2019版高中物理第五章2描述交变电流的物理量训练（含解析）新人教版选修.docx

2描述交变电流的物理量课时过关能力提升基础巩固1.(多选)某正弦式交变电流的方向在1 s内改变100次,则其周期T和频率f分别为()A.T=0.01 sB.T=0.02 sC.f=100 HzD.f=50 Hz解析:由于正弦式交变电流每周期内方向改变两次,所以其频率为50 Hz,由T=1f得T=0.02 s。答案:BD2.下列提到的交变电流,不是指有效值的是()A.交流电压表读数B.保险丝的熔断电流C.电容器的击穿电压D.380 V动力电压解析:交流电压表、电流表的读数,保险丝的熔断电流,380 V动力电压指的都是有效值;电容器的击穿电压指的是电压的最大值,故选C。答案:C3.如图表示一交变电流的电流随时间变化的图像。此交变电流的有效值是()A.52 AB.5 AC.722 AD.72 A解析:本题要求的是矩形交变电流的有效值,与平时所熟知的正弦式交变电流的有效值即I有效=Im2不同,只有从有效值的定义出发,才能顺利解答。该交变电流通过阻值为R的电阻在一个周期的时间(即0.02 s)内所产生的热量为Q交=(42 A)2R0.01 s+(32 A)2R0.01 s。设直流电流I通过电阻R在一个周期的时间(即0.02 s)内产生的热量为Q直=I2R0.02 s。由交变电流的有效值定义得Q直=Q交则I=5 A,即交变电流的有效值为5 A。答案:B4.(多选)有一交变电流随时间变化的图像如图所示,则由此图像可知()A.它的周期是0.8 sB.它的峰值是4 AC.它的有效值是22 AD.它的频率是0.8 Hz解析:由题图知,该交变电流周期T=0.8 s,频率f=1T=1.25 Hz,峰值Im=4 A,只有正弦式交变电流有效值才满足I=Im2=22 A,而题中不是正弦式交变电流,故选项A、B正确。答案:AB5.若交流电压u=200sin 100t V,能加在电容为10 F 的电容器上,则电容器的耐压值不小于()A.200 VB.1002 VC.100 VD.141.4 V解析:电容器的耐压值为最大值,所以A选项正确。答案:A6.在电路的M、N间加一如图所示的正弦式交变电流,负载电阻为100 ,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 AB.311 V,2.20 AC.220 V,3.11 AD.311 V,3.11 A解析:由题中图像可知Um=311 V,因为是正弦式交变电流,所以电压的有效值U=Um2=3112 V=220 V,即为交流电压表的示数,交流电流表的示数I=UR=220V100=2.20 A,所以A正确。答案:A7.(多选)有两个交变电流i1=5sin 20t A和i2=10sin 10t A,则下列判断正确的是()A.i1的峰值比i2小B.i1的瞬时值比i2小C.i1的周期比i2小D.产生i1的发电机的转速比产生i2的发电机的转速小解析:根据瞬时值表达式可知I1m=5 A,I2m=10 A,选项A正确;T1=220 s=0.1 s,T2=210 s=0.2 s,选项C正确;1=20 rad/s,2=10 rad/s,因为=2n,所以产生i1的发电机的转速比产生i2的发电机的转速大,选项D错误;不知道具体的时刻,无法比较交变电流瞬时值的大小,选项B错误。答案:AC8.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22Ne0D.有效值是2Ne0解析:发电机输出电压的峰值为2Ne0,A、B项均错误;其有效值为2Ne02=2Ne0,C项错误,D项正确。答案:D9.如图所示,一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动,线圈匝数N=100,线圈电阻r=3 ,ab=cd=0.5 m,bc=ad=0.4 m,磁感应强度B=0.5 T,电阻R=311 ,当线圈以n=300 r/min的转速匀速转动时。求:(1)感应电动势的最大值;(2)t=0时线圈在图示位置,写出此交变电流电动势瞬时值表达式;(3)此电压表的示数是多少?解析:(1)电动势的最大值为Em=NBS=NB(2n)(abbc)=314 V。(2)电动势瞬时值的表达式e=Emsin t=314sin 10t V。(3)UV=RR+r22Em=220 V。答案:(1)314 V(2)e=314sin 10t V(3)220 V能力提升1.(多选)关于交变电流的有效值U和最大值Um,下列说法正确的是()A.任何形式的交流电压的有效值和最大值都是U=Um2的关系B.正弦式交变电流具有U=Um2的关系C.照明电压220 V和动力电压380 V指的都是有效值D.交流电压表和电流表测量的是交变电流的最大值解析:电压、电流的有效值和峰值之间的12关系是仅限于正弦式交变电流而言的,所以A是错误的,B是正确的;在交变电流的讲述中没有特殊说明的电流和电压均指有效值,C正确;交流电压表、电流表测的都是有效值,D错误。答案:BC2.某一电热器接在U=110 V的直流电源上,每秒产生的热量为Q;现把它改接到正弦式交流电源上,每秒产生的热量为2Q,则该交流电压的最大值Um是()A.110 VB.1102 VC.220 VD.2202 V解析:接在直流电源上,Q=U2Rt,接在正弦式交流电源上应有2Q=Um22Rt,所以Um=2U=220 V。答案:C3.(多选)(2017天津卷)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ,则()A.t=0时,线圈平面平行于磁感线B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大D.一个周期内,线圈产生的热量为82 J解析:t=0时,磁通量为零,故线圈平行于磁感线,故A正确;t=1 s时,由题图可知,磁通量为零,磁通量变化率最大,此时图线斜率方向不变,感应电流方向不变,故B错误;当t=1.5 s时,磁通量最大但磁通量变化率为零,感应电动势为0,故C错误;由题图可知,有效值E=22Em=22nm=22 V,在一个周期内产热Q=E2RT=82 J,故D正确。答案:AD4.图甲为一台小型发电机示意图,感应电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈的匝数为100,电阻r=2 ,外电路的小灯泡电阻恒为R=6 ,电压表、电流表均为理想电表。下列说法正确的是()A.电压表的示数为4 VB.电流表的示数为0.5 AC.1 s内通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0.082 Wb解析:由图像可知,交流电动势的最大值为Em=42 V,有效值为E=Em2=4 V,根据闭合电路的欧姆定律可知U=ER+rR=46+26 V=3 V,A错误;电流表的示数为I=ER+r=46+2 A=0.5 A,B正确;由图像可知,T=410-2 s,f=1T=25 Hz,一个周期内电流方向改变2次,所以1 s内通过小灯泡的电流方向改变50次,C错误;根据Em=nBS可知m=BS=Emn=4210050 Wb=0.000 82 Wb,D错误。答案:B5.如图甲所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角=45时(如图乙所示)为计时起点,并规定当电流自a流向b时方向为正。则图丙的四幅图中正确的是()丙解析:本题考查正弦式交变电流的产生过程、楞次定律等知识和规律。在开始计时(t=0)时,线圈在如题图乙所示的位置,由楞次定律可判断,初始时刻电流方向为b到a,则瞬时电流的表达式为i=-Imcost+4,故D正确。答案:D6.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,