【创新设计】高中物理 5.2 描述交变电流的物理量同步训练 新人教版选修32.doc

对描述交变电流物理量的认识1某小型发电机产生的交变电动势为e50sin 100t(v)对此电动势，下列表述正确的有()a最大值是50 vb频率是100 hzc有效值是25 v d周期是0.02 s解析从中性面开始计时，交变电动势的表达式为eemsin t，因e50 sin 100t(v)，所以最大值em50 v，a错误；由2f100 rad/s得f50 hz，b错误；有效值e25 v，c正确；t0.02 s，d正确解析交变电流有效值的计算答案cd交变电流有效值的计算2如图527所示的(a)、(b)两图分别表示两个交变电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的()图527a有效值 b频率c最大值 d均不一样解析由题图可知，两个交变电压最大值均为2 v，周期均为0.4 s，可知b、c正确题图(a)中电压有效值ua，题图(b)中电压有效值ubum，a错答案bc3如图528所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值图528解析设该交变电流的有效值为i，直流电的电流为i，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为r)，在一个周期(t0.2 s)内，该交变电流产生的热量：qirt1irt2(4)2r0.1(3)2r0.15r在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量qi2rt0.2i2r.由qq得，0.2i2r5r，解得i5 a，即此交变电流的有效值ii5 a答案5 a有效值和平均值的区别及应用4如图529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，线框面积为s，电阻为r.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值i_.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q_.图529解析本题考查交变电流的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识电动势最大值embs.电动势的有效值e，电流的有效值i，qttt.答案(时间：60分钟)题组一对描述交变电流物理量的认识1下列提到的交流电，不是指有效值的是()a交流电压表的读数b保险丝熔断电流c电容器击穿电压d220 v交流电压解析电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值答案c2下列关于交变电流的说法正确的是()a若交变电流的峰值为5 a，则它的最小值为5 ab用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动c我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 hz，故电流方向每秒改变100次d正弦交变电流i20sin 10t a的峰值为20 a，频率为100 hz解析电流的负值表示电流方向与原来方向相反，不表示大小，a项错误；交流电流表测交变电流时，指针不会来回摆动，b项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流，周期为0.02 s，交流电方向一个周期改变两次，所以每秒改变100次，c项正确；由2f得正弦交变电流i20sin 10t a的频率为5 hz，d项错答案c3图5210甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()图5210a图甲表示交流电，图乙表示直流电b两种电压的有效值相等c图甲所示电压的瞬时值表达式为u311sin 100t vd两种电压的周期相同解析图5210甲、乙都表示交流电，图甲中有效值u v，而图乙中的有效值不存在这一关系，所以它们的有效值不相同由图甲看出t2102s，100，所以u311sin 100t v由图象可知两种电压的周期都是2102s.答案cd题组二非正弦交流电有效值的计算4某一交变电流的电压波形如图5211所示，求这一交变电流的电压的有效值u.图5211解析假设让一直流电压u和如题图所示的交流电压分别通过同一电阻，交变电流在一个周期内产生的热量q12().直流电在一个周期内产生的热量q2t.由交变电流有效值的定义知q1q2，即t，解得u2v.答案2v5阻值为1 的电阻上通以交变电流，其it关系如图5212所示，则在01 s内电阻上产生的热量为()图5212a1 jb1.5 jc2 j d2.8 j解析因为所加的电流为交变电流，大小在变化，所以只能分时间段来求热量在01 s内有效电流为1 a和2 a的时间段分别为t10.4 s，t20.6 s，所以qirt1irt22.8 j.答案d6夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图5213所示，此空调器运转1 h用电()图5213a1.0度 b1.5度c2.0度 d2.5度解析由图线知，电功率随时间的变化周期为15 min，前5 min为0.5 kw，后10 min为2 kw.设电功率的有效值为p，周期为t，根据有效值定义有p1p2pt.将p10.5 kw，p22 kw代入得：p1.5 kw.此空调1 h用电wpt1.5度故选b.答案b7如图5214甲所示，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的正弦交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图5214乙所示，则此时电压表的示数是()图5214a220 v b156 vc110 v d78 v解析虽然图示电流不是正弦交变电流，根据正弦式交变电流的图象对称性可知，只要有t的图线就满足最大值是有效值的倍，根据交变电流有效值定义有：t2.解得u110 v156 v，故b对，a、c、d错答案b题组三正弦式交流电有效值理解和应用8在相同的时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100 的电阻产生的热量，与一电流3 a的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则()a此交变电流的有效值为3 a，最大值为3ab此交变电流的有效值为3a，最大值为6 ac电阻两端的交流电压的有效值为300 v，最大值不确定d电阻两端的交流电压的有效值为300 v，最大值为600 v解析根据交变电流有效值的定义知，交变电流的有效值即为直流电的电流值，为3 a根据正弦交变电流有效值与最大值的关系，可知交变电流的最大值为3 a，a正确；b错误；根据欧姆定律uir，则有u有效i有效r，umimr，故电阻两端的交流电压的有效值为300 v，最大值为300 v，c、d错误答案a9一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 v当它接入220 v的照明电路时，这盏灯()a将不亮 b灯丝将烧断c只能暗淡发光 d能正常发光解析220 v的电路其有效值为220 v，最大值为311 v，正好适合答案d10把一只电热器接在100 v的直流电源上，在t时间内产生的热量为q，若将它分别接到u1100sin tv和u250sin2 t v的交流电源上，仍要产生q的热量，则所需时间分别是()at,2t b2t,8tc2t,2t dt,4t解析计算电热器在t秒产生的热量时应该用电压的有效值，对u1100sin t v，电压有效值为v，故.t()2t，所以t2t；对u250sin 2tv，电压有效值为v，故t()2t，所以t8t.答案b11电阻r1、r2与交流电源按照图5215甲所示的方式连接，r110 ，r220 .合上开关s后，通过电阻r2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图5215乙所示，则()图5215a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的电流最大值是1.2 adr2两端的电压最大值是6v解析r1与r2串联，r1与r2中的电流变化情况应相同，电流有效值i1i20.6 a，电流最大值i1mi2m0.6 a，电压有效值u1i1r16 v，u2i2r212 v，电压最大值u1mu16v，u2mu212 v综上所述，b项正确答案b12如图5216甲是小型交流发电机的示意图，两正对磁极n、s间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，a 为交流电流表线圈绕垂直于磁场方向的水平轴oo沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图5216乙所示，以下判断正确的是()图5216a电流表的示数为10 ab线圈转动的角速度为50 rad/sc0.01 s时线圈平面与磁场方向平行d0.02 s时电阻r中电流的方向自右向左解析由题图乙可知交流电电流的最大值是im10a，交流电的周期t0.02 s，电流表的示数为交流电的有效值即i10 a，选项a正确；线圈转动的角速度100 rad/s，选项b错误；0.01 s时流过线圈的感应电流达到最大，线圈中产生的感应电动势最大，磁通量的变化率最大，则穿过线圈的磁通量为0，即线圈平面与磁场方向平行，选项c正确；由楞次定律可知0.02 s时流过电阻的电流方向自左向右，选项d错误本题选a、c.答案ac题组四瞬时值、峰值、有效值、平均值的区别及应用图521713如图5217所示，有一矩形线圈，面积为s，匝数为n，整个线圈的电阻为r，在磁感应强度为b的磁场中，线圈绕oo轴以角速度匀速转动，外电阻为r，当线圈由图示位置转过90的过程中，下列说法中正确的是()a磁通量的变化量为nbsb平均感应电动势为c电阻r所产生的焦耳热为qd通过电阻r的电荷量为q解析逐项分析如下：选项诊断结论a线圈在图示位置时磁通量0，转过90后磁通量bs，该过程中磁通量的变化量为bs，与线圈匝数无关b该过程中所用时间t/2，所以平均感应电动势n/tc电路中的感应电流有效值ie/(rr)nbs/(rr)，所以电阻r所产生的焦耳热qi2rtd电路中的感应电流的平均值，所以通过电阻r的电荷量qt答案bd14如图5218所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 ，外接电阻r9 ，匀强磁场的磁感应强度为bt，当线圈以300 r