人教版选修32 描述交谈电流的物理量　第1课时 作业.doc

高二物理选修3-2第五章第二节描述交变电流的物理量一、单选题1.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形单匝线圈的周期为t，转轴oo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1a，那么（）a. 任意时刻线圈中的感应电动势为e=4costb. 任意时刻穿过线圈的磁通量为=sintc. 线圈消耗的电功率为5wd. 线圈中感应电流的有效值为2a2.一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，现外接一只电阻为105.0的灯泡，如图乙所示，则（）a. 电路中的电流方向每秒钟改变50次b. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20jc. 灯泡实际消耗的功率为440wd. 电压表v的示数为220v3.a、b是两个完全相同的电热器，a通以图甲的方波交变电流，b通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比pa：pb等于（）a. 5：4b. 3：2c. d. 2：14.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知该交流电电压瞬时值的表达式为（）a. u=311sin100t（v）b. u=220sin100t（v）c. u=311sin50t（v）d. u=220sin50t（v）5.两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是（）a. 两交变电流的频率之比f甲：f乙=1：2b. 两交变电流的电动势有效值之比e甲：e乙=3：1c. t=1s时，两线圈中的磁通量的变化率均为零d. t=1s时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上6.一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示由图可知（）a. 该交流电的电流瞬时值的表达式为i=2sin（100t）ab. 该交流电的频率是50hzc. 该交流电的电流有效值为2ad. 若该交流电流通过r=10的电阻，则电阻消耗的功率是20w7.如图所示，某一线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流图象，从图中可知（）a. 在a和c时刻线圈处于中性面位置b. 在a和c时刻线圈平面与磁场方向平行c. 在b和d时刻线圈中的磁通量为零d. 在a和c时刻线圈中的磁通量的变化率为零8.如左图为电热毯的电路示意图电热毯接在u=311sin100t（v）的电源插座上电热毯被加热到一定程度后，由于装置p的作用，使加在电热丝ab两端的电压变为如右图所示的波形，从而进入保温状态若电热丝电阻保持不变，此时左图中交流电压表读出交流电的有效值是（）a. 156vb. 220vc. 311vd. 110v9.如图是一正弦式交变电流的电流图象此正弦交变电流的周期和电流的有效值分别为（）a. 0.01s，10ab. 0.02s，10ac. 0.02s，5ad. 0.01s，10a二、多选题10.如图所示，n匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为b的匀强磁场中绕轴oo匀速转动，线框面积为s，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻r、理想交流电流表和二极管d二极管d具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大下列说法正确的是（）a. 图示位置电路中的电流为0b. r两端电压的有效值u=nbsc. 交流电流表的示数i=nbsd. 一个周期内通过r的电荷量q=11.匀强磁场中，矩形金属线框绕与磁感线垂直转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则（）a. t=0.005s时线框的磁通量为零b. t=0.01s时线框的感生电动势最大c. 线框产生的交变电动势有效值为311vd. 线框产生的交变电动势的有效值为220v12.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，交流电压表、电流表均为理想电表原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中r1为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），r为定值电阻下列说法正确的是（）a. r1处温度升高时，变压器输入功率增加b. r1处温度升高时，电流表的示数变大，电压表v2的示数变大c. 原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36sin100t（v）d. 变压器原线圈、副线罔中的交流电的频率之比为4：113.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律如图甲所示，当它对阻值为100的灯泡供电时，灯泡恰好正常发光，电路组成如图乙所示已知发电机线圈内阻为10，下列说法正确的是（）a. t=0.005s时线框的磁通量变化率最大b. t=0时电压表的示数为0c. 灯泡额定电压为200vd. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为40j14.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电，其瞬时值表达式为e=220sin10t伏，下列叙述中正确的是（）a. 频率是50赫兹b. 当t=0时，线圈平面恰好与中性面重合c. 当t=秒时，e有最大值d. 有效值为220伏特15.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图示可知（）a. 在a和c时刻线圈处于磁通量变化率最大位置b. 在a和c时刻穿过线圈的磁通量为最大c. 在b时刻到d时刻线圈转过的角度为弧度d. 若从b时刻到d时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次16.将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示，下列说法中正确的是（）a. 电路中交变电流的频率为25hzb. 通过电阻的电流为ac. 用交流电压表测得电阻两端的电压为5vd. 电阻消耗的电功率为2.5w三、填空题17.我国照明用的正弦式交流电的频率为_ hz，电压为220v，电压的峰值为_ v18.正弦式交流电在一个周期内出现_ 次峰值我国电网的交变电流在1s内共出现_ 次峰值19.如图为一交变电流图象，把这种交变电流加在一灯泡两端，则灯泡中的电流大小为_ a20.一正弦式交流电的电流随时间变化关系为i=10sin314t，则其电流的有效值为_ a，频率为_ hz，接上r=10电阻后，1s内产生的热量为_ j四、计算题21.如图所示，匀强磁场b=0.50t，矩形线圈匝数n=50，边长lbc=0.20m，lad=0.20m，以n=1800r/min的转速匀速转动，在线圈平面通过中性面时开始计时试求：（1）交变电动势的表达式；（2）若线圈总电阻为2，线圈外接电阻r为8，当线圈转过时，通过导线截面的电量； （3）保留上一问数据，求1s内电阻r上产生的焦耳热22.如图所示为简易交流发电机的模型，边长为0.1m的正方形线圈abcd在水平匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴oo匀速旋转，匝数为100（图中只画了一匝线圈），线圈的总电阻为1，转速为5r/s，磁感应强度为0.1t，外电路电阻r=9求：（1）从图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时值表达式；（2）外电路电阻r两端电压的有效值23.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共200匝；线圈总电阻r=1，外接电阻r=9，匀强磁场的磁感应强度b=t，线圈以角速度=100rad/s匀速转动（1）若线圈经图示位置时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式；（2）求通过电阻r的电流有效值答案和解析【答案】1. a2. b3. a4. a5. c6. d7. b8. a9. c10. cd11. ad12. ac13. acd14. bd15. acd16. ad17. 50；22018. 2；10019. 520. 10；50；100021. 解：（1）线圈的角速度：=2n=2rad/s=60rad/s 感应电动势的最大值：em=nbs=500.5（0.20.2）60=60v 故线圈中感应电动势的瞬时值表达式为：e=emsint=60sin60t（v）（2）根据法拉第电磁感应定律，线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值为： q=0.1c （3）感应电动势的有效值为，回路中的电流为i=，r产生的热量q= 答：（1）交变电动势的表达式为e=60sin60t（v）；（2）若线圈总电阻为2，线圈外接电阻r为8，当线圈转过时，通过导线截面的电量为0.1c； （3）1s内电阻r上产生的焦耳热为1442j22. 解：（1）转速为5r/s，所以角速度为=2n=10rad/s 感应电动势的最大值为em=nbs=（v） 发电机感应电动势瞬时值表达式为e=nbssin（t）=sin（10t）v； （2）电流最大值为im= 则电流有效值为i= 电阻r两端的电压有效值：u=ir= 答：（1）从图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时值表达式e=sin（10t）v；（2）外电路电阻r两端电压的有效值为23. 解：（1）感应电动势最大值为em=nbs=2000.05100v=1000v 由于从中性面开始计时，则瞬时值表达式为：e=emsin（t）=1000sin（100t）v （2）流过电阻r的最大电流im=100a 通过电阻r的电流有效值i=50a答：（1）若线圈经图示位置开始计时，线圈中感应电动势瞬时值的表达式是e=1000sin（100t）v；（2）通过电阻r的电流有效值是50a【解析】1. 解：c、d、从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=imcos，则im=2a 故电流的有效值为a；感应电动势的最大值为em=imr=22=4v 电功率为p=i2r=（）2r=（）22w=4w，故c错误，d错误；a、从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，故电流瞬时值为：i=imcos=2cost 故电动势的瞬时表达式为：e=ir=2cost2=4cost，故a正确；b、任意时刻穿过线圈的磁通量为=bssint 根据公式em=nbs=nm，可得：m=；故=sint，故b错误；故选：a绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈中产生正弦或余弦式交流电，由于从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=imcos，由已知可求im=，根据正弦式交变电流有效值和峰值关系可求电流有效值；根据p=i2r可求电功率；根据em=imr可求感应电动势的最大值；任意时刻穿过线圈的磁通量为=bssint，根据em=nbs可求m=bs=本题考察的是瞬时值、最大值、有效值、平均值的计算，关键记住用有效值求解电功，用平均值求解电量2. 解：a、周期t=0.02s，每个周期交流电方向改变两次，则1s内电流方向改变的次数为n=2=100次故a错误；b、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为q=t=20j故b正确c、灯泡实际消耗的功率p=420故c错误d、由图象得感应电动势最大值em=220v，所以有效值e=220v，电压表示数u=e=220=210v故d错误故选：b 由图读出电动势的最大值，求出有效值，根据欧姆定律求出外电压的有效值，即为电压表的示数根据电流方向每个周期改变两次，求出每秒钟方向改变的次数根据电压有效值求出灯泡消耗的功率由焦耳定律，由有效值求出发电机焦耳热交流电的电压、电流、电动势等等物理量都随时间作周期性变化，求解交流电的焦耳热、电功、电功率时要用交流电的有效值，求电量时用平均值3. 解：根据有效值的定义，则有：方波，i02r+（）2r=i02rt，解得：有效值i甲=，正弦交流电的电流有效值i乙=根据功率公式p=i2r得到p甲：p乙=i甲2：i乙2=5：4，故a正确，bcd错误；故选：a根据有效值的定义求解取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值根据功率公式p=i2r算出比值对于交变电流求解热量、热功率、电功等都应用有效值，求解电量用平均值4. 解：电压的峰值um=311v，周期为2.010-2s，则角速度=，则u=umsint=311sin100t（v）故a正确，b、c、d错误故选a从中性面开始计时，交流电电压的瞬时表达式为u=umsint，根据图象求出峰值和的大小解决本题的关键知道交流电压的瞬时表达式，以及能够从图象中获取信息，比如周期、最大电压5. 解：a由图象知甲的周期为1s，乙的周期为2s，所以，故a错误；b、甲的有效值为，乙的有效值为，所以e甲：e乙=1：3，故b错误；c、t=1s时，甲乙瞬时电压为零，磁通量的变化率为零，此时线圈处于中性面位置，故c正确，d错误；故选：c根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等题题干图象考查了正弦交流电的峰值、有效值、周期和瞬时值表达式，难度不大6. 解：由图象可知，交流电的最大值为2a，电流的周期为0.04s，a、交流电的加速度=50，所以交流电的电流瞬时值的表达式为i=2sin（50t）（a），所以a错误；b、交流电的频率为f=25hz，所以b错误；c、交流电的电流有效值为=a，所以c错误；d、交流电的电流有效值为a，所以电阻消耗的功率p=i2r=10=20w，所以d正确故选：d根据图象可以知道交流电的最大值和交流电的周期，根据最大值和有效值的关系即可求得交流电的有效值和频率本题考查的是学生读图的能力，根据图象读出交流电的最大值和周期，再逐项计算即可7. 解：a、a和c时刻线圈中电流最大，故线圈处于与中性面垂直的位置；故a错误；b、ac时刻线圈中电流最大，此时与中性面垂直，与磁场方向平行，故b正确；c、b和d时刻线圈中电流为零，此时处于中性面，此时线圈中磁通量最大；故c错误；d、ac时刻线圈中磁通量最小，但磁通量的变化率最大；故d错误；故选：b交变电流是由线圈绕中心轴转动产生的，当电流最大时，线圈处于与中性面垂直的位置；当电流为零时，线圈处于中性面本题考查交流电源的产生原理，要注意明确线圈中电流最大时，线圈处于与中性面垂直的位置，此时线圈中磁通量为零；但磁通量变化率最大8. 解：由图象可知该交变电流的周期t=210-2s 可分两段0-0.01s和0.01-0.02s 根据有效值的定义可得+0= 解得：u=156v 故选a 电压表读数为有效值，根据正弦式交变电流峰值和有效值之间的关系以及电流的热效应便可求得有效值本题考察有关交变电流有效值的计算问题，难度不大，属于基础题9. 解：由图可知，该交流电的电流最大值为10a，周期为0.02s，所以有：有效值：i=a，故c正确故选：c 根据图象可读出该交流电的周期和最大值，然后根据最大值与有效值的关系可直接求解要能根据图象获取有用信息，并能利用这些信息进行有关运算10. 解：a、电流表显示的是有效值，不会随瞬时值的变化而变化，故a错误；bc、矩形闭合导线框在磁场中转动，产生的交流电的电动势最大值为：em=nbs，二极管具有单向导电性，一个周期中只有一半时间电路中有电流，根据电流的热效应得：=t，解得：r两端电压的有效值u=，电流的有效值i=，电流表的示数为有效值，所以电流表的示数为，故c正确；b错误；d、一个周期中只有一半时间电路中有电流，由=n，=，q=t，又=2bs，得到一个周期内通过r的电荷量q=，故d正确故选：cd交流电压表测量有效值，由电动势的最大值、欧姆定律和有效值与最大值之间的关系求解电压的有效值根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解电荷量从图示位置磁通量为1=0，转过90磁通量为2=bs，=2-1对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值，注意二极管d具有单向导电性11. 解：a、由图可知t=0.005s时刻感应电动势最大，此时线圈所在平面与中性面垂直，所以穿过线框回路的磁通量为零，故a正确b、t=0.01s时刻感应电动势等于零，故b错误；c、产生的有效值为：e=，故c错误，d正确；故选：ad由图乙可知特殊时刻的电动势，根据电动势的特点，可判处于各个时刻的磁通量；由图可得周期，由周期可得角速度，依据角速度可得转速；由图象还可知电动势的峰值和周期，根据有效值和峰值的关系便可求电动势的有效值本题考察的是有关交变电流的产生和特征的基本知识，要具备从图象中获得有用信息的能力12. 解：a、r1温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，但不会影响输入和输出电压值，根据功率的公式：p=ui，变压器的输出功率增大，所以输入的功率也增大a正确；b、r1温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，但不会影响输入和输出电压值故b错误c、原线圈接的图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压36v，周期0.02s，故角速度是=100，u=36sin100t（v）故c正确；d、变压器不改变交流的频率，所以理想变压器的输入、输出频率之比应为1：1，故d错误故选：ac由图乙可知交流电压最大值，周期，可由周期求出角速度的值，则可得交流电压u的表达式u=umsint（v），由变压器原理可得变压器原、副线圈中的电流之比，输入、输出功率之比，r1处温度升高时，阻值减小，根据负载电阻的变化，可知电流、电压变化变压器不改变交流的频率根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键13. 解：a、当电动势最大时，线框的磁通量变化率最大，所以t=0.005s时线框的磁通量变化率最大，故a正确；b、根据图象可知，电动势的最大值v，则有效值为，则电压表的示数为：，此时灯泡正常发光，所以灯泡的额定电压为200v，故b错误，c正确；d、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热，故d正确故选：acd 根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据功率的公式可以求得功率的大小，从而可求得结论本题考查了有关交流电描述的基础知识，能根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期等物理量，难度不大，属于基础题14. 解：a、线圈的角速度为10rad/s，故其频率为：f=5hz，故a错误；b、当t=0时e=0，此时线圈处在中性面上，故b正确c、当t=s时，sin10t1，所以e达不到最大值，故c错误；d、交流电的有效值为：u=220v；故d正确；故选：bd根据交流电的表达式，可以知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量，如有效值、周期、频率等对于交流电的产生和描述要正确理解，要会推导交流电的表达式，明确交流电表达式中各个物理量的含义15. 解：a、a和c时刻线圈中电流最大，故线圈处于与中性面垂直的位置，但磁通量的变化率最大；故a正确；b、ac时刻线圈中电流最大，此时与中性面垂直，与磁场方向平行，磁通量最小，故b错误；c、在b时刻到d时刻线圈转过半个周期，故转过的角度为弧度，故c正确；d、若从b时刻到d时刻经过0.01s，周期为t=0.02s，而在一个周期内电流改变2次，故1s内电流方向改变的次数为次，故d正确故选：acd 交变电流是由线圈绕中心轴转动产生的，当电流最大时，线圈处于与中性面垂直的位置；当电流为零时，线圈处于中性面本题考查交流电源的产生原理，要注意明确线圈中电流最大时，线圈处于与中性面垂直的位置，此时线圈中磁通量为零；但磁通量变化率最大16. 解：a、由图交变电流的周期t=410-2s，则频率f=25hz故a正确b、由图读出电动势的最大值为5v，则有效值为e=0.707em，通过电阻的电流有效值i=a，故b错误c、电阻两端电压u=ir=v故c错误d、电阻消耗的电功率p=2.5w，故d正确故选ad 由图读出周期，根据f=求出交变电流的频率通过电阻的电流是指电流的有效值，根据图象读出电动势的最大值，由欧姆定律和有效值与最大值的关系求出电流的有效值，再求出电阻电压有效值，即交流电压表读数用有效值求出电阻消耗的电功率本题考查理解物理图象的能力由图象可直接读出电动势最大值和周期对于交流电，没有特别的都是指有效值17. 解：我国正弦交流电的频率为50hz，电压220v为有效值，而最大值与有效值关系是倍，即为220v；故答案为：50；220我国正弦交流电的频率为50hz，电压220v为有效值，而最大值与有效值关系是倍，从而即可求解考查我国的交流电的频率，及认识有效值与最大值的关系，要理解交流电的“四值”各自含义18. 解：交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化我国电网交流电的频率为50hz，一个周期内出现2次峰值；交变电流在1s内出现50个完整波形，则有100次峰值故答案为：2；100直流电是指电流的方向不发生变化的电流，其大小可以变化，交流电是指电流的方向发生变化的电流，但是它的电流的大小可以不变交流电的最大的特点是电流方向在