2019届高中物理第五章交变电流5.1习题课交变电流的产生及描述检测（含解析）新人教版 6页

习题课:交变电流的产生及描述一、A组(20分钟)1.某正弦式交变电流i随时间t变化的图象如图所示。由图可知(　　)A.电流的最大值为10AB.电流的有效值为10AC.该交变电流的周期为0.03sD.该交变电流的频率为0.02Hz解析:由题图知此交变电流的最大值为10A,则有效值为I=A=10A;周期为0.02s,则频率为f==50Hz。答案:B2.如图所示,在水平方向的匀强磁场中,有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动。在线框由水平位置以角速度ω匀速转过90°的过程中,穿过线框面的最大磁通量为Φ,已知导线框的电阻为R,则下列说法中正确的是(　　)A.导线框转到如图所示的位置时电流的方向将发生改变B.导线框转到如图所示的位置时电流的方向为badcC.以图中位置作为计时起点,该导线框产生感应电动势的瞬时值表达式为e=ΦωsinωtD.以图中位置作为计时起点,该导线框产生感应电动势的瞬时值表达式为e=Φωcosωt答案:D3.面积均为S的两个电阻相同的线圈,分别放在如图甲、乙所示的磁场中,甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO'轴匀速转动,乙图中磁场变化规律为B=B0cost,从图示位置开始计时,则(　　)nA.两线圈的磁通量变化规律相同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(t>T),两线圈产生的热量不同D.从此时刻起,经过时间,通过两线圈横截面的电荷量不同解析:甲图中磁通量的变化规律为Φ甲=B0Scost,乙图中磁通量的变化规律为Φ乙=B0Scost。由于两线圈的磁通量变化规律相同,则两线圈中感应电动势的变化规律相同,达到最大值的时刻也相同,有效值E也相同,又因两线圈电阻相同,所以Q=t也相同,经过时间,通过两线圈横截面的电荷量q=也相同,故A正确。答案:A4.(多选)如图所示,A、B两输电线间的电压是u=200sin100πtV,输电线电阻不计,把电阻R=50Ω的用电器接在A、B两输电线上,下列说法正确的是(　　)A.电流表示数为4AB.电压表示数为200VC.通过R的电流方向每秒改变50次D.用电器消耗的电功率为1.6kW解析:由u=200sin100πtV可知,电压最大值Um=200V,角速度ω=100πrad/s,所以电压的有效值U==200V,周期T==0.02s,频率f==50Hz,由欧姆定律得I=A=4A,所以A、B两项正确;一周期内电流方向改变两次,而f=50Hz,则1s内电流方向改变100次,C项错误;电功率P=IU=4×200W=800W,所以D项错误。答案:AB5.标有“220V　0.5μF”字样的电容器能接入下列选项中哪个电路中使用(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.220sin100πtVB.220V的照明电路中C.380sin100πtVD.380V的照明电路中答案:An6.导学号95814062电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示的方式连接,R1=10Ω,R2=20Ω。闭合开关S后,通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示,则(　　)A.通过R1的电流有效值是1.2AB.R1两端的电压有效值是6VC.通过R2的电流最大值是1.2AD.R2两端的电压最大值是6V答案:B7.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动,角速度ω=2πrad/s,外电路电阻R=4Ω,求:(保留三位有效数字)(1)转动过程中感应电动势的最大值。(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势。(3)交流电压表的示数。(4)周期内通过电阻R的电荷量为多少。解析:(1)感应电动势的最大值Em=nBSω=100×0.5×0.12×2πV≈3.14V。(2)转过60°时的瞬时感应电动势e=Emcos60°=3.14×0.5V=1.57V。(3)电压表示数为外电压的有效值Em·×3.14×V≈1.78V。(4)周期内通过电阻R的电荷量q=C≈0.0866C。答案:(1)3.14V　(2)1.57V　(3)1.78V　(4)0.0866C二、B组(15分钟)n1.导学号95814063(多选)如图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中甲电压按正弦规律变化。下列说法正确的是(　　)A.甲表示交变电流,乙表示直流电B.两种电压的有效值相等C.甲电压的瞬时值表达式为u=311sin100πtVD.甲交变电流的有效值比乙交变电流的有效值大解析:题图中两交变电流的大小和方向都随时间变化,在t轴的上方为正,下方为负,A错。有效值E=只对正弦式交变电流适用,将两个图象叠放在一起,可以看出两个交变电流的最大值相等,甲对应的有效值大,所以B错,D对。由题图甲可知C对。答案:CD2.如图所示电路,电阻R1与电阻R2值相同,都为R,和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A、B间加一正弦式交变电流u=20sin100πtV,则加在R2上的电压有效值为(　　)A.10VB.20VC.15VD.5V解析:由二极管的单向导电性可知,若二极管导通,加在R2上的电压波形为半个周期,最大值为20V,若二极管截止,R1、R2串联,则R2上的电压半个周期最大值为10V。由有效值的定义可得加在R2上的电压有效值为5V,选项D正确。答案:D3.一矩形金属线圈共10匝,绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示,下列说法中正确的是(　　)nA.此交变电流的频率为0.2HzB.此感应电动势的有效值为1VC.t=0.1s时,线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动过程中,穿过线圈的最大磁通量为Wb解析:由题图可知,此交变电流的周期T=0.2s,频率f==5Hz,A错。E=V,B错。t=0.1s时,电动势为0,线圈平面与磁感线垂直,C错。因Em=nBSω,其中n=10,ω==10πrad/s,故Φm=BS=Wb,D正确。答案:D4.(多选)如图所示,单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,以恒定的角速度ω绕ab边转动,磁场方向垂直于纸面向里,线圈所围面积为S,线圈导线的总电阻为R。t=0时刻线圈平面与纸面重合。则(　　)A.t时刻线圈中电流的瞬时值表达式为i=cosωtB.线圈中电流的有效值为I=C.线圈中电流的有效值为I=D.线圈消耗的电功率为P=解析:回路中感应电动势的最大值Em=BSω,电流的最大值Im=,t=0时刻线圈位于中性面,故电流的瞬时值表达式i=sinωt。线圈中电流的有效值I=,P=I2R=,故A、B错误,C、D正确。答案:CD5.导学号95814064n如图所示,在匀强磁场中有一个“π”形导线框可绕AB轴转动,已知匀强磁场的磁感应强度B=T,线框的CD边长为20cm,CE、DF长均为10cm,转速为50r/s。若从图示位置开始计时:(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。(2)在e-t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图象。解析:(1)线框转动,开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置,在t时刻线框转过的角度为ωt,此时刻e=Bl1l2ωcosωt,即e=BSωcosωt,其中B=T,S=0.1×0.2m2=0.02m2,ω=2πn=2π×50rad/s=100πrad/s,故e=×0.02×100πcos(100πt)V,即e=10cos(100πt)V。(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图象如图所示。答案:(1)e=10cos(100πt)V　(2)见解析图