2017-2018学年高中物理选修3-2同课异构习题52描述交变电流的物理量课时提升作业（八）

课时提升作业(八)描述交变电流的物理量(40分钟50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分。多选题已在题号后标出)1.如图是一个正弦式交变电流的图像，下列说法正确的是()A.周期是0.2s，电流的峰值是10AB.周期是0.15s，电流的峰值是10AC.频率是5Hz，电流的有效值是10AD.频率是0.2Hz，电流的有效值是7.07A【解析】选A。由图像可知T=0.2s，Im=10A，故频率f=1T=5Hz，有效值I=Im2=52.(2015·四川高考)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e0 B.峰值是2e0C.有效值是22Ne0 D.有效值是2Ne【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析：(1)分析线圈ab边和cd边等效电源的串并联关系。(2)计算出整个线圈的电动势的最大值为2Ne0。【解析】选D。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2Ne0，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，U=Um2，即U=2Ne【补偿训练】如图甲所示，调节台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的。现将某无级调光台灯接在220V的正弦式交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是()A.220V B.156V C.110V D.78V【解析】选B。虽然图示电流不是正弦式交变电流，根据正弦式交变电流的图像对称性可知，只要有14T的图线就满足最大值是有效值的2倍，根据U2RT=Um22R3.(2015·菏泽高二检测)将阻值为5Ω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0.25HzB.通过电阻的电流为2AC.电阻消耗的电功率为2.5WD.用交流电压表测得电阻两端的电压为5V【解析】选C。电路中交变电流的频率为f=1T=14×10-2Hz=25Hz，选项A错误；通过电阻的电流为I=52×5A=22A，选项B错误；电阻消耗的电功率为P=I2R=24.(2015·临沂高二检测)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则()A.线框产生的交变电动势的频率为100HzB.线框产生的交变电动势的有效值为311VC.t=0.01s时线框的磁通量变化率为零D.t=0.005s时线框平面与中性面重合【解析】选C。由图乙可知T=0.02s，故f=50Hz；电动势的最大值为e=311V，故有效值为e=31125.(多选)一个矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线框平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为nr/s，则()A.线框交变电动势的峰值为nπBSB.线框交变电动势的有效值为2nπBSC.从开始转动经过14D.感应电动势的瞬时值为e=2nπBSsin2nπt【解析】选B、D。因为ω=2πn，所以Em=BSω=2πnBS，选项A错误；E=Em2nπBS，选项B正确；因为T=2πω=1n，所以E=ΔΦΔtEmsinωt=2πnBSsin2πnt，选项D正确。二、非选择题(本题共2小题，共20分。需写出规范的解题步骤)6.(8分)(2015·西安高二检测)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与时间的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，求经过1min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为多少。【解析】甲中是正弦波形，乙中的电流方向虽然改变，但其大小是不变的。甲中周期是6×102s，在一个周期内电流做的功W0=2×12A2R×2×102s=2R×102J；故1min的时间内做的功W1=60s0.06s×2R×102J=20RJ；在乙中，经过1min电流做的功为W2=(1A)2×R×60s=60RJ；故W1∶W2答案：1∶37.(12分)(2015·黄山高二检测)如图所示为交流发电机示意图，匝数n=100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以502rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相连接，已知线圈绕OO′轴转动时产生的电动势最大值Em=nBSω，求：(1)电压表和电流表示数。(2)电阻R上所消耗的电功率。(3)由图示位置转过90°的过程中，通过R的电量。【解析】(1)感应电动势最大值Em=nBSω=502V，有效值：E=Em2=50V，I=EU=IR=40V。(2)电阻R上所消耗的电功率P=IU