2019-2020学年高中物理 第5章 交变电流 课时作业8 2描述交变电流的物理量（含解析）新人教版选修3-2

课时作业(八)一、单项选择题1.如图所示，已知交流电源的电动势为e220sin100t(v)，电阻r2 200 ，则电路中交流电流表和电压表的示数分别为()a0.1 a，220 vb0.1 a，220 vc0.1 a，220 v d0.1 a，220 v解析交流电流表、电压表的读数都为有效值，所以u v220 v，i a0.1 a，所以选d项答案d2一电阻接一直流电源，通过4 a的电流时热功率为p，若换接一正弦交流电源，它的热功率变为，则该交流电电流的最大值为()a4 a b6 ac2 a d4 a解析由pi2r得r，接交流电时，i2，2i216，i a，所以imi4 a应选a项答案a3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所示，此空调器运转1 h用电()a1.0度 b1.5度c2.0度 d2.5度解析由图象知，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，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度答案b4一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95.0 的灯泡，如图乙所示，则()a电压表的示数为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 j解析由题图甲知em220 v，则电源电动势有效值e220 v，i a2.2 a，电压表示数亦即路端电压有效值uir2.295 v209 v，a项错误；线框每转一圈，电流方向改变两次，故每秒钟电流方向改变n22次100次，b项错误；由p灯ui，得p灯2092.2 w459.8 w，c项错误；由qi2rt得：qr2.22512 j24.2 j，d项正确答案d5.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()a. b.c. d.解析根据最大感应电动势emnbs可得，最大感应电动势为embl22n，所以有效的电动势为ebl2n，由p可得，灯泡的电阻r，所以b项正确答案b6正弦交变电源与电阻r、交流电压表按图甲所示的方式连接，r10 ，交流电压表的示数是10 v，图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象，则()a通过r的电流ir随时间t变化的规律是ircos100t(a)b通过r的电流ir随时间t变化的规律是ircos50t(a)cr两端的电压ur随时间t变化的规律是ur5cos100t(v)dr两端的电压ur随时间t变化的规律是ur5cos50t(v)解析交流电压表测的是有效值u10 v，电压的最大值um10 v由图象可得电阻r两端交流电压的瞬时值ur10cos100t(v)，通过r上的电流有效值i a1 a，则最大值im a，其瞬时值为ircos100t(a)答案a7一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为t.从中性面开始计时，当tt时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 v，则此交变电流的有效值为()a2 v b2 vc. v d. v解析先用代入法求出感应电动势的最大值：由eemsint，得2 vemsin，由此得em4 v，因此有效值为2 v，a项正确答案a二、不定项选择题8(2017天津)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为2 ，则()at0时，线圈平面平行于磁感线bt1 s时，线圈中的电流改变方向ct1.5 s时，线圈中的感应电动势最大d一个周期内，线圈产生的热量为82 j解析根据图象可知，在t0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，故a项正确；t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5 s1.5 s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流方向不变，故b项错误；根据法拉第电磁感应定律可得en，所以在t1.5 s时，斜率为零，则感应电动势为零，故c项错误；感应电动势的最大值为emnbsnm1000.04 v4 v，有效值e2 v，根据焦耳定律可得一个周期产生的热为qt2 j82 j，故d项正确答案ad9.阻值为10 的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上以下说法中正确的是()a电压的有效值为10 vb通过电阻的电流有效值为 ac电阻消耗的电功率为5 wd电阻每秒钟产生的热量为10 j解析根据图象可知电压最大值为um10 v，有效值为u v，电流有效值为i a，电阻消耗的电功率为pi2r10 w5 w每秒钟产生的热量为qpt5 j.答案bc10甲、乙两电炉的电阻值相等，把甲和乙两电炉分别接到如图(a)和(b)所示的方形波交变电压和正弦波交变电压下，两种电压的周期和峰值相等，则()a用电压表测量甲电炉两端电压大b用电压表测量甲、乙两电炉两端电压一样大c两电炉消耗的电功率之比p甲p乙21d两电炉消耗的电功率之比p甲p乙11解析电压表测量值为有效值，(a)中有效值为u0，(b)中有效值为，a项正确；由p，可知p甲p乙21，故c项正确答案ac11如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()a在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零b线圈先后两次转速之比为32c正弦交流电a的瞬时值为u10sin5t(v)d正弦交流电b的最大值为 v解析t0时刻两个正弦交流电的感应电动势瞬时值均为零，线圈都与磁场垂直，穿过线圈的磁通量都最大故a项错误；由图读出两电流周期之比为tatb0.4 s0.6 s23，而t，则线圈先后两次转速之比为32，故b项正确；正弦交流电a的瞬时值为uumsint10sint v10sin5t(v)，故c项正确；根据电动势最大值公式emnbsnbs，得到两电动势最大值之比为emaembtbta32，ema10 v，则得到正弦交流电b的最大值为emb v，故d项正确故选b、c、d三项答案bcd三、计算及论述题12.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？解析(1)按照电流的定义iq/t，计算电荷量q应该用电流的平均值：即qit，而i，q，这里电流和电动势都必须要用平均值，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.qi2(rr)t，qrq.这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值(3)根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热因此wq.要善于用能量转化和守恒定律来分析功和能答案(1)(2)(3)13如图所示，两平行导轨与水平面间的倾角为37，电阻不计，间距l0.3 m，长度足够长，导轨处于磁感应强度b1 t，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中导轨两端各接一个阻值为r02 电阻，另一横跨在导轨间的金属棒质量m1 kg，电阻r2 ，棒与导轨间的动摩擦因数0.5，当金属棒以平行于导轨的向上初速度v010 m/s上滑，直至上升到最高点过程中，通过上端电阻电量q0.1 c(g取10 m/s2)，求上端电阻r0产生的焦耳热？解析设棒沿斜面能上升的最大距离为s，磁感应强度b垂直斜面向上，则等效电路和导体棒受力分析分别如图(1)、(2)所示由图可知，在棒上升过程