2018_2019学年高中物理第五章交变电流5_2描述交变电流的物理量练习新人教版.docx

5-2 描述交变电流的物理量时间：40分钟满分：100分一、选择题(每小题6分，共60分)1以下说法正确的是()A交变电流的有效值就是它的平均值B任何交变电流的有效值都是它峰值的C如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为 D以上说法均不正确答案D解析交变电流的有效值不同于它的平均值，A错误；正弦式交变电流的有效值是它峰值的，B错误；根据有效值定义，交变电流接在电阻R上，QI2Rt，I，C错误。2如图所示是一交变电流的it图象，则该交流电电流的有效值为()A4 A B2 AC. A D. A答案D解析设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R。则I2RT2R42RT，计算得出：I A，所以D正确。3如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为()A110 V B156 V C220 V D311 V答案B解析交流电压表测量的是交流电压的有效值。题图乙所示波形为正弦交变电流在时间轴上方的部分。取一个周期T的时间，根据有效值的定义有：T，所以U156 V，故选B。4调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的。现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电源上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是()A220 V B156 V C110 V D78 V答案B解析虽然图示不是正弦交变电流，根据正弦交变电流图的对称性，只要是有四分之一图线就满足最大值是有效值的倍，根据交变电流有效值的定义有T，解得：U110 V156 V，B正确，A、C、D错误。5(多选)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1 A。那么()A线圈消耗的电功率为4 WB线圈中感应电流的有效值为2 AC任意时刻线圈中的感应电动势为e4cost(V)D任意时刻穿过线圈的磁通量为sint(Wb)答案AC解析当线圈转过60时，磁场与线圈平面夹角为60。故有iImcos60，Im2 A，电流的有效值为I A，线圈消耗的电功率PI2R4 W，故A正确，B错误。由上面可知EmImR4 V，由图示位置产生余弦交流电，所以e4cost(V)，即C正确；EmNBSmm，即：m，任意时刻穿过线圈的磁通量为sint(Wb)。所以D选项错误。6(多选)在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为50 ，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是()A交流电压的有效值为100 VB电流表示数为2 AC交流电的频率为0.02 HzD交流电电压的表达式为u100sin100t(V)答案BD解析由题图乙知交流电压的最大值为100 V，A错误；电流表显示有效值，示数为I A2 A，B正确；由题图乙知交流电压的频率为f Hz50 Hz，C错误；交流电电压的表达式为uUmsint100sin100t(V)，D正确。7.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为()A. B.C. D.答案B解析不封闭的正方形导线在磁场中转动产生正弦交流电，其产生交流电的最大值UmNBSBl22n，其有效值UnBl2，由于灯泡正常发光功率为P，由P，可得：R。故选B。8.如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u20sin(100t) V，则加在R2上的电压有效值为()A10 V B20 VC15 V D5 V答案D解析由二极管的单向导电性可知，若二极管导通，加在R2上的电压波形为半个周期，有效值为20 V，若二极管截止，R1、R2串联，则R2上的电压波形为半个周期，有效值为10 V。由有效值的定义可得T，解得U有5 V，选项D正确。9一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为()A.105 A B.105 AC.105 A D.105 A答案B解析由法拉第电磁感应定律和欧姆定律ES，I，可得03 s内，I1 A2105 A35 s内，I2 A3105 A于是可作出i随时间变化的图象如图所示。由有效值的定义，Q直Q交，IRt1IRt2I2Rt，其中t13 s，t22 s，tt1t2，代入数据，解得I105 A，故B选项正确。10传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示。已知波形图中正负尖峰电压分别为Um和Um。两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为t，发电机线圈匝数为n。以下判断正确的是()A驱动轴转动的角速度B线圈电压的有效值UC穿过线圈磁通量变化率的最大值kmD相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值U答案C解析根据题述两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为t，可得交变电流周期T2t，驱动轴转动的角速度，选项A错误。由于产生的交变电流不是按照正弦规律变化，线圈电压的有效值不是U，选项B错误。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量变化率成正比，Umnkm，穿过线圈磁通量变化率的最大值km，选项C正确。相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值Un，因为线圈转过一个完整的周期，磁通量变化量0，所以电压平均值等于零，选项D错误。二、非选择题(共2小题，40分)11(20分)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n100、电阻r10 ，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R90 ，与R并联的交流电压表为理想电表。在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间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的最大值；(2)电路中交流电压表的示数；(3)线圈从图示位置开始转动90的过程中通过电阻R的电荷量。答案(1)200 V(2)90 V(3)2.0102 C解析(1)由题图乙可以知道，每匝线圈磁通量的最大值为mBS2.0102 Wb，线圈转动的周期为T6.28102 s。发电机产生的电动势最大值为EmnBSnm1002.0102 V200 V。(2)由闭合电路的欧姆定律，可得感应电流的最大值Im A2 A，感应电流的有效值为I A A，电压表的读数是UIR90 V90 V。(3)电动势的平均值为，由闭合电路的欧姆定律，可得电流的平均值为通过电阻R的电荷量qt C2.0102 C。12(20分)如图所示，间距为l的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，右端接阻值为R的电阻。一电阻为r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为vvmsint。不计导轨电阻，求：(1)从t0到t时间内电阻R产生的热量；(2)从t0到t时间内外