10.1交变电流的产生和描述.doc

天津高考物理补差辅导 jingxuanjiaoxueziliao 第十章交变电流10.1交变电流的产生和描述班级 姓名 成绩 (时间：45分钟满分：100分)【知识要点】交变电流有电动势、路端电压和干路电流等三量的“四值”：瞬时值：，和（其中）最大值：，或其中N、B、S、分别为线圈匝数、“磁强”、线圈的面积和角速度。（注：R为“纯外阻”）有效值：平均值：*，为曲线与时间轴所围“图形面积”除以时间之商（）。电压、电流的平均值与*式类似。【精选习题】一、选择题（本题共10小题，每小题7分，每题只有一个答案正确，共70分）1.一只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变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是( )A.t=0时刻，线圈平面与中性面垂直B.t=0.01 s时刻，的变化率最大C.t=0.02 s时刻，交流电动势达到最大D.与该线圈产生的交流电动势相应的图象如图乙所示2.(2010广州模拟)矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示.下列说法中正确的是（ ）A.此交流电的频率为0.2 HzB.此交流电动势的有效值为1 VC.t=0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行D.线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为1/（100）Wb3.已知交变电流i=Imsin tA,线圈从中性面起开始转动，转动了多长时间，其瞬时值等于有效值( )A.B. C. D.4.如图所示的电路，已知交变电流的电压U=2202sin 100t V,电阻R=200 ，不考虑电表内阻对电路的影响，则电流表和电压表的读数分别为( )A.1.12 A， 2202 V B.1.1 A， 220 VC.1.12 A， 220 V D.1.1 A， 220 2V5.(2010盐城模拟)一根电阻丝接入100 V的恒定电压电路中，在1 min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦式交变电流的电路中，在2 min内产生的热量也为Q，则该交流电压的峰值是（ ）A.141.4 V B.100 V C.70.7 V D.50 V6.电学元件的正确使用对电路安全工作具有重要作用，某电解电容器上标有“25 V450 F”字样，下列说法中正确的是（ ）A.此电容器在交流、直流电路25 V的电压时都能正常工作B.此电容器只有在不超过25 V的直流电压下才能正常工作C.当工作电压是直流25 V时，电容才是450 FD.若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过25 V7.如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R，t=0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动，则（ ）A.线圈中电流t时刻瞬时值表达式为i=BScos t/RB.线圈中电流有效值I=BS/RC.线圈中电流有效值I=2BS/2RD.线圈消耗的电功率P=（BS）2/R8.一个电热器接在10 V的直流电源上，在时间t内产生的热量为Q，今将该电热器接在一正弦式交流电源上，它在2t内产生的热量为Q，则这一正弦式交流电源 ( )A.可使“10 V20 W”的小灯泡正常发光B.“10 V400 F”的平行板电容器可在此交流电源下正常工作C.交流电压的最大值是52 V，有效值是5 VD.交流电压的最大值是20 V，有效值是102 V9.(2009福建)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 ，另外接一只电阻为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 J10（05天津）将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图1386的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为 （ ） (2l2nB)2/P2(l2nB)2/P(l2nB)2/2P(l2nB)2/PbaBl图1386二、计算题(本题共2小题，共30分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11.(14分)有一正弦式交流电源，电压有效值U=120 V，频率f=50 Hz,向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？12.(16分)交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为R.当线圈由图中实线位置匀速转动90到达虚线位置过程中，求：(1)通过R的电荷量q为多少？(2)R上产生电热QR为多少？(3)外力做的功W为多少？【参考答案】1.解析:由-t图知，t=0时，最大，即线圈处于中性面位置，此时e=0，故A、D均错误；由图知周期T=0.04 s，在t=0.01 s时，=0,/t最大，e最大，故B正确；在t=0.02 s时，最大，/t=0,e=0，故C错误.答案:B2. 解析:由图象可以看出，该正弦交流电电动势的峰值为1 V，则其有效值为 V /2，B错误.其周期为0.2 s，则其频率为5 Hz，A错误.t=0.1 s时，电动势为零，处于中性面位置，线圈平面与磁场方向垂直，C错误.由f=5 Hz可得=10 rad/s,代入Em=n可得1/（100）Wb,D正确.答案:D3.解析:当t=/4时瞬时值与有效值相等，故C正确.答案:C4.解析：在交变电路中，电流表、电压表的读数均是有效值，因此，电压表的读数为U=Um/=220/ V=220 V,电流表的读数I=U/R=220/200 A=1.1 A.答案：B5.解析:由有效值定义得U2/Rt=U2有/R2t,则U有= U /2,U峰U有= U /2=U,所以B正确，A、C、D错误.答案:B6.解析:电解电容器的极性是固定的，因此只能在直流电压下工作.在正常情况下，电容器的电容不受电压影响.故B正确.答案:B7.解析:线圈中感应电动势最大值Em=BS,电流最大值Im=Em/R=BS/R,t=0时，线圈处在中性面，故电流瞬时值表达式i=BSsin t/R.电流有效值I=Im/=BS/2R,P=I2R=B22S2/2R，故A、B、D错误，C正确.答案:C8.解析:根据交变电流有效值的定义来求有效值，对正弦式交变电流,有Um=U.代入题给数据可得U=5V,Um=10 V,所以A、C、D均错误，只有B正确.应注意电容器的击穿电压考虑的是交变电压的峰值.答案:B9.解析:由（1/2）3112/ ()2RU2/R得题图乙对应的有效值U156 V.答案:B10.答案：A。11.解析：由正弦式交流电的最大值与有效值的关系得Um=120V.设t=0时交流电的瞬时电压U=0,则交流电的瞬时值表达式为U=120sin 100t V如图所示，画出一个周期内交流电的U-t图象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1，当U=U0=60V时，由上式得t1=1/600 s，由对称性求得一个周期内能发光的时间t=T-4t1=1/75 s，再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为t=【3 600/（1/50）】（1/75） s=2 400 s.很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而每次熄灭的时间只有1/300 s（如图t2t3时刻）,由于人的眼睛具有视觉暂留现象，且这个视觉暂留时间约为1/16 s远大于1/300 s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉.12.解析：(1)按照电流的定义I=q/t，计算电荷量q应该用电流的平均值，即q=It,而I=E/（R+r）,E=n/t,q=nBS t/ t(R+r),所以q=nBS/（R+r）.这里电流和电动势都要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值.(2)求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR.Q=I2(R+r)t,I=E/(R+r