2018_2019学年高中物理第五章交变电流第2节描述交变电流的物理量课时作业新人教版.docx

第2节 描述交变电流的物理量随堂检测1(高考四川卷)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图所示矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0解析：选D.因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0.N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值ENe0，故选项D正确2.(多选)(2018浙江义乌群星外国语月考)有一交变电流如图所示，则由此图象可知()A它的周期是0.8 sB它的峰值是4 AC它的有效值是2 AD它的频率是0.8 Hz解析：选AB.由图象可知，周期为0.8 s，频率为1.25 Hz，选项A正确，D错误；峰值是4 A，选项B正确；因图示交流电不是正弦交流电，故有效值不是2 A，选项C错误3(多选)(2016高考全国卷)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N在t0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TC在t时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等解析：选BC.当导线框N完全进入磁场后，通过线框的磁通量将不变，故无感应电流产生，因此它不会产生正弦交流电，A项错误；导线框每转动一圈，产生的感应电流的变化为一个周期，B项正确；在t时，导线框转过角度为45，切割磁感线的有效长度相同，均为绕圆心的转动切割形式，设圆弧半径为R，则感应电动势均为EBR2，C项正确；导线框N转动的一个周期内，有半个周期无感应电流产生，所以两导线框的感应电动势的有效值并不相同，由闭合电路欧姆定律可知，两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值一定不相同，D项错误4(2018吉林长春十一中月考)如图所示，线圈的面积是0.1 m2，共50匝，线圈电阻为r1 ，外接电阻R9 ，匀强磁场的磁感应强度B T，当线圈以5 r/s的转速匀速旋转时，求：(1)若从中性面开始计时，写出线圈感应电动势的瞬时值表达式(2)电路中电压表示数是多少？解析：(1)若从中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为eEmsin t.其中2n10 rad/s，EmNBS500.110100 V.故线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e100sin 10t (V)(2)电动势的有效值为E50 V电压表的示数为UIRR45 V答案：(1)e100sin 10t(V)(2)45 V课时作业 一、单项选择题1(2018江西抚州临川一中测试)对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是()A电流做周期性变化，是交流电B电流的周期是0.02 sC电流的有效值是0.2 AD电流的最大值是0.2 A解析：选D.由图象可知，电流的方向不变，而大小做周期性变化，所以不是交流电，而是直流电，电流的周期是0.01 s，最大值是0.2 A，A、B、C错误，D正确2(2018黑龙江大庆中学检测)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e220sin 100t(V)关于这个交变电流，下列说法中正确的是()A交变电流的频率为100 HzB电动势的有效值为220 VCt0时，穿过线圈的磁通量为零Dt0时，线圈平面与中性面垂直解析：选B.该交变电流的频率为f Hz50 Hz，故A项错误；电动势的有效值为 V220 V，故B项正确；t0时，瞬时电动势为零，所以线圈平面与磁场垂直，此时线圈平面处在中性面上，故C、D错误3.如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1 ，外接R9 的电阻闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin(10t)V，则()A该交变电流的频率为10 HzB该电动势的有效值为10 VC外接电阻R所消耗的电功率为10 WD电路中理想交流电流表A的示数为1 A解析：选D.由发电机产生的感应电动势的表达式e10sin(10t)V可知，该交流电为正弦式交变电流，其感应电动势的瞬时值表达式为eEmsin t，由两式对照可知Em10 V，10 rad/s，又由于2f，解得f5 Hz，故选项A错误；根据正弦式交变电流有效值与峰值的关系可知，该电动势的有效值为E10 V，故选项B错误；理想交流电流表测量的是电路中总电流的有效值，根据闭合电路欧姆定律有I1 A，外接电阻R所消耗的功率为PI2R9 W，故选项C错误，选项D正确4一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 V B5 VC10 V D10 V解析：选C.电热器接到直流电源上，由功率表达式P可知，P.当其接到交流电源上时，有，则U2U1，U2为正弦交流电的有效值，则此交流电的最大值UmU210 V，C正确5一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 ，外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则()A电压表V的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J解析：选D.电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图甲知电动势的最大值Em220 V，有效值E220 V，灯泡两端电压U209 V，A错；由题图甲知T0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错；灯泡的实际功率P W459.8 W，C错；电流的有效值I2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QrI2rt2.225.01 J24.2 J，D对6(2018黑龙江七台河期末联考)如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R10 连接，t0时线圈以T0.02 s的周期从图中位置开始转动，转动时理想交流电压表示数为10 V则()A电阻R上的电功率为20 WBR两端的电压u随时间变化的规律是u10cos 100t(V)C0.02 s时R两端的电压瞬时值为零D通过R的电流i随时间t变化的规律是icos 50t(A)解析：选B.电阻R消耗的功率为P W10 W，故A错误；产生的感应电动势的最大值为EmU10 V，由题可知，周期为T0.02 s，角速度100 rad/s，故R两端的电压u随时间t变化的规律是u10 cos 100t(V)，故B正确；0.02 s时磁通量的变化率最大，此时产生的感应电动势最大，故C错误；Im A A，则通过R的电流i随时间t变化的规律是icos 100t(A)，故D错误7(2018北京朝阳区测试)电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接，R110 ，R220 .合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示则()A通过R1的电流有效值是1.2 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流有效值是1.2 ADR2两端的电压最大值是6 V解析：选B.首先从交流电图象中找出交变电流的最大值，即通过R2的电流最大值为0.6 A，由正弦式交变电流最大值与有效值的关系ImI可知，其有效值为0.6 A，由于R1与R2串联，所以通过R1的电流有效值也是0.6 A，选项A、C错；R1两端电压有效值为U1IR16 V，选项B对；R2两端电压最大值为U2mImR20.620 V12 V，选项D错二、多项选择题8(2018河北邢台期末)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知()A该交流电的频率为50 HzB该交流电的电压的最大值为20 VC该交流电的电压的有效值为10 VD若将该交流电电压加在阻值R10 的电路两端，则电阻消耗的功率为20 W解析：选CD.由图可知，周期T0.04 s，频率f1/T25 Hz，故A错误；由图可知，交流电的电压的最大值为20 V，故B错误；交流电的电压的有效值为U V10 V，故C正确；功率P W20 W，故D正确. 9(2018山西应县一中检测)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图所示，则下列说法中正确的是()At0时刻，线圈平面与中性面平行Bt0.01 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大Ct0.02 s时刻，线圈中有最大感应电动势Dt0.03 s时刻，线圈中有最大感应电流解析：选BCD.t0时刻，磁通量为零，线圈平面与中性面垂直，故A错误t0.01 s时刻，磁通量为零，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，故B正确t0.02 s时刻，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C正确t0.03 s时刻，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，故D正确10(2018吉林长春十一中检测)图甲为一台小型发电机示意图，产生的感应电动势随时间变化如图乙所示已知发电机线圈的匝数为10匝，电阻r2 ，外电路的小灯泡电阻恒为R6 ，电压表、电流表均为理想电表下列说法正确的是()A电压表的读数为3 VB电流表读数为0.5 AC1秒内流过小灯泡的电流方向改变25次D线圈在转动过程中，磁通量最大为(Wb)解析：选ABD.由图象可知，电动势最大值为Em4 V，所以有效值为E4 V，电路中电流为I0.5 A，电压表的读数为UIR0.56 V3 V，故A、B正确；由图象可知，周期为T0.04 s，所以频率为25 Hz，线圈转一圈，电流方向改变2次，所以1秒内流过小灯泡的电流方向改变50次，C错误；EmNBS4 V，得磁通量最大为(Wb)，故D正确三、非选择题11.如图所示，矩形线圈abcd在磁感应强度B2 T的匀强磁场中绕轴OO以角速度10 rad/s匀速转动，线圈共10匝，电阻r5 ，ab0.3 m，bc0.6 m，负载电阻R45 .(1)写出从图示位置开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)求电阻R在0.05 s内产生的热量；(3)求0.05 s内流过电阻R的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动)解析：(1)电动势的最大值为EmnBS1020.30.610 V113.04 V故瞬时值表达式eEmcos t113.04 cos (10t) V.(2)电流的有效值I1.6 A所以0.05 s内R上产生的热量QI2Rt5.76 J.(3)平均感应电动势为：n72 V平均感应电流为：1.44 A所以通过电阻R的电荷量为：qt0.072 C.答案：(1)e113.04 cos (10t) V(2)5.76 J(3)0.072 C12某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向匝数为N的矩形线圈abcd的边长abcdl、bcad2l.线圈以角速度绕中心轴匀速转动，