高中_物理_物理选修_选修3-2_人教版物理选修3-2基础夯实训练_人教版物理选修3-2基础夯实训练-5.2《描述交变电流的物理量》

INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\模板处理工具最新版v1.02\\课下作业.TIF"\*MERGEFORMAT1.有一交变电流如图1所示，则由此图像可知(　　)A．它的周期是0.8sB．它的峰值是4AC．它的有效值是2eq\r(2)AD．它的频率是0.8Hz图1解析：由图像可读得其周期T＝0.8s，频率f＝eq\f(1,T)＝1.25Hz，故A对，D错；又可由图像读得Im＝4A，故B对；因为电流为非正弦式电流，故有效值I≠eq\f(Im,\r(2))＝2eq\r(2)A，C错。*：AB2．一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*面开始计时，当t＝eq\f(1,12)T时，线圈中感应电动势的瞬时值为2V，则此交变电流的有效值为(　　)A．2eq\r(2)V　　　　　　　　B．2VC.eq\r(2)VD.eq\f(\r(2),2)V解析：先用代入法求出感应电动势的最大值：由e＝Emsinωt得2V＝Emsin(eq\f(2π,T)×eq\f(T,12))，由此得Em＝4V，因此有效值为2eq\r(2)V。选项A正确。*：A3．如图2所示的*、乙两图分别表示两个交流电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的(　　)INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\模板处理工具最新版v1.02\\542.TIF"\*MERGEFORMAT图2A．有效值B．频率C．最大值D．均不一样解析：由图像可知，两个交变电压最大值均为2V，周期均为0.4s，可知B、C正确。题图*中电压有效值U*＝eq\f(Um,\r(2))，题图乙中电压有效值U乙＝Um，故A错。*：BC4．某交变电流的电压为u＝6eq\r(2)sin314tV，则下列说法错误的是(　　)A．用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为0.02sB．把耐压值为6V的电容器接在此电源上会被击穿C．此电压最大值为6eq\r(2)VD．t＝eq\f(1,300)s时，交流电压的瞬时值为3V解析：由公式u＝6eq\r(2)sin314t知，ω＝314rad/s，故周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，A正确。耐压值6V＜最大值6eq\r(2)V，故电容会被击穿，B正确。当t＝eq\f(1,300)s时，u＝6eq\r(2)sineq\f(π,3)V＝6eq\r(2)×eq\f(\r(3),2)V＝3eq\r(6)V，故D错，C正确。*：D5.如图3所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动。t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则(　　)A．t＝0时刻线圈中的感应电动势为零B．1s内电路中的电流方向改变eq\f(ω,π)次C．滑片P向下滑动时，电压表的读数不变D．滑片P向下滑动时，电流表的读数不变图3解析：如题图所示位置，t＝0，线圈的感应电动势为零，A正确；由T＝eq\f(2π,ω)，得f＝eq\f(ω,2π)，故1s内电路中电流方向改变的次数为2f＝eq\f(ω,π)，B正确；由电压表的示数U＝eq\f(E,r＋R)·R＝eq\f(E,I＋\f(r,R))可知，滑片P向下滑动，电阻R增大，电压表示数U增大，而电表数示数I＝eq\f(E,r＋R)变小，C、D均错误。*：AB6．将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源的电动势随时间变化的规律如图4所示。下列说法正确的是(　　)INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\模板处理工具最新版v1.02\\544.TIF"\*MERGEFORMAT图4A．电路中交变电流的频率为0.25HzB．通过电阻的电流为eq\r(2)AC．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：由题图可知，该交变电流的周期为T＝4×10－2s，故频率为f＝eq\f(1,T)＝25Hz；通过电阻的电流最大值为Im＝eq\f(Em,R)＝1A，有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707A，电阻消耗的电功率为P＝I2R＝2.5W。交流电压表测得的应为电阻两端的有效电压U＝IR＝eq\f(5\r(2),2)V＝3.5V。*：C7．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图5*所示。已知发电机线圈内阻为5.0Ω，则外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图5乙所示，则(　　)INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\模板处理工具最新版v1.02\\545.TIF"\*MERGEFORMAT图5A．电压表V的示数为220VB．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484WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J解析：由电动势的图像知，其最大值为220eq\r(2)V，故有效值为220V，电压表测量灯泡两端电压U＝209V，A错；交流电的周期T＝0.02s，方向每秒改变100次，B错；灯泡消耗的功率P＝I2R＝(eq\f(220,95＋5))2×95W＝459.8W，C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热Q＝I2rt＝(eq\f(220,95＋5))2×5×1J＝24.2J，D对。*：D8.如图6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像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线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t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零图6B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流a的有效值为5eq\r(2)VD．交流b的最大值为5V解析：在题图中t＝0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*面，选项A错误；先后两次的周期之比为2∶3，频率之比为3∶2，转速之比为3∶2，选项B正确；由图可知交流a的最大值为10V，所以a的有效值为eq\f(10,\r(2))V＝5eq\r(2)V，选项C正确；交流a的电动势的最大值为Em1＝nBSω1＝10V，交流b的电动势的最大值为Em2＝nBSω2，又ω1∶ω2＝3∶2，所以Em2＝eq\f(20,3)V，选项D错误。*：BC9.如图7所示的电流i通过一个R＝1Ω的电阻，它不是恒定电流。INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\模板处理工具最新版v1.02\\547.TIF"\*MERGEFORMAT图7(1)计算通电1s内电阻R中产生的热量？(2)计算该交流电的有效值。解析：(1)电流i在1s内产生的热量Q＝2Ieq\o\al(2,1)Rt1＋2Ieq\o\al(2,2)Rt2＝2×12×1×0.2J＋2×22×1×0.3J＝2.8J(2)由I2Rt＝Q得电流I＝eq\r(\f(Q,Rt))＝eq\r(\f(2.8,1×1))A＝1.67A，即该交变电流的有效值为1.67A。*：(1)2.8J　(2)1.67A10．在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n＝100匝，边长为20cm，电阻为10Ω，转动频率f＝50Hz，磁场的磁感应强度为0.5T，求：(1)外力驱动线圈转动的功率。(2)转至线圈平面与中*面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小。(3)在线圈由中*面转至与中*面成30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量。解析：(1)线圈中交变电动势的最大值Em＝nBSω＝100×0.5×(0.2)2×2π×50V≈628V。交变电动势的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝314eq\r(2)V。外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等。即P外＝eq\f(E2,R)＝eq\f(314\r(2)2,10)W≈1.97×104W。(2)线圈转到与中*面成30°角时，其电动势的瞬时值e＝Emsin30°＝314V，交变电流的瞬时值i＝eq\f(e,R)＝eq\f(314,10)A＝31.4A。(3)在线圈从中*面转过30°角的过程中，线圈中的平均感应电动势eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，平均感应电流eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)＝neq\f(ΔΦ,R·Δt)，通过导体横截面的电荷量为q，则q＝eq\x\to(I)Δt＝neq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(nBl21－cos30°,R)＝eq\f(100×0.5×0.22×1－0.866,10)C≈0.027C。*：(1)1.97×104W　(2)314V　31.4A　(3)0.027C