2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊：5.2　描述交變電流的物理量含答案.doc

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2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊：5.2　描述交變電流的物理量含答案 知識(shí)點(diǎn)一　交變電流的周期和頻率 1．(多選)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢為e＝50sin 100πt(V)．對(duì)此電動(dòng)勢，下列表述正確的有(　　) A．最大值是50 V B．頻率是100 Hz C．有效值是25 V D．周期是0.02 s 知識(shí)點(diǎn)二　峰值和有效值 2．小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖L521所示，此線圈與一個(gè)R＝10 Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻．下列說法正確的是(　　) 圖L521 A．交變電流的周期為0.125 s B．交變電流的頻率為8 Hz C．交變電流的有效值為 A D．交變電流的最大值為4 A 3．通過一阻值R＝100 Ω的電阻的交變電流如圖L522所示，其周期為1 s．電阻兩端電壓的有效值為(　　) 圖L522 A．12 V　　　　　　　　　　B．4 V C．15 V D．8 V 4．(多選)圖L523中的甲、乙兩圖分別表示兩個(gè)交變電壓，比較這兩個(gè)交變電壓，它們具有相同的(　　) 圖L523 A．有效值 B．頻率 C．最大值 D．均不一樣 5．圖L524是一交變電流隨時(shí)間變化的圖像，求此交變電流的有效值． 圖L524 知識(shí)點(diǎn)三　交變電流的平均值和有效值的區(qū)別 6．如圖L525所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中感應(yīng)電流的有效值I＝________．線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝________． 圖L525 7．下列提到的交流電，不是指有效值的是(　　) A．交流電壓表的讀數(shù) B．使用交流的電氣設(shè)備上標(biāo)明的額定電壓 C．電容器擊穿電壓 D．220 V交流電壓 8．如圖L526所示，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻．閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝10 sin 10πt(V)，則(　　) 圖L526 A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動(dòng)勢的有效值為10 V C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表A的示數(shù)為1.0 A 9．(多選)圖L527甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，下列說法正確的是(　　) 圖L527 A．圖甲表示交流電，圖乙表示直流電 B．兩種電壓的有效值相等 C．圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝311sin 100πt(V) D．兩種電壓的周期相同 10．電阻R1、R2與交流電源按照圖L528甲所示的方式連接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上開關(guān)S后，通過電阻R2的交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示，則(　　) 圖L528 A．通過R1的電流有效值是1.2 A B．R1兩端的電壓有效值是6 V C．通過R2的電流最大值是 A D．R2兩端的電壓最大值是6 V 11．(多選)圖L529甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩正對(duì)磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，A為交流電流表．線圈繞垂直于磁場方向的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是(　　) 圖L529 A．電流表的示數(shù)為10 A B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50π rad/s C．0.01 s時(shí)線圈平面與磁場方向平行 D．0.02 s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左 12．(多選)如圖L5210所示，有一矩形線圈，面積為S，匝數(shù)為N，整個(gè)線圈的電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，線圈繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，OO′軸垂直于磁場方向，外電阻為R，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，下列說法中正確的是(　　) 圖L5210 A．磁通量的變化量為ΔΦ＝NBS B．平均感應(yīng)電動(dòng)勢為E＝ C．電阻R所產(chǎn)生的熱量為Q＝ D．通過電阻R的電荷量為q＝ 13．如圖L5211所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 Ω，外接電阻R為9 Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝ T，線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)． (1)若從線圈處于中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式． (2)線圈轉(zhuǎn)過 s時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值多大？ (3)電路中電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？ (4)從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng) s通過電阻R的電荷量為多少？ 圖L5211 2　描述交變電流的物理量 1．CD　[解析] 從中性面開始計(jì)時(shí)，交變電動(dòng)勢的表達(dá)式為e＝Emsin ωt，因e＝50sin 100πt(V)，所以最大值Em＝50 V，A錯(cuò)誤；由ω＝2πf＝100π rad/s得f＝50 Hz，B錯(cuò)誤；有效值E＝＝25 V，C正確；T＝＝0.02 s，D正確． 2．C　[解析] 由et圖像可知，交變電流的周期為0.25 s，故頻率為4 Hz，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律可知交變電流的最大值為2 A，故有效值為 A，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 3．B　[解析] 根據(jù)電流的熱效應(yīng)先計(jì)算電流的有效值．由(0.1)2R0.42＋(0.2)2R0.12＝I2R12，可得流過電阻的電流的有效值I＝ A，電阻兩端電壓的有效值為U＝IR＝4 V，可得B正確． 4．BC　[解析] 由題圖可知，兩個(gè)交變電壓最大值均為2 V，周期均為0.4 s，可知B、C正確．題圖甲中電壓有效值U甲＝，題圖乙中電壓有效值U乙＝Um，A錯(cuò)誤． 5．5 A [解析] 設(shè)該交變電流的有效值為I′，直流電的電流為I，讓該交變電流和直流電分別通過同一電阻(阻值為R)，在一個(gè)周期(T＝0.2 s)內(nèi)，該電阻產(chǎn)生的熱量Q′＝IRt1＋I(xiàn)Rt2＝(4 )2R0.1＋(－3 )2R0.1＝5R；在一個(gè)周期內(nèi)直流電通過該電阻產(chǎn)生的熱量Q＝I2RT＝0.2I2R.由Q＝Q′得，0.2I2R＝5R，解得I＝5 A，即此交變電流的有效值I′＝I＝5 A. 6.　 [解析] 線框中電動(dòng)勢的最大值Em＝BSω，電動(dòng)勢的有效值E＝，電流的有效值I＝＝，q＝IΔt＝Δt＝Δt＝＝. 7．C　[解析] 電容器擊穿電壓指電容器兩端允許加的電壓的最大值． 8．D　[解析] 由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式e＝10 sin 10πt(V)可知，該交流電為正弦式交變電流，其感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值基本表達(dá)式為e＝Emsin ωt，由兩式對(duì)照可知，Em＝10 V，ω＝10π rad/s，又由于ω＝2πf，解得f＝5 Hz，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)正弦式交變電流有效值與峰值的關(guān)系可知，該電動(dòng)勢的有效值為E＝＝10 V，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；理想交流電流表測量的是電路中總電流的有效值，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝＝1 A，外接電阻R所消耗的功率為P＝I2R＝9 W，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． 9．CD　[解析] 圖甲、乙都表示交流電，圖甲中有效值U＝ V，而圖乙中的有效值與峰值不滿足U＝，所以它們的有效值不相同．由圖甲看出T＝210－2 s，ω＝＝100π rad/s，所以u(píng)＝311sin 100πt (V)．由圖像可知兩種電壓的周期都是210－2 s. 10．B　[解析] R1與R2串聯(lián)，R1與R2中的電流變化情況應(yīng)相同，電流有效值I1＝I2＝0.6 A，電流最大值I1m＝I2m＝ A，電壓有效值U1＝I1R1＝6 V，U2＝I2R2＝12 V，電壓最大值U1m＝U1＝6 V，U2m＝U2＝12 V．綜上所述，B項(xiàng)正確． 11．AC　[解析] 由題圖乙可知電流的最大值是Im＝10 A，交流電的周期T＝0.02 s，電流表的示數(shù)為交流電的有效值即I＝＝10 A，選項(xiàng)A正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝100π rad/s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；0.01 s時(shí)流過線圈的感應(yīng)電流達(dá)到最大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，磁通量的變化率最大，則穿過線圈的磁通量為0，即線圈平面與磁場方向平行，選項(xiàng)C正確；由楞次定律可知0.02 s時(shí)流過電阻的電流方向自左向右，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 12．BD　[解析] 逐項(xiàng)分析如下： 選項(xiàng) 分析 結(jié)論 A 線圈在圖示位置時(shí)磁通量Φ＝0，轉(zhuǎn)過90后磁通量Φ′＝BS，該過程中磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ′－Φ＝BS，與線圈匝數(shù)無關(guān) 錯(cuò)誤 B 該過程中所用時(shí)間Δt＝＝，所以平均感應(yīng)電動(dòng)勢E＝＝ 正確 C 電路中的感應(yīng)電流有效值I＝＝，所以電阻R所產(chǎn)生的熱量Q＝I2RΔt＝ 錯(cuò)誤 D 電路中的感應(yīng)電流的平均值I＝＝，所以通過電阻R的電荷量q＝IΔt＝ 正確 13.(1)e＝50sin 10πt (V)　(2)25 V (3)22.5 V　2.5 A　(4) C [解析] (1)e＝Emsin ωt＝NBS2πnsin 2πnt＝1000.052πsin(2πt)(V)＝50sin 10πt (V)． (2)當(dāng)t＝ s時(shí)，e＝50sin(10π) V＝25 V. (3)電動(dòng)勢的有效值為E＝＝ V＝25 V， 電流表示數(shù)I＝＝ A＝2.5 A， 電壓表示數(shù)U＝IR＝2.5 9 V＝22.5 V. (4) s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過的角度θ＝ωt＝2π＝， 該過程中ΔΦ＝BS－BScos θ＝BS， 所以由I＝，I＝，E＝， 得q＝＝＝ C＝ C.