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

描述交变电流的物理量基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第14题只有一项符合题目要求，第56题有多项符合题目要求)1(2019太原名校月考)以下说法正确的是()a电动机铭牌上所标电流、电压为瞬时值b电容器的击穿电压为所加交变电压的平均值c交流电压表所示电压值为有效值d保险丝的熔断电流值为最大值【答案】c【解析】电动机铭牌上所标电流、电压为有效值，故a错误；电容器的击穿电压为所加交变电压的最大值(峰值)，故b错误；交流电压表所示电压值为有效值，故c正确；保险丝的熔断电流值为有效值，故d错误2(2019湖州名校月考)下列数据中不属于交变电流有效值的是()a交流电表的示数 b灯泡的额定电压c电容器的耐压值 d保险丝的熔断电流【答案】c【解析】交流电流表、电压表的示数都是有效值，故a不符合题意；灯泡的额定电压为有效值，故b不符合题意；电容器的耐压值为电容器允许的最大电压，为最大值，不是有效值，故c符合题意；保险丝的熔断电流为额定电流，是有效值，故d不符合题意选择不属于交变电流有效值的，故选c.3(2019四川模拟)如图甲中的正弦交流电通过图乙数字触发器后会输出图丙的数字信号，图丙中数字信号对应0和2 v两种电压状态，触发器的转换规则是：交流电压数值小于时输出为0，交流电压数值大于时输出为2 v以下说法正确的是()a图丙中的电压有效值为2.0 vb图丙中的电压有效值约为1.6 vc图丙中的电压有效值约为1.4 vd图丙中的电压有效值约为1.3 v【答案】b【解析】对应正弦的30，对应的时间为，如下图，一个周期对应电压为2 v的时间为t，根据有效值定义分段计算，tt，u12 v，代入数据得u1.63 v故b正确，a、c、d错误4(2019凯里名校模拟)在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定电阻r的阻值为12 ，电表均为理想电表下列判断正确的是()a电压表的示数为6 vb该交变电流的电压有效值为4 vc电阻r一个周期内产生的热量一定大于9 jd电流表的示数为0.5 a【答案】d【解析】由焦耳定律得123，即电压有效值u6 v，电表读数为有效值，故a错；电压表的读数为有效值，即u6 v，故b错误；热量根据有效值进行计算，则qt9 j，故c错误；电流表读数为有效值，则i0.5 a，故d正确5(2018长沙名校期末)阻值r10 的电阻与交流电源连接，通过电阻r的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图所示则()a通过r的电流有效值是0.6 abr两端的电压有效值是6 vc此交流电的周期是0.02 sd此交流电的频率是100 hz【答案】bc【解析】从图可以看出，通过r电流的有效值是i a0.6 a，故电流为0.6 a，故a错误；r两端电压的有效值为u0.610 v6 v，故b正确；由图可知，该交流电的周期为0.02 s，故c正确；该交流电的周期为0.02 s，则频率f hz50 hz，故d错误6如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的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中正确的是()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交流a的有效值为5 vd交流b的最大值为5 v【答案】bc【解析】在题图中t0时刻感应电动势均为零，所以该时刻穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，选项a错误；先后两次的周期之比为23，频率之比为32，转速之比为32，选项b正确；由图可知交流a的最大值为10 v，所以a的有效值为 v5 v，选项c正确；交流a的电动势的最大值为em1nbs110 v，交流b的电动势的最大值为em2nbs2，又1232，所以em2 v，选项d错误二、非选择题7两个完全相同的电热器，分别通过如图甲和乙所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比papb等于多少？【答案】21【解析】有效值与最大值关系i仅对正弦交变电流适用，即对于乙图才有ibpbirir对于甲图的方波交变电流来说，由于每时刻通过电阻r的电流都是im，只是方向做周期性变化，而对于电流通过电阻发热来说，它与电流方向是没有关系的因此从热效应来说，甲图交变电流与电流是im的恒定电流是等效的，也可以说甲图交变电流有效值就是im.因此iaimpairir所以papb 121.8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【答案】(1)5 v3.5 v(2)5 v线圈平面跟磁感线平行(3)0.4 t【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，故有效值eem3.5 v.(2)因为eemsin t5sin 100t当t s时，有e5sin 100 v5 v这时线圈平面跟磁感线平行(3)由于emnbs，则b t0.4 t.能力提升9(2019山东模拟)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ne0 d有效值是ne0【答案】d【解析】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um2ne0，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，故选项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，une0，故选项c错误；选项d正确10(2019遵义名校模拟)图甲为一台小型发电机示意图，产生的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示已知发电机线圈的匝数为100匝，电阻r2 ，外电路的小灯泡电阻恒为r6 ，电压表、电流表均为理想电表下列说法正确的是()a电压表的读数为4 vb电流表的读数为0.5 ac1 s内流过小灯泡的电流方向改变25次d线圈在转动过程中，磁通量最大为 wb【答案】b【解析】由图象可知，电动势最大值为em4 v，所以有效值为e v4 v，电路中电流为i a0.5 a，电压表的读数为uir0.56 v3 v，故a错误，b正确；由图象可知，周期为t0.04 s，所以频率为25 hz，线圈转一圈，电流方向改变2次，所以1秒内流过小灯泡的电流方向改变50次，故c错误；由emnbs和2f可知，mbs wb wb，故d错误11一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈的匝数n100，穿过线圈的磁通量随时间t的变化关系如图甲所示，发电机线圈的电阻r5 ，外电路电阻r95 .求串联在外电路中的交流电流表的读数(结果保留2位小数)【答案】1.41 a【解析】感应电动势的最大值emnbsnm设线圈在磁场中转动的周期为t，则有根据欧姆定律，电路中的电流的最大值为im有效值iim由题中给定的t图象可得：m1.0102 wb，t3.14102 s解以上各式，并代入数据得i1.41 a.12下图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图其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n100，电阻r10 ，线圈的两端经集流环与电阻r连接，电阻r90 ，与r并联的交流电压表为理想电表在t0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最大值；(