2019-2020學(xué)年高中物理 第5章 交變電流 課時(shí)作業(yè)8 2描述交變電流的物理量（含解析）新人教版選修3-2

課時(shí)作業(yè)(八)一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示，已知交流電源的電動(dòng)勢為e220sin100t(v)，電阻r2 200 ，則電路中交流電流表和電壓表的示數(shù)分別為()a0.1 a，220 vb0.1 a，220 vc0.1 a，220 v d0.1 a，220 v解析交流電流表、電壓表的讀數(shù)都為有效值，所以u(píng) v220 v，i a0.1 a，所以選d項(xiàng)答案d2一電阻接一直流電源，通過4 a的電流時(shí)熱功率為p，若換接一正弦交流電源，它的熱功率變?yōu)椋瑒t該交流電電流的最大值為()a4 a b6 ac2 a d4 a解析由pi2r得r，接交流電時(shí)，i2，2i216，i a，所以imi4 a應(yīng)選a項(xiàng)答案a3夏天空調(diào)器正常工作時(shí)，制冷狀態(tài)與送風(fēng)狀態(tài)交替運(yùn)行一空調(diào)器在不同工作狀態(tài)下電功率隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，此空調(diào)器運(yùn)轉(zhuǎn)1 h用電()a1.0度 b1.5度c2.0度 d2.5度解析由圖象知，電功率隨時(shí)間的變化周期為15 min，前5 min為0.5 kw，后10 min為2 kw.設(shè)電功率的有效值為p，周期為t，據(jù)有效值定義有p1p2pt將p10.5 kw，p22 kw代入，得p1.5 kw.此空調(diào)1 h用電wpt1.5度答案b4一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 ，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖乙所示，則()a電壓表的示數(shù)為220 vb電路中的電流方向每秒鐘改變50次c燈泡實(shí)際消耗的功率為484 wd發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 j解析由題圖甲知em220 v，則電源電動(dòng)勢有效值e220 v，i a2.2 a，電壓表示數(shù)亦即路端電壓有效值uir2.295 v209 v，a項(xiàng)錯(cuò)誤；線框每轉(zhuǎn)一圈，電流方向改變兩次，故每秒鐘電流方向改變n22次100次，b項(xiàng)錯(cuò)誤；由p燈ui，得p燈2092.2 w459.8 w，c項(xiàng)錯(cuò)誤；由qi2rt得：qr2.22512 j24.2 j，d項(xiàng)正確答案d5.將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長為l，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b、方向如圖的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路有額定功率為p的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計(jì)，燈泡的電阻應(yīng)為()a. b.c. d.解析根據(jù)最大感應(yīng)電動(dòng)勢emnbs可得，最大感應(yīng)電動(dòng)勢為embl22n，所以有效的電動(dòng)勢為ebl2n，由p可得，燈泡的電阻r，所以b項(xiàng)正確答案b6正弦交變電源與電阻r、交流電壓表按圖甲所示的方式連接，r10 ，交流電壓表的示數(shù)是10 v，圖乙是交變電源輸出電壓u隨時(shí)間t變化的圖象，則()a通過r的電流ir隨時(shí)間t變化的規(guī)律是ircos100t(a)b通過r的電流ir隨時(shí)間t變化的規(guī)律是ircos50t(a)cr兩端的電壓ur隨時(shí)間t變化的規(guī)律是ur5cos100t(v)dr兩端的電壓ur隨時(shí)間t變化的規(guī)律是ur5cos50t(v)解析交流電壓表測的是有效值u10 v，電壓的最大值um10 v由圖象可得電阻r兩端交流電壓的瞬時(shí)值ur10cos100t(v)，通過r上的電流有效值i a1 a，則最大值im a，其瞬時(shí)值為ircos100t(a)答案a7一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為t.從中性面開始計(jì)時(shí)，當(dāng)tt時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為2 v，則此交變電流的有效值為()a2 v b2 vc. v d. v解析先用代入法求出感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值：由eemsint，得2 vemsin，由此得em4 v，因此有效值為2 v，a項(xiàng)正確答案a二、不定項(xiàng)選擇題8(2017天津)在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過該線圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變化設(shè)線圈總電阻為2 ，則()at0時(shí)，線圈平面平行于磁感線bt1 s時(shí)，線圈中的電流改變方向ct1.5 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢最大d一個(gè)周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為82 j解析根據(jù)圖象可知，在t0時(shí)穿過線圈平面的磁通量為零，所以線圈平面平行于磁感線，故a項(xiàng)正確；t圖象的斜率為，即表示磁通量的變化率，在0.5 s1.5 s之間，“斜率方向“不變，表示的感應(yīng)電動(dòng)勢方向不變，則電流方向不變，故b項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得en，所以在t1.5 s時(shí)，斜率為零，則感應(yīng)電動(dòng)勢為零，故c項(xiàng)錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為emnbsnm1000.04 v4 v，有效值e2 v，根據(jù)焦耳定律可得一個(gè)周期產(chǎn)生的熱為qt2 j82 j，故d項(xiàng)正確答案ad9.阻值為10 的電阻接到電壓波形如圖所示的交流電源上以下說法中正確的是()a電壓的有效值為10 vb通過電阻的電流有效值為 ac電阻消耗的電功率為5 wd電阻每秒鐘產(chǎn)生的熱量為10 j解析根據(jù)圖象可知電壓最大值為um10 v，有效值為u v，電流有效值為i a，電阻消耗的電功率為pi2r10 w5 w每秒鐘產(chǎn)生的熱量為qpt5 j.答案bc10甲、乙兩電爐的電阻值相等，把甲和乙兩電爐分別接到如圖(a)和(b)所示的方形波交變電壓和正弦波交變電壓下，兩種電壓的周期和峰值相等，則()a用電壓表測量甲電爐兩端電壓大b用電壓表測量甲、乙兩電爐兩端電壓一樣大c兩電爐消耗的電功率之比p甲p乙21d兩電爐消耗的電功率之比p甲p乙11解析電壓表測量值為有效值，(a)中有效值為u0，(b)中有效值為，a項(xiàng)正確；由p，可知p甲p乙21，故c項(xiàng)正確答案ac11如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法正確的是()a在圖中t0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零b線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32c正弦交流電a的瞬時(shí)值為u10sin5t(v)d正弦交流電b的最大值為 v解析t0時(shí)刻兩個(gè)正弦交流電的感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值均為零，線圈都與磁場垂直，穿過線圈的磁通量都最大故a項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖讀出兩電流周期之比為tatb0.4 s0.6 s23，而t，則線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32，故b項(xiàng)正確；正弦交流電a的瞬時(shí)值為uumsint10sint v10sin5t(v)，故c項(xiàng)正確；根據(jù)電動(dòng)勢最大值公式emnbsnbs，得到兩電動(dòng)勢最大值之比為emaembtbta32，ema10 v，則得到正弦交流電b的最大值為emb v，故d項(xiàng)正確故選b、c、d三項(xiàng)答案bcd三、計(jì)算及論述題12.交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為s，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，線圈內(nèi)電阻為r，外電路電阻為r.當(dāng)線圈由圖中實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90到達(dá)虛線位置過程中，求：(1)通過r的電荷量q為多少？(2)r上產(chǎn)生電熱qr為多少？(3)外力做的功w為多少？解析(1)按照電流的定義iq/t，計(jì)算電荷量q應(yīng)該用電流的平均值：即qit，而i，q，這里電流和電動(dòng)勢都必須要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬時(shí)值(2)求電熱應(yīng)該用有效值，先求總電熱q，再按照內(nèi)外電阻之比求r上產(chǎn)生的電熱qr.qi2(rr)t，qrq.這里的電流必須要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬時(shí)值(3)根據(jù)能量守恒，外力做功的過程是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化的過程，電流通過電阻，又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即放出電熱因此wq.要善于用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來分析功和能答案(1)(2)(3)13如圖所示，兩平行導(dǎo)軌與水平面間的傾角為37，電阻不計(jì)，間距l(xiāng)0.3 m，長度足夠長，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度b1 t，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中導(dǎo)軌兩端各接一個(gè)阻值為r02 電阻，另一橫跨在導(dǎo)軌間的金屬棒質(zhì)量m1 kg，電阻r2 ，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，當(dāng)金屬棒以平行于導(dǎo)軌的向上初速度v010 m/s上滑，直至上升到最高點(diǎn)過程中，通過上端電阻電量q0.1 c(g取10 m/s2)，求上端電阻r0產(chǎn)生的焦耳熱？解析設(shè)棒沿斜面能上升的最大距離為s，磁感應(yīng)強(qiáng)度b垂直斜面向上，則等效電路和導(dǎo)體棒受力分析分別如圖(1)、(2)所示由圖可知，在棒上升過程