人教版選修32 5.2描述交變電流的物理量 課時作業(yè).doc

5.2描述交變電流的物理量同步練習一.單選題1.1.下列關(guān)于交流電路的說法錯誤的是（ ）a. 電容器的擊穿電壓為交流電壓的最大值b. 電路中電流表的示數(shù)為電流的有效值c. 教室內(nèi)日光燈的額定電壓為電壓的有效值d. 電路中保險絲的熔斷電流為電流的最大值【答案】d【解析】a項：電容器的擊穿電壓為交流電壓瞬時值的最大值，故a正確；b項：電路中電壓表、電流表的示數(shù)均為有效值，故b正確；c項：教室內(nèi)日光燈的額定電壓為220v，是電壓的有效值，故c正確；d項：電路中保險絲的熔斷電流要考慮電流的熱效應，為電流的有效值，故d錯誤。點晴：使用交變電流的電氣設備上所標的電壓、電流值均是有效值，交流電流表和交流電壓表測得的值也是電路中的有效值，電容器的擊穿電壓為瞬時值的最大值，有效值的定義：取一個周期時間，將交流與直流分別通過相同的電阻，若產(chǎn)生的熱量相同，直流的電流值，即為此交流的有效值。2.2.一臺家用電冰箱的銘牌上標有“220v，100w”，這表明所用交變電壓的a. 峰值是380v b. 峰值是220v c. 有效值是220v d. 有效值是311v【答案】c【解析】交流電表的示數(shù)，保險絲的熔斷電流，銘牌上標有“220v，100w”，都是有效值，故c正確，abd錯誤。3.3.如圖是一正弦式交變電流的圖象，由此圖象可知這個交變電流的 . . . . .a. 頻率為50h b. 周期為50sc. 電流的最大值為d. 電流的有效值為【答案】a【解析】【詳解】由圖可知，t=0.02s，故f=50h ，故a正確，b錯誤。由圖可知，該交流電的最大值為10a故c錯誤；該交流電的電流值的最大值為10a，所以有效值：，選項d錯誤；故選a?！军c睛】該題考查了有關(guān)交流電描述的基礎知識，要根據(jù)交流電圖象正確求解最大值、有效值、周期、頻率、角速度等物理量，同時正確書寫交流電的表達式4.4.圖1、圖2分別表示兩種電壓的波形，其中圖1所示電壓按正弦規(guī)律變化下列說法正確的是（ ）a. 圖1表示交流電，圖2表示直流電b. 兩種電壓的有效值相等c. 圖1所示電壓的瞬時值表達式為u311sin100tvd. 圖1所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10：1的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼摹敬鸢浮縞【解析】試題分析：由于兩圖中表示的電流方向都隨時間變化，因此都為交流電，故a錯誤；由于對應相同時刻，圖1電壓比圖2電壓大，根據(jù)有效值的定義可知，圖1有效值要比圖2有效值大，故b錯誤；從圖1可知，,所以圖1電壓的瞬時值表達式為，故c正確；交流電的頻率和變壓器無關(guān)，d錯誤；故選c考點：交流的峰值、有效值以及它們的關(guān)系；變壓器的構(gòu)造和原理點評：本題比較全面的涉及了關(guān)于交流電的物理知識，重點是交流電的描述和對于有效值的理解視頻5.5.如圖所示電路，電阻與電阻阻值相同，都為r，和并聯(lián)的d為理想二極管正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大，在a、b間加一正弦交流電v，則加在上的電壓有效值為a. 10v b. 20v c. 15v d. v【答案】d【解析】加在上的電壓周期與正弦交流電的周期相等，但半個周期最大值為，另半個周期最大值為，所以根據(jù)可得，d正確。6.6.小型手搖發(fā)電機線圈共n匝，每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場視為勻強磁場，方向垂直于線圈中心軸，線圈繞勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢的最大值都為e0，不計線圈電阻，則發(fā)電機輸出電壓a. 峰值是 b. 峰值為2c. 有效值為 d. 有效值為【答案】d【解析】由題意可知，線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢的最大值都為e0，因此對單匝矩形線圈總電動勢最大值為2e0，又因為發(fā)電機線圈共n匝，所以發(fā)電機線圈中總電動勢最大值為2ne0，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，在不計線圈內(nèi)阻時，輸出電壓等于感應電動勢的大小，即其峰值為2ne0，故選項a、b錯誤；又由題意可知，若從圖示位置開始計時，發(fā)電機線圈中產(chǎn)生的感應電流為正弦式交變電流，由其有效值與峰值的關(guān)系可知，u，即u，故選項c錯誤；選項d正確?！究键c定位】對正弦式交變電流的產(chǎn)生原理的理解，以及其四值運算、閉合電路歐姆定律的應用?！久麕燑c睛】熟知并理解教材中正弦式交變電流的產(chǎn)生原理，能自己熟練推導該交變電流的瞬時值表達式。【方法技巧】（1）高三復習要能不忘回歸教材，千萬不能“舍本求源”，一味做、復習課本以外的內(nèi)容。（2）根據(jù)題圖分析對ab邊、cd邊而言，它們產(chǎn)生的感應電動勢方向雖然相反，但對單匝線圈，ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢方向相同，又因為有n匝線圈，因此總感應電動勢峰值應累加，另外要能熟記有效值的計算方法?！疽?guī)律總結(jié)】對正弦式交變電流，峰值為其有效值的倍，另在進行四值運算時，要注意量與量之間、四值之間的對應。視頻7.7.如圖所示為一交流發(fā)電機的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長，匝數(shù)為n，線圈的總電阻為r，線圈在磁感應強度為b的勻強磁場中繞垂直于磁場的勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，線圈兩端通過電刷e、f與阻值為r的定值電阻連接，從線圈經(jīng)過中性面開始計時，則a. 線圈中感應電動勢的最大值為b. 線圈值感應電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式為c. 經(jīng)過周期時間通過電阻r的電荷量為d. 此發(fā)動機在上述工作狀態(tài)下的輸出功率為【答案】d【解析】試題分析：線圈產(chǎn)生感應電動勢的最大值：，故選項a錯誤；感應電動勢隨時間變化的表達式：，故選項b錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律有：，故選項c錯誤；線圈中感應電動勢的有效值，電流的有效值，交流發(fā)電機的輸出功率即為電阻r的熱功率：，故選項d正確?？键c：正弦式電流的圖象和三角函數(shù)表達式【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵知道正弦式交流電峰值的表達式，以及知道峰值與有效值的關(guān)系，知道求解電荷量時要用平均值。二.多選題8.8.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線圈邊長為l，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強磁場中，如圖所示，當磁場以的變化率增強時，則a. 線圈中感應電流方向為acbdab. 線圈中產(chǎn)生的電動勢c. 線圈中a點電勢高于b點電勢d. 線圈中a、b兩點間的電勢差為【答案】ab【解析】a、磁感應強度增大，由楞次定律可知，感應電流沿方向，故a正確； b、由法拉第電磁感應定律可得，感應電動勢，故b正確； c、acb段導線相當于電源，電流沿a流向b，在電源內(nèi)部電流從低電勢點流向高電勢點，因此a點電勢低于b點電勢，故c錯誤； d、設導線總電阻為r，則a、b兩點間的電勢差，故d錯誤。 點睛：由楞次定律可以判斷出感應電流的方向，由法拉第電磁感應定律可以求出感應電動勢，由歐姆定律可以求出a、b兩點間的電勢差；熟練應用楞次定律、法拉第電磁感應定律、歐姆定律即可正確解題。9.9.如圖所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖中曲線a、b所示，則a. 兩次時刻線圈平面均與中性面重合b. 曲線a、b對應的線圈轉(zhuǎn)速之比為3：2c. 曲線a表示的交變電動勢頻率為25h d. 曲線b表示的交變電動勢有效值為10v【答案】abc【解析】【詳解】在t=0時刻，感應電動勢為零，此時線圈一定處在中性面上；故a正確；由圖可知，a的周期為410-2s；b的周期為610-2s，則由n=1/t可知，轉(zhuǎn)速與周期成反比，故轉(zhuǎn)速之比為：3：2；故b正確；曲線a的交變電流的頻率f=1/t=25h ；故c正確；曲線a、b對應的線圈轉(zhuǎn)速之比為3：2，曲線a表示的交變電動勢最大值是15v，根據(jù)em=nbs得曲線b表示的交變電動勢最大值是10v，則有效值為；故d錯誤；故選abc。10.10.如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為l，軌道電阻不計在軌道頂端連有一阻值為r的電阻，整個裝置處在一豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度為b現(xiàn)有一根長度稍大于l、電阻不計的金屬棒從軌道最低位置cd開始，在拉力作用下以初速度向右沿軌道做勻速圓周運動至ab處，則該過程中（ ）a通過r的電流方向為由arb b通過r的電流方向為由bracr上產(chǎn)生的熱量為d流過r的電量為【答案】bc【解析】試題分析：金屬棒從軌道最低位置cd運動到ab處的過程中，穿過回路的磁通量減小，根據(jù)楞次定律判斷得知通過r的電流方向為由bra故a錯誤，b正確金屬棒做勻速圓周運動，回路中產(chǎn)生正弦式交變電流，可得產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為em=blv0，有效值為，根據(jù)焦耳定律有：故c正確通過r的電量由公式：故d錯誤故選bc。考點：法拉第電磁感應定律；能量守恒定律【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵是判斷出回路中產(chǎn)生的是正弦式交變電流，相當于線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時單邊切割磁感線，要用有效值求解熱量，用平均值求解電量。11.11.如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為41，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為r0，負載電阻的阻值r11r0，v是理想電壓表，現(xiàn)將負載電阻的阻值減小為r5r0，保持變壓器輸入電流不變，此時電壓表的讀數(shù)為5.0 v，則()a. 此時原線圈兩端電壓的最大值約為34 vb. 此時原線圈兩端電壓的最大值約為24 vc. 原線圈兩端原來的電壓有效值約為68 vd. 原線圈兩端原來的電壓有效值約為48 v【答案】ad【解析】試題分析：現(xiàn)將負載電阻的阻值減小為r=5r0，保持變壓器輸入電流不變，此時電壓表的讀數(shù)為50v，根據(jù)串并聯(lián)知識和歐姆定律得副線圈電壓，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，此時原線圈兩端電壓的有效值u1=4u2=24v，所以此時原線圈兩端電壓的最大值約為u1m=2434v，故a正確，b錯誤；原來副線圈電路中固定電阻的阻值為r0，負載電阻的阻值r=11r0，由于保持變壓器輸入電流不變，所以輸出電流也不變，所以原來副線圈電壓，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，原線圈兩端原來的電壓有效值約為48v，故c錯誤，d正確；故選ad?？键c：變壓器；交流電視頻12.12.如圖所示，一個100匝的矩形線圈abcd放置在磁感應強度為b的有界勻強磁場中，磁場只分布在bc的左側(cè)，線圈以bc為軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動的角速度為，圖中ad邊正垂直于紙面向外轉(zhuǎn)動，電路中接入一個啟輝電壓為50v的氖泡，已知角速度，線圈的兩條邊，磁感應強度，則下列說法正確的是a. 該線圈產(chǎn)生交流電的有效值為50vb. 該線圈產(chǎn)生交流電的有效值為c. 1s內(nèi)氖泡閃光的時間為d. 1s內(nèi)氖泡閃光100次【答案】bcd【解析】【詳解】線圈產(chǎn)生感應電動勢的最大值為em=nbs=50v，由于磁場有邊界，線圈只有半個周期在磁場中，則，得交流電壓的有效值u=25v，所以a錯誤，b正確；線圈產(chǎn)生感應電動勢的最大值為em=50v，而啟輝電壓為50v的氖泡，當交流電壓大于等于50v時，氖泡即可發(fā)光，根據(jù)交流電壓瞬時表達式e=50sint，由此可知，一個周期內(nèi)，氖泡發(fā)光時間為四分之一周期，那么1s內(nèi)氖泡閃光的時間為0.25s，故c正確；由于角速度=100rad/s，因此周期t=0.02s，而在一個周期內(nèi)，氖泡發(fā)光次數(shù)為2次，那么1s內(nèi)氖泡閃光100次，故d正確；故選bcd?！军c睛】本題考查交流電的產(chǎn)生、掌握求解交流電的最大值，有效值，并知道交流電壓的瞬時值表達式，理解氖泡發(fā)光的電壓是交流電壓的最大值，還是有效值。三、計算題13.13.如圖所示為簡易交流發(fā)電機的模型，邊長為0.1m的正方形線圈abcd在水平勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸oo勻速旋轉(zhuǎn)，匝數(shù)為100（圖中只畫了一匝線圈），線圈的總電阻為1，轉(zhuǎn)速為5r/s，磁感應強度為0.1t，外電路電阻r=9求：（1）從圖示位置開始計時，寫出感應電動勢瞬時值表達式；（2）外電路電阻r兩端電壓的有效值【答案】(1) (2) 【解析】試題分析：先根據(jù)em=nbs求出最大值，再寫出電動勢和電壓的瞬時表達式；電壓表測量的是有效值，是電阻r上的電壓，根據(jù)閉合電路的歐姆定律即可求解。(1)轉(zhuǎn)速為5r/s，所以角速度為=2n=10rad/s感應電動勢的最大值為em=nbs=（v）發(fā)電機感應電動勢瞬時值表達式為e=nbssin（t）=sin（10t）v；(2) 電流最大值為 則電流有效值為 電阻r兩端的電壓有效值：。點晴：本題考查了有關(guān)交流電描述的基礎知識，要能根據(jù)題意寫出瞬時值的表達式，知道有效值跟峰值的關(guān)系，線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生正弦式交變電流而對于電表讀數(shù)由交變電的有效值來確定。14.14.如圖所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共200匝；線圈總電阻r=1，外接電阻r=9，勻強磁場的磁感應強度b=t，線圈以角速度=100rad/s勻速轉(zhuǎn)動（1）若線圈經(jīng)圖示位置時開始計時，寫出線圈中感應電動勢瞬時值的表達式；（2）求通過電阻r的電流有效值【答案】(1) (2) 【解析】（1）感應電動勢最大值為由于從中性面開始計時，則瞬時值表達式為：（2）流過電阻r的最大電流通過電阻r的電流有效值。點睛：本題考查對交流發(fā)電機原理的理解能力，對于交流電表，顯示的是交流電的有效值，瞬時值表達式要注意計時起點，不同的計時起點表達式的初相位不同。15.15.交流發(fā)電機的原理如圖甲所示，閉合的矩形線圈放在勻強磁場中，繞oo軸勻速轉(zhuǎn)動，在線圈中產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，已知線圈的電阻為r2.0，求：(1)線圈電阻上產(chǎn)生的電熱功率是多少；(2)保持線圈勻速運動，1min內(nèi)外界對線圈做的功