2019_2020学年高中物理课时作业9表征交变电流的物理量（含解析）粤教版选修3_2.docx

课时分层作业(九)(时间：40分钟分值：100分)基础达标练一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1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，与一电流为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3 AB此交变电流的有效值为3 A，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 VA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根据有效值与最大值的倍关系，易知交变电流的最大值为3 A，故A正确，B错误；根据欧姆定律UIR，则有U有效I有效R，UmImR，得电阻两端的交流电压的有效值为300 V，最大值为300 V故C、D错误2(多选)下列说法正确的是 ()A任何形式的交流电压的有效值都是U的关系B正弦式交变电流具有U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流电的有效值BCD电压、电流的有效值和峰值之间的倍关系是仅限于正弦式交变电流而言的所以选项A错误，B正确，在交流电的讲述中没有特殊说明情况下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正确3(多选)如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定 ()A此交变电流的频率为5 HzB该交变电流的电压瞬时值表达式为u12sin 10t(V)C将标有“12 V3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光D图象上对应的0.1 s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面ABD由图象可知，交变电流的周期T0.2 s，交变电压的最大值Um12 V，所以此交变电流的频率f5 Hz，角速度10 rad/s，交变电压瞬时值的表达式uUmsin t12sin 10t(V)，选项A、B均正确；标有“12 V3 W”的灯泡正常发光时其两端电压的有效值为12 V，而交变电压有效值U6 V，所以灯泡不能正常发光，选项C错误；图象上对应的0.1 s时刻，交变电压瞬时值为零，穿过发电机中的线圈的磁通量最大，发电机中的线圈刚好转至中性面，选项D正确4将正弦式交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉了半周，如图所示，它的有效值是()A2 AB. AC. A D1 ADQ交2R2RRT，Q直I2RT，Q交Q直，故I1 A5一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 V B5 VC10 V D10 VC设电热器电阻为R，正弦交流电源的电压有效值为U有效，接10 V直流电源时，P，接交流电源时，联立得U有效5 V，故电压的最大值UmU有效10 V，选项C正确6一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知()A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin 25t (V)B该交流电的电压的有效值为100 VC该交流电的方向每秒钟改变25次D该交流电加在击穿电压为110 V的电容器两端，电容器不会被击穿B由图可知T4102 s，故f25 Hz，2f50 rad/s，所以其表达式为u100sin 50t(V)，故A错误；由图象可知交流电的电压最大值为100 V，因此其有效值为 V100 V，故B正确；因为一个周期内电流方向改变两次，所以交流电的方向每秒钟改变50次，故C错误；由图象可知交流电的最大值为100 V，电容器要能正常工作，其击穿电压必须大于100 V，故D错误二、非选择题(14分)7.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N100，线圈电阻r3 ，abcd0.5 m，bcad0.4 m，磁感应强度B0.5 T，电阻R311 ，当线圈以n300 r/min的转速匀速转动时求：(1)感应电动势的最大值；(2)t0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EmNBSNB(2n转)()314 V.(2)电动势瞬时值的表达式eEmsin t314sin 10t(V)(3)UV(Em)220 V.答案(1)314 V(2)e314sin 10t(V)(3)220 V能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1一个匝数为100匝，电阻为0.5 的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化，则线圈中产生交变电流的有效值为 ()A5 A B2 AC6 A D5 AB01 s内的磁通量变化率为：K1 Wb/s0.01 Wb/s，则感应电动势E11 V,11.2 s内的磁通量变化率为：K2 Wb/s0.05 Wb/s，则感应电动势E2 5 V，对一个定值电阻，在一个周期内产生的热量：QQ1Q21 J0.2 J12 J，根据交流电有效值的定义：QI2RT，得：I2 A，故A、C、D错误，B正确2如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流随时间的变化关系则该正弦脉冲波交变电流与方波交变电流的有效值之比为()甲乙A13 B12C1 D1D由图甲可知，正弦脉冲波交变电流的周期T6102 s，在一个周期内，根据电流的热效应有2()2RIRT，代入数据解得正弦脉冲波交变电流的有效值I1 A；由图乙可知，方波交变电流的周期T4102 s，在一个周期内，根据电流的热效应有2I2RIRT，代入数据解得方波交变电流的有效值I21 A，故两者电流的有效值之比为I1I21.选项A、B、C错误，D正确3在如图(a)的电路中，电阻R26R1，D1、D2为理想二极管，当输入图(b)的正弦交流电时，电压表的示数为()图(a)图(b)A. B.C. DU0C由题意可知，0时间内两电阻串联，则电路总电阻RR1R2根据欧姆定律得出电压表读数U1R1，T时间内电压反向，回路中只有电阻R1，则电路总电阻RR1根据欧姆定律得出电压表读数U2U0，根据交流电的有效值定义得T解得UU0，故C正确4(多选)如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r0.10 m、匝数n20 匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)，在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B T，线圈的电阻为R10.50 ，它的引出线接有R29.5 的小电珠L，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)，则下列说法正确的是()甲乙丙A小电珠中电流的最大值为0.16 AB电压表的示数为1.52 VCt0.1 s时外力F的大小为0.128 NDt0.2 s时外力F的大小为0 NAC线圈中产生的感应电动势最大值为Em2rnBv1.6 V，小电珠中电流的最大值为Im A0.16 A，故A正确；小电珠中电压的最大值为UmImR20.169.5 V1.52 V，由于线圈中产生的是正弦式电流，则小电珠中电压的有效值为UUm1.07 V，故B错误；t0.1 s时，外力F的大小FBImn2r0.128 N，故C正确；t0.2 s时，切割速度为零，安培力为零，但外力F的大小不为零，故D错误二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(12分)有一交流发电机模型，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图所示，求：(1)电动势的最大值和有效值(2)当t s时，电动势的瞬时值，并指出此时线圈相对于磁场的位置(3)已知线圈面积为16 cm2，共25匝，计算匀强磁场的磁感应强度解析(1)由图象可知电动势的最大值Em5 V，根据正弦交流电的最大值和有效值的关系，有效值为：EEm3.5 V.(2)因为eEmsin t5sin 100t，当t s时，e5sin 100 V5 V这时线圈平面跟磁感线平行(3)由于EmnBS，所以B T0.4 T.答案(1)5 V3.5 V(2)5 V线圈平面跟磁感线平行(3)0.4 T6.(14分)如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r3 、面积S0.02 m2的半圆形导线框可绕OO轴旋转已知匀强磁场的磁感应强度B T若线框以100 rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V12 W”的小灯泡供电，则：(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)由题中所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？解析