人教版选修32 5.2 描述交变电流的物理量 作业.doc

课时检测区基础达标1.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【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)分析线圈ab边和cd边等效电源的串并联关系。(2)计算出整个线圈的电动势的最大值为2ne0。【解析】选d。由题意可知,线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0,因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0,又因为发电机线圈共n匝,所以发电机线圈中总电动势最大值为2ne0,根据闭合电路欧姆定律可知,在不计线圈内阻时,输出电压等于感应电动势的大小,即其峰值为2ne0,故a、b错误;又由题意可知,若从图示位置开始计时,发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流,由其有效值与峰值的关系可知,u=um2,即u=2ne0,故c错误、d正确。2. (多选)在一阻值为r=10 的定值电阻中通入如图所示的交流电,则()a.此交流电的频率为0.5 hzb.此交流电的有效值为522 ac.在02 s内电阻产生的焦耳热为25 jd.在24 s内通过该电阻的电荷量为1 c【解析】选a、b、d。由图象可知其周期为2 s,所以频率为0.5 hz,故a正确;根据图象可知,设交流电的有效值为i,根据电流的热效应得:i12rt2+i22rt2=i2rt,代入数据解得:i=2.52 a=3.5 a,故b正确;根据焦耳定律得在02 s内电阻产生的焦耳热为q=i2rt=(2.52)2102 j=250 j,故c错误;根据i=qt得在24 s内通过该电阻的电荷量为q=i2t-i1t=(41-31) c=1 c,故d正确。3.(多选)一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知()a.该交变电流的电压瞬时值的表达式为u=100sin25t vb.该交变电流的频率为25 hzc.该交变电流的电压的有效值为1002 vd.若将该交流电压加在阻值r=100 的电阻两端,则电阻消耗的功率为50 w【解析】选b、d。由题图知t=410-2 s,根据=2t有=50 rad/s,电压瞬时值的表达式为u=100sin50t v,选项a错误;从图象读出,t=410-2 s,根据f=1t可得f=25 hz,选项b正确;从图象读出,um=100 v,根据u=um2可得u=1002 v=502 v,选项c错误;u=1002 v,根据p=u2r有p=50 w,选项d正确。4.一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n=10、电阻r=1 ,线圈的两端经集流环与电阻r连接,电阻r=9 ,与r并联的交流电压表为理想电表。在t=0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瞬时值表达式。(2)电路中交流电压表的示数。(3)使线圈匀速转动一周,外力克服磁场力做的功。【解题指南】解答本题可按以下程序分析:(1)交流发电机产生电动势的最大值em=nbs,从而求解电动势的瞬时值。(2)根据闭合电路欧姆定律求解,知道电表显示的是有效值。(3)根据能量守恒求解做功。【解析】(1)交流发电机产生电动势的最大值em=nbs而m=bs、=2t,由-t图线可知:m=2.010-2 wb,t=6.2810-2 s所以em=20 v,所以e=20cos100t(v)(2)电动势的有效值e=12em=102 v由闭合电路的欧姆定律,知电路中电流的有效值为i=er+r=2 a交流电压表的示数为u=ir=92 v=12.7 v(3)匀速转动一周,根据能量守恒