表達式為i=2sin（100t）ab. 該交流電的頻率是50hzc. 該交流電的電流有效值為2ad. 若該交流電流通過r=10的電阻，則電阻消耗的功率是20w7.如圖所示，某一線圈在勻強磁場中勻速轉動產生的交變電流圖象，從圖中可知（）a. 在a和c時刻線圈處于中性面位置b. 在a和c時刻線圈平面與磁場方向平行c. 在b和d時刻線圈中的磁通量為零d. 在a和c時刻線圈中的磁通量的變化率為零8.如左圖為電熱毯的電路示意圖電熱毯接在u=311sin100t（v）的電源插座上電熱毯被加熱到一定程度后，由于裝置p的作用，使加在電熱絲ab兩端的電壓變?yōu)槿缬覉D所示的波形，從而進入保溫狀態(tài)若電熱絲電阻保持不變，此時左圖中交流電壓表讀出交流電的有效值是（）a. 156vb. 220vc. 311vd. 110v9.如圖是一正弦式交變電流的電流圖象此正弦交變電流的周期和電流的有效值分別為（）a. 0.01s，10ab. 0.02s，10ac. 0.02s，5ad. 0.01s，10a二、多選題10.如圖所示，n匝矩形導線框以角速度在磁感應強度為b的勻強磁場中繞軸oo勻速轉動，線框面積為s，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻r、理想交流電流表和二極管d二極管d具有單向導電性，即正向電阻為零，反向電阻無窮大下列說法正確的是（）a. 圖示位置電路中的電流為0b. r兩端電壓的有效值u=nbsc. 交流電流表的示數i=nbsd. 一個周期內通過r的電荷量q=11.勻強磁場中，矩形金屬線框繞與磁感線垂直轉軸勻速轉動，如圖1所示，產生的交變電動勢的圖象如圖2所示，則（）a. t=0.005s時線框的磁通量為零b. t=0.01s時線框的感生電動勢最大c. 線框產生的交變電動勢有效值為311vd. 線框產生的交變電動勢的有效值為220v12.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為4：1，交流電壓表、電流表均為理想電表原線圈接如圖乙所示的正弦交流電，圖中r1為熱敏電阻（溫度升高時其電阻減?。?，r為定值電阻下列說法正確的是（）a. r1處溫度升高時，變壓器輸入功率增加b. r1處溫度升高時，電流表的示數變大，電壓表v2的示數變大c. 原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u=36sin100t（v）d. 變壓器原線圈、副線罔中的交流電的頻率之比為4：113.一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律如圖甲所示，當它對阻值為100的燈泡供電時，燈泡恰好正常發(fā)光，電路組成如圖乙所示已知發(fā)電機線圈內阻為10，下列說法正確的是（）a. t=0.005s時線框的磁通量變化率最大b. t=0時電壓表的示數為0c. 燈泡額定電壓為200vd. 發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為40j14.一個矩形線圈在勻強磁場中轉動產生交流電，其瞬時值表達式為e=220sin10t伏，下列敘述中正確的是（）a. 頻率是50赫茲b. 當t=0時，線圈平面恰好與中性面重合c. 當t=秒時，e有最大值d. 有效值為220伏特15.線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生交變電流的圖象如圖所示，由圖示可知（）a. 在a和c時刻線圈處于磁通量變化率最大位置b. 在a和c時刻穿過線圈的磁通量為最大c. 在b時刻到d時刻線圈轉過的角度為弧度d. 若從b時刻到d時刻經過0.01s，則在1s內交變電流的方向改變100次16.將阻值為5的電阻接到內阻不計的交流電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示，下列說法中正確的是（）a. 電路中交變電流的頻率為25hzb. 通過電阻的電流為ac. 用交流電壓表測得電阻兩端的電壓為5vd. 電阻消耗的電功率為2.5w三、填空題17.我國照明用的正弦式交流電的頻率為_ hz，電壓為220v，電壓的峰值為_ v18.正弦式交流電在一個周期內出現(xiàn)_ 次峰值我國電網的交變電流在1s內共出現(xiàn)_ 次峰值19.如圖為一交變電流圖象，把這種交變電流加在一燈泡兩端，則燈泡中的電流大小為_ a20.一正弦式交流電的電流隨時間變化關系為i=10sin314t，則其電流的有效值為_ a，頻率為_ hz，接上r=10電阻后，1s內產生的熱量為_ j四、計算題21.如圖所示，勻強磁場b=0.50t，矩形線圈匝數n=50，邊長lbc=0.20m，lad=0.20m，以n=1800r/min的轉速勻速轉動，在線圈平面通過中性面時開始計時試求：（1）交變電動勢的表達式；（2）若線圈總電阻為2，線圈外接電阻r為8，當線圈轉過時，通過導線截面的電量； （3）保留上一問數據，求1s內電阻r上產生的焦耳熱22.如圖所示為簡易交流發(fā)電機的模型，邊長為0.1m的正方形線圈abcd在水平勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸oo勻速旋轉，匝數為100（圖中只畫了一匝線圈），線圈的總電阻為1，轉速為5r/s，磁感應強度為0.1t，外電路電阻r=9求：（1）從圖示位置開始計時，寫出感應電動勢瞬時值表達式；（2）外電路電阻r兩端電壓的有效值23.如圖所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共200匝；線圈總電阻r=1，外接電阻r=9，勻強磁場的磁感應強度b=t，線圈以角速度=100rad/s勻速轉動（1）若線圈經圖示位置時開始計時，寫出線圈中感應電動勢瞬時值的表達式；（2）求通過電阻r的電流有效值答案和解析【答案】1. a2. b3. a4. a5. c6. d7. b8. a9. c10. cd11. ad12. ac13. acd14. bd15. acd16. ad17. 50；22018. 2；10019. 520. 10；50；100021. 解：（1）線圈的角速度：=2n=2rad/s=60rad/s 感應電動勢的最大值：em=nbs=500.5（0.20.2）60=60v 故線圈中感應電動勢的瞬時值表達式為：e=emsint=60sin60t（v）（2）根據法拉第電磁感應定律，線圈由圖示位置轉過的過程中，交變電動勢的平均值為： q=0.1c （3）感應電動勢的有效值為，回路中的電流為i=，r產生的熱量q= 答：（1）交變電動勢的表達式為e=60sin60t（v）；（2）若線圈總電阻為2，線圈外接電阻r為8，當線圈轉過時，通過導線截面的電量為0.1c； （3）1s內電阻r上產生的焦耳熱為1442j22. 解：（1）轉速為5r/s，所以角速度為=2n=10rad/s 感應電動勢的最大值為em=nbs=（v） 發(fā)電機感應電動勢瞬時值表達式為e=nbssin（t）=sin（10t）v； （2）電流最大值為im= 則電流有效值為i= 電阻r兩端的電壓有效值：u=ir= 答：（1）從圖示位置開始計時，寫出感應電動勢瞬時值表達式e=sin（10t）v；（2）外電路電阻r兩端電壓的有效值為23. 解：（1）感應電動勢最大值為em=nbs=2000.05100v=1000v 由于從中性面開始計時，則瞬時值表達式為：e=emsin（t）=1000sin（100t）v （2）流過電阻r的最大電流im=100a 通過電阻r的電流有效值i=50a答：（1）若線圈經圖示位置開始計時，線圈中感應電動勢瞬時值的表達式是e=1000sin（100t）v；（2）通過電阻r的電流有效值是50a【解析】1. 解：c、d、從垂直中性面開始其瞬時表達式為i=imcos，則im=2a 故電流的有效值為a；感應電動勢的最大值為em=imr=22=4v 電功率為p=i2r=（）2r=（）22w=4w，故c錯誤，d錯誤；a、從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，故電流瞬時值為：i=imcos=2cost 故電動勢的瞬時表達式為：e=ir=2cost2=4cost，故a正確；b、任意時刻穿過線圈的磁通量為=bssint 根據公式em=nbs=nm，可得：m=；故=sint，故b錯誤；故選：a繞垂直于磁場方向的轉軸在勻強磁場中勻速轉動的矩形線圈中產生正弦或余弦式交流電，由于從垂直中性面開始其瞬時表達式為i=imcos，由已知可求im=，根據正弦式交變電流有效值和峰值關系可求電流有效值；根據p=i2r可求電功率；根據em=imr可求感應電動勢的最大值；任意時刻穿過線圈的磁通量為=bssint，根據em=nbs可求m=bs=本題考察的是瞬時值、最大值、有效值、平均值的計算，關鍵記住用有效值求解電功，用平均值求解電量2. 解：a、周期t=0.02s，每個周期交流電方向改變兩次，則1s內電流方向改變的次數為n=2=100次故a錯誤；b、發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為q=t=20j故b正確c、燈泡實際消耗的功率p=420故c錯誤d、由圖象得感應電動勢最大值em=220v，所以有效值e=220v，電壓表示數u=e=220=210v故d錯誤故選：b 由圖讀出電動勢的最大值，求出有效值，根據歐姆定律求出外電壓的有效值，即為電壓表的示數根據電流方向每個周期改變兩次，求出每秒鐘方向改變的次數根據電壓有效值求出燈泡消耗的功率由焦耳定律，由有效值求出發(fā)電機焦耳熱交流電的電壓、電流、電動勢等等物理量都隨時間作周期性變化，求解交流電的焦耳熱、電功、電功率時要用交流電的有效值，求電量時用平均值3. 解：根據有效值的定義，則有：方波，i02r+（）2r=i02rt，解得：有效值i甲=，正弦交流電的電流有效值i乙=根據功率公式p=i2r得到p甲：p乙=i甲2：i乙2=5：4，故a正確，bcd錯誤；故選：a根據有效值的定義求解取一個周期時間，將交流與直流分別通過相同的電阻，若產生的熱量相同，直流的電流值，即為此交流的有效值根據功率公式p=i2r算出比值對于交變電流求解熱量、熱功率、電功等都應用有效值，求解電量用平均值4. 解：電壓的峰值um=311v，周期為2.010-2s，則角速度=，則u=umsint=311sin100t（v）故a正確，b、c、d錯誤故選a從中性面開始計時，交流電電壓的瞬時表達式為u=umsint，根據圖象求出峰值和的大小解決本題的關鍵知道交流電壓的瞬時表達式，以及能夠從圖象中獲取信息，比如周期、最大電壓5. 解：a由圖象知甲的周期為1s，乙的周期為2s，所以，故a錯誤；b、甲的有效值為，乙的有效值為，所以e甲：e乙=1：3，故b錯誤；c、t=1s時，甲乙瞬時電壓為零，磁通量的變化率為零，此時線圈處于中性面位置，故c正確，d錯誤；故選：c根據圖象可知交流電的最大值以及周期等物理量，然后進一步可求出其瞬時值的表達式以及有效值等題題干圖象考查了正弦交流電的峰值、有效值、周期和瞬時值表達式，難度不大6. 解：由圖象可知，交流電的最大值為2a，電流的周期為0.04s，a、交流電的加速度=50，所以交流電的電流瞬時值的表達式為i=2sin（50t）（a），所以a錯誤；b、交流電的頻率為f=25hz，所以b錯誤；c、交流電的電流有效值為=a，所以c錯誤；d、交流電的電流有效值為a，所以電阻消耗的功率p=i2r=10=20w，所以d正確故選：d根據圖象可以知道交流電的最大值和交流電的周期，根據最大值和有效值的關系即可求得交流電的有效值和頻率本題考查的是學生讀圖的能力，根據圖象讀出交流電的最大值和周期，再逐項計算即可7. 解：a、a和c時刻線圈中電流最大，故線圈處于與中性面垂直的位置；故a錯誤；b、ac時刻線圈中電流最大，此時與中性面垂直，與磁場方向平行，故b正確；c、b和d時刻線圈中電流為零，此時處于中性面，此時線圈中磁通量最大；故c錯誤；d、ac時刻線圈中磁通量最小，但磁通量的變化率最大；故d錯誤；故選：b交變電流是由線圈繞中心軸轉動產生的，當電流最大時，線圈處于與中性面垂直的位置；當電流為零時，線圈處于中性面本題考查交流電源的產生原理，要注意明確線圈中電流最大時，線圈處于與中性面垂直的位置，此時線圈中磁通量為零；但磁通量變化率最大8. 解：由圖象可知該交變電流的周期t=210-2s 可分兩段0-0.01s和0.01-0.02s 根據有效值的定義可得+0= 解得：u=156v 故選a 電壓表讀數為有效值，根據正弦式交變電流峰值和有效值之間的關系以及電流的熱效應便可求得有效值本題考察有關交變電流有效值的計算問題，難度不大，屬于基礎題9. 解：由圖可知，該交流電的電流最大值為10a，周期為0.02s，所以有：有效值：i=a，故c正確故選：c 根據圖象可讀出該交流電的周期和最大值，然后根據最大值與有效值的關系可直接求解要能根據圖象獲取有用信息，并能利用這些信息進行有關運算10. 解：a、電流表顯示的是有效值，不會隨瞬時值的變化而變化，故a錯誤；bc、矩形閉合導線框在磁場中轉動，產生的交流電的電動勢最大值為：em=nbs，二極管具有單向導電性，一個周期中只有一半時間電路中有電流，根據電流的熱效應得：=t，解得：r兩端電壓的有效值u=，電流的有效值i=，電流表的示數為有效值，所以電流表的示數為，故c正確；b錯誤；d、一個周期中只有一半時間電路中有電流，由=n，=，q=t，又=2bs，得到一個周期內通過r的電荷量q=，故d正確故選：cd交流電壓表測量有效值，由電動勢的最大值、歐姆定律和有效值與最大值之間的關系求解電壓的有效值根據法拉第電磁感應定律、歐姆定律和電流的定義式求解電荷量從圖示位置磁通量為1=0，轉過90磁通量為2=bs，=2-1對于交變電流，求解熱量、電功和電功率用有效值，而求解電量要用平均值，注意二極管d具有單向導電性11. 解：a、由圖可知t=0.005s時刻感應電動勢最大，此時線圈所在平面與中性面垂直，所以穿過線框回路的磁通量為零，故a正確b、t=0.01s時刻感應電動勢等于零，故b錯誤；c、產生的有效值為：e=，故c錯誤，d正確；故選：ad由圖乙可知特殊時刻的電動勢，根據電動勢的特點，可判處于各個時刻的磁通量；由圖可得周期，由周期可得角速度，依據角速度可得轉速；由圖象還可知電動勢的峰值和周期，根據有效值和峰值的關系便可求電動勢的有效值本題考察的是有關交變電流的產生和特征的基本知識，要具備從圖象中獲得有用信息的能力12. 解：a、r1溫度升高時，阻值減小，電流表的示數變大，但不會影響輸入和輸出電壓值，根據功率的公式：p=ui，變壓器的輸出功率增大，所以輸入的功率也增大a正確；b、r1溫度升高時，阻值減小，電流表的示數變大，但不會影響輸入和輸出電壓值故b錯誤c、原線圈接的圖乙所示的正弦交流電，由圖知最大電壓36v，周期0.02s，故角速度是=100，u=36sin100t（v）故c正確；d、變壓器不改變交流的頻率，所以理想變壓器的輸入、輸出頻率之比應為1：1，故d錯誤故選：ac由圖乙可知交流電壓最大值，周期，可由周期求出角速度的值，則可得交流電壓u的表達式u=umsint（v），由變壓器原理可得變壓器原、副線圈中的電流之比，輸入、輸出功率之比，r1處溫度升高時，阻值減小，根據負載電阻的變化，可知電流、電壓變化變壓器不改變交流的頻率根據圖象準確找出已知量，是對學生認圖的基本要求，準確掌握理想變壓器的特點及電壓、電流比與匝數比的關系，是解決本題的關鍵13. 解：a、當電動勢最大時，線框的磁通量變化率最大，所以t=0.005s時線框的磁通量變化率最大，故a正確；b、根據圖象可知，電動勢的最大值v，則有效值為，則電壓表的示數為：，此時燈泡正常發(fā)光，所以燈泡的額定電壓為200v，故b錯誤，c正確；d、發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱，故d正確故選：acd 根據圖象可以求得輸出電壓的有效值、周期和頻率等，再根據功率的公式可以求得功率的大小，從而可求得結論本題考查了有關交流電描述的基礎知識，能根據交流電圖象正確求解最大值、有效值、周期等物理量，難度不大，屬于基礎題14. 解：a、線圈的角速度為10rad/s，故其頻率為：f=5hz，故a錯誤；b、當t=0時e=0，此時線圈處在中性面上，故b正確c、當t=s時，sin10t1，所以e達不到最大值，故c錯誤；d、交流電的有效值為：u=220v；故d正確；故選：bd根據交流電的表達式，可以知道其最大值，以及線圈轉動的角速度等物理量，然后進一步求出其它物理量，如有效值、周期、頻率等對于交流電的產生和描述要正確理解，要會推導交流電的表達式，明確交流電表達式中各個物理量的含義15. 解：a、a和c時刻線圈中電流最大，故線圈處于與中性面垂直的位置，但磁通量的變化率最大；故a正確；b、ac時刻線圈中電流最大，此時與中性面垂直，與磁場方向平行，磁通量最小，故b錯誤；c、在b時刻到d時刻線圈轉過半個周期，故轉過的角度為弧度，故c正確；d、若從b時刻到d時刻經過0.01s，周期為t=0.02s，而在一個周期內電流改變2次，故1s內電流方向改變的次數為次，故d正確故選：acd 交變電流是由線圈繞中心軸轉動產生的，當電流最大時，線圈處于與中性面垂直的位置；當電流為零時，線圈處于中性面本題考查交流電源的產生原理，要注意明確線圈中電流最大時，線圈處于與中性面垂直的位置，此時線圈中磁通量為零；但磁通量變化率最大16. 解：a、由圖交變電流的周期t=410-2s，則頻率f=25hz故a正確b、由圖讀出電動勢的最大值為5v，則有效值為e=0.707em，通過電阻的電流有效值i=a，故b錯誤c、電阻兩端電壓u=ir=v故c錯誤d、電阻消耗的電功率p=2.5w，故d正確故選ad 由圖讀出周期，根據f=求出交變電流的頻率通過電阻的電流是指電流的有效值，根據圖象讀出電動勢的最大值，由歐姆定律和有效值與最大值的關系求出電流的有效值，再求出電阻電壓有效值，即交流電壓表讀數用有效值求出電阻消耗的電功率本題考查理解物理圖象的能力由圖象可直接讀出電動勢最大值和周期對于交流電，沒有特別的都是指有效值17. 解：我國正弦交流電的頻率為50hz，電壓220v為有效值，而最大值與有效值關系是倍，即為220v；故答案為：50；220我國正弦交流電的頻率為50hz，電壓220v為有效值，而最大值與有效值關系是倍，從而即可求解考查我國的交流電的頻率，及認識有效值與最大值的關系，要理解交流電的“四值”各自含義18. 解：交流電是指電流的方向發(fā)生變化的電流，電流的大小是否變化對其沒有影響，而對于周期性變化的電流，即為大小與方向都隨著時間做周期性變化我國電網交流電的頻率為50hz，一個周期內出現(xiàn)2次峰值；交變電流在1s內出現(xiàn)50個完整波形，則有100次峰值故答案為：2；100直流電是指電流的方向不發(fā)生變化的電流，其大小可以變化，交流電是指電流的方向發(fā)生變化的電流，但是它的電流的大小可以不變交流電的最大的特點是電流方向在