人教版選修32 5.2描述交變電流的物理量 課時(shí)作業(yè).doc

5.2描述交變電流的物理量同步練習(xí)一.單選題1.1.下列關(guān)于交流電路的說(shuō)法錯(cuò)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(xiǎn)絲的熔斷電流為電流的最大值【答案】d【解析】a項(xiàng)：電容器的擊穿電壓為交流電壓瞬時(shí)值的最大值，故a正確；b項(xiàng)：電路中電壓表、電流表的示數(shù)均為有效值，故b正確；c項(xiàng)：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(xiàng)：電路中保險(xiǎn)絲的熔斷電流要考慮電流的熱效應(yīng)，為電流的有效值，故d錯(cuò)誤。點(diǎn)晴：使用交變電流的電氣設(shè)備上所標(biāo)的電壓、電流值均是有效值，交流電流表和交流電壓表測(cè)得的值也是電路中的有效值，電容器的擊穿電壓為瞬時(shí)值的最大值，有效值的定義：取一個(gè)周期時(shí)間，將交流與直流分別通過(guò)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(tái)家用電冰箱的銘牌上標(biāo)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(xiǎn)絲的熔斷電流，銘牌上標(biāo)有“220v，100w”，都是有效值，故c正確，abd錯(cuò)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(gè)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(cuò)誤。由圖可知，該交流電的最大值為10a故c錯(cuò)誤；該交流電的電流值的最大值為10a，所以有效值：，選項(xiàng)d錯(cuò)誤；故選a。【點(diǎn)睛】該題考查了有關(guān)交流電描述的基礎(chǔ)知識(shí)，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(shí)正確書(shū)寫(xiě)交流電的表達(dá)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(shuō)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(shí)值表達(dá)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?lái)的【答案】c【解析】試題分析：由于兩圖中表示的電流方向都隨時(shí)間變化，因此都為交流電，故a錯(cuò)誤；由于對(duì)應(yīng)相同時(shí)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(cuò)誤；從圖1可知，,所以圖1電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為，故c正確；交流電的頻率和變壓器無(wú)關(guān)，d錯(cuò)誤；故選c考點(diǎn)：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(diǎn)評(píng)：本題比較全面的涉及了關(guān)于交流電的物理知識(shí)，重點(diǎn)是交流電的描述和對(duì)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(wú)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(gè)周期最大值為，另半個(gè)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(jī)線圈共n匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸，線圈繞勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0，因此對(duì)單匝矩形線圈總電動(dòng)勢(shì)最大值為2e0，又因?yàn)榘l(fā)電機(jī)線圈共n匝，所以發(fā)電機(jī)線圈中總電動(dòng)勢(shì)最大值為2ne0，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，在不計(jì)線圈內(nèi)阻時(shí)，輸出電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，即其峰值為2ne0，故選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；又由題意可知，若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)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(xiàng)c錯(cuò)誤；選項(xiàng)d正確?！究键c(diǎn)定位】對(duì)正弦式交變電流的產(chǎn)生原理的理解，以及其四值運(yùn)算、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用?！久麕燑c(diǎn)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(dǎo)該交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。【方法技巧】（1）高三復(fù)習(xí)要能不忘回歸教材，千萬(wàn)不能“舍本求源”，一味做、復(fù)習(xí)課本以外的內(nèi)容。（2）根據(jù)題圖分析對(duì)ab邊、cd邊而言，它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向雖然相反，但對(duì)單匝線圈，ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，又因?yàn)橛衝匝線圈，因此總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值應(yīng)累加，另外要能熟記有效值的計(jì)算方法?！疽?guī)律總結(jié)】對(duì)正弦式交變電流，峰值為其有效值的倍，另在進(jìn)行四值運(yùn)算時(shí)，要注意量與量之間、四值之間的對(duì)應(yīng)。視頻7.7.如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)，匝數(shù)為n，線圈的總電阻為r，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，線圈兩端通過(guò)電刷e、f與阻值為r的定值電阻連接，從線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則a. 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為b. 線圈值感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為c. 經(jīng)過(guò)周期時(shí)間通過(guò)電阻r的電荷量為d. 此發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值：，故選項(xiàng)a錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式：，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤；線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值，電流的有效值，交流發(fā)電機(jī)的輸出功率即為電阻r的熱功率：，故選項(xiàng)d正確?？键c(diǎn)：正弦式電流的圖象和三角函數(shù)表達(dá)式【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道正弦式交流電峰值的表達(dá)式，以及知道峰值與有效值的關(guān)系，知道求解電荷量時(shí)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(zhǎng)為l，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，當(dāng)磁場(chǎng)以的變化率增強(qiáng)時(shí)，則a. 線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍cbdab. 線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)c. 線圈中a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)d. 線圈中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為【答案】ab【解析】a、磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿方向，故a正確； b、由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故b正確； c、acb段導(dǎo)線相當(dāng)于電源，電流沿a流向b，在電源內(nèi)部電流從低電勢(shì)點(diǎn)流向高電勢(shì)點(diǎn)，因此a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)，故c錯(cuò)誤； d、設(shè)導(dǎo)線總電阻為r，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，故d錯(cuò)誤。 點(diǎn)睛：由楞次定律可以判斷出感應(yīng)電流的方向，由法拉第電磁感應(yīng)定律可以求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由歐姆定律可以求出a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；熟練應(yīng)用楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律即可正確解題。9.9.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖中曲線a、b所示，則a. 兩次時(shí)刻線圈平面均與中性面重合b. 曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3：2c. 曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25h d. 曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10v【答案】abc【解析】【詳解】在t=0時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，此時(shí)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(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3：2，曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是15v，根據(jù)em=nbs得曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是10v，則有效值為；故d錯(cuò)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(jì)在軌道頂端連有一阻值為r的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于l、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道最低位置cd開(kāi)始，在拉力作用下以初速度向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至ab處，則該過(guò)程中（ ）a通過(guò)r的電流方向?yàn)橛蒩rb b通過(guò)r的電流方向?yàn)橛蒪racr上產(chǎn)生的熱量為d流過(guò)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(yùn)動(dòng)到ab處的過(guò)程中，穿過(guò)回路的磁通量減小，根據(jù)楞次定律判斷得知通過(guò)r的電流方向?yàn)橛蒪ra故a錯(cuò)誤，b正確金屬棒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，回路中產(chǎn)生正弦式交變電流，可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(guò)r的電量由公式：故d錯(cuò)誤故選bc。考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律；能量守恒定律【名師點(diǎn)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(dāng)于線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(fù)載電阻的阻值r11r0，v是理想電壓表，現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為r5r0，保持變壓器輸入電流不變，此時(shí)電壓表的讀數(shù)為5.0 v，則()a. 此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為34 vb. 此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24 vc. 原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為68 vd. 原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為48 v【答案】ad【解析】試題分析：現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為r=5r0，保持變壓器輸入電流不變，此時(shí)電壓表的讀數(shù)為50v，根據(jù)串并聯(lián)知識(shí)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(shí)原線圈兩端電壓的有效值u1=4u2=24v，所以此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為u1m=2434v，故a正確，b錯(cuò)誤；原來(lái)副線圈電路中固定電阻的阻值為r0，負(fù)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(lái)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(lái)的電壓有效值約為48v，故c錯(cuò)誤，d正確；故選ad?？键c(diǎn)：變壓器；交流電視頻12.12.如圖所示，一個(gè)100匝的矩形線圈abcd放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)只分布在bc的左側(cè)，線圈以bc為軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，圖中ad邊正垂直于紙面向外轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中接入一個(gè)啟輝電壓為50v的氖泡，已知角速度，線圈的兩條邊，磁感應(yīng)強(qiáng)度，則下列說(shuō)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(shí)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為em=nbs=50v，由于磁場(chǎng)有邊界，線圈只有半個(gè)周期在磁場(chǎng)中，則，得交流電壓的有效值u=25v，所以a錯(cuò)誤，b正確；線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為em=50v，而啟輝電壓為50v的氖泡，當(dāng)交流電壓大于等于50v時(shí)，氖泡即可發(fā)光，根據(jù)交流電壓瞬時(shí)表達(dá)式e=50sint，由此可知，一個(gè)周期內(nèi)，氖泡發(fā)光時(shí)間為四分之一周期，那么1s內(nèi)氖泡閃光的時(shí)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(gè)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。【點(diǎn)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(shí)值表達(dá)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(jì)算題13.13.如圖所示為簡(jiǎn)易交流發(fā)電機(jī)的模型，邊長(zhǎng)為0.1m的正方形線圈abcd在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(huà)了一匝線圈），線圈的總電阻為1，轉(zhuǎn)速為5r/s，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1t，外電路電阻r=9求：（1）從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)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(xiě)出電動(dòng)勢(shì)和電壓的瞬時(shí)表達(dá)式；電壓表測(cè)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為em=nbs=（v）發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)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(diǎn)晴：本題考查了有關(guān)交流電描述的基礎(chǔ)知識(shí)，要能根據(jù)題意寫(xiě)出瞬時(shí)值的表達(dá)式，知道有效值跟峰值的關(guān)系，線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦式交變電流而對(duì)于電表讀數(shù)由交變電的有效值來(lái)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(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b=t，線圈以角速度=100rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（1）若線圈經(jīng)圖示位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式；（2）求通過(guò)電阻r的電流有效值【答案】(1) (2) 【解析】（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為由于從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則瞬時(shí)值表達(dá)式為：（2）流過(guò)電阻r的最大電流通過(guò)電阻r的電流有效值。點(diǎn)睛：本題考查對(duì)交流發(fā)電機(jī)原理的理解能力，對(duì)于交流電表，顯示的是交流電的有效值，瞬時(shí)值表達(dá)式要注意計(jì)時(shí)起點(diǎn)，不同的計(jì)時(shí)起點(diǎn)表達(dá)式的初相位不同。15.15.交流發(fā)電機(jī)的原理如圖甲所示，閉合的矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞oo軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈中產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)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(yùn)動(dòng)，1min內(nèi)外界對(duì)線圈做的功