2017_2018学年高中物理第五章交变电流2描述交变电流的物理量课时训练新人教版选修3_22017.doc
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1、描述交变电流的物理量题组一有效值1.在我们的生活中所使用的电流一般以交变电流居多,关于交变电流下列说法正确的是()A.交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值B.用交流电流表和电压表测定的数值是交变电流的最大值C.给定的交变电流数值,在没有特别说明的情况下是指有效值D.保险丝的额定电流、电容器的耐压值是交变电流的有效值解析:各类交流用电器铭牌上所示的值、各类交流电表所测得的值均为有效值,给定交流值凡是没有说明的,所指的值以及保险丝的熔断电流等均为有效值,电容器的耐压值为最大值,故选项A、B、D错误,选项C正确。答案:C2.一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上,消耗电功率为
2、P;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为()A.5 VB.5 VC.10 VD.10 V解析:根据公式P=再结合交变电流的有效值定义,U效=知其有效值U效=5 V,根据正弦式交变电流有效值和最大值的关系知最大值为5 V=10 V,选项C正确。答案:C3.以下说法正确的是()A.交变电流的有效值就是它的平均值B.任何交变电流的有效值都是它最大值的C.如果交变电流接在电阻R上一个周期T内产生的热量为Q,那么该交变电流的电流有效值为D.以上说法均不正确解析:交变电流的有效值不同于它的平均值,选项A错误;只有正弦式交变电流的有效值是它最大值
3、的,选项B错误;根据有效值定义,交变电流接在电阻R上,Q=I2RT,I=,选项C错误。答案:D4.图甲为电热毯的电路示意图。电热丝接在u=311sin 100t (V)的电源上,电热毯被加热到一定温度后,通过装置P使输入电压变为图乙所示波形,从而进入保温状态。若电热丝电阻保持不变,此时交流电压表的读数是()A.110 VB.156 VC.220 VD.311 V解析:交流电压表的读数是交变电流的有效值,因此必须根据有效值的定义来计算。由有效值的定义可得 T=+0,解得U=110 V156 V。答案:B5.(多选题)如图所示,先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦
4、规律变化,如图甲所示;第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的,则以下说法正确的是()A.第一次灯泡两端的电压有效值是U0B.第二次灯泡两端的电压有效值是U0C.第一次和第二次灯泡的电功率之比是29D.第一次和第二次灯泡的电功率之比是15解析:第一次所加正弦交流电压的有效值U1=U0,选项A正确;设第二次所加交流电压的有效值为U2,则根据有效值的含义有T=,解得U2=U0,选项B错误;根据电功率的定义式P=可知,P1P2=15,选项C错误,选项D正确。答案:AD题组二描述交变电流的物理量6.下列关于交变电流的说法正确的是()A.若交变电流的峰值
5、为5 A,则它的最小值为-5 AB.用交流电流表测交变电流时,指针来回摆动C.我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz,故电流方向每秒改变100次D.正弦交变电流i=20sin 10t A的峰值为20 A,频率为100 Hz解析:电流的负值表示电流方向与原来方向相反,不表示大小,A项错误;交流电流表测交变电流时,指针不会来回摆动,B项错误;我国工农业生产和生活用的交变电流,周期为0.02 s,交流电方向一个周期改变两次,所以每秒改变100次,C项正确;由=2f得正弦交变电流i=20sin 10t A的频率为 5 Hz,D项错误。答案:C7.某交流发电机给灯泡供电,产生正弦式交变电流的图
6、象如图所示,下列说法中正确的是()A.交变电流的频率为0.02 HzB.交变电流的瞬时表达式为i=5cos 50t (A)C.在t=0.01 s时,穿过交流发电机线圈的磁通量最大D.若发电机线圈电阻为0.4 ,则其产生的热功率为5 W解析:由图象可知交变电流最大值为5 A,周期为2010-3 s=0.02 s,则其频率为50 Hz,转动角速度=100 rad/s,且t=0时,相位为,故电流的瞬时表达式为i=5sin(100t+)(A),所以选项A、B错误。当t=0.01 s 时,电流有最大值,线圈平面与磁感线方向平行,磁通量最小,选项C错误。故只有选项D正确。答案:D8.将硬导线中间一段折成不
7、封闭的正方形,每边长为l,它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动,转速为n,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为()A.B.C.D.解析:单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,将产生正弦式交变电流,则电动势的最大值Em=Bl2=2nBl2,其有效值E=,计算小灯泡的额定功率P要用其有效值,即P=。R=,故只有选项B正确。答案:B9.(多选题)面积为S的两个电阻相同的线圈,分别放在如图所示的磁场中,图甲中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO轴匀速转动,图乙中磁场变
8、化规律为B=B0cos,从图示位置开始计时,则()A.两线圈的磁通量变化率相同B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C.经相同的时间t(tT),两线圈产生的热量相同D.从此时刻起,经时间,流过两线圈横截面的电荷量相同解析:甲:甲=B0Scos t,乙:乙=BScos t=B0Scos t,故磁通量变化率相同,又E=,所以电动势变化规律也相同,故甲、乙两种情况电动势最大值出现时刻及有效值、平均值均同,两线圈电阻相同,Q=t也相同,经过时间,流过两线圈横截面的电荷量q=也相同,选项A、C、D正确。答案:ACD10.如图所示,匀强磁场B=0.50 T,一个匝数n=100的矩形线圈,边长ab=0.
9、20 m,bc=0.10 m,围绕着跟磁场方向垂直的对称轴OO以角速度=100 rad/s匀速转动。从线圈平面通过中性面时开始计时,求:(1)t=0,等时刻的瞬时电动势;(2)t由0到过程中的平均电动势。解析:(1)感应电动势的瞬时值表达式为e=nBSsin t=100sin 100t V则在各个时刻所对应的瞬时电动势分别为t=0,e=0t=,e=50 Vt=,e=50 Vt=,e=100 V。(2)0过程中感应电动势的平均值为=nnBS=200 V。答案:(1)0,50 V,50 V,100 V(2)200 V(建议用时:30分钟)1.(多选题)下列各种情况中所指的数值,哪些是交变电流的有效
10、值()A.交流电路中交流电压表所指示的数值B.家用电器(如电灯泡)上标明的额定电压值C.闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的某一边匀速转动过程中,转到线框平面与磁感线平行的位置时的感应电动势的数值D.电工工具上标明的耐压数值解析:如果没有特殊说明,交变电流的数值都是指交变电流的有效值,电工工具的耐压值应指交变电流的最大值,指它能承受的交变电流的最大值,选项A、B正确。答案:AB2.小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示。此线圈与一个R=10 的电阻构成闭合电路,不计电路的其他电阻。下列说法正确的是()A.交变电流的周期为0.12
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