【物理】2020届一轮复习人教版 描述交变电流的物理量 课时作业 5页

‎2020届一轮复习人教版 描述交变电流的物理量 课时作业 一、单项选择题 ‎1．下列关于交流电的几种说法中，正确的是(　　)‎ A．交流电气设备上所标的电压、电流值是峰值 B．交流电流表和交流电压表测得的值是瞬时值 C．跟交流有相同热效应的直流的值是交流的有效值 D．跟直流有相同热效应的交流的值是交流的有效值 解析：选C　交流电气设备上所标的电压、电流值都是交流电的有效值，A选项错误；交流电流表和交流电压表测的值是有效值，B选项错误；根据有效值的定义，可知C选项正确，D选项错误。‎ ‎2．下列说法中正确的是(　　)‎ A．交变电流在一个周期内电流方向改变两次 B．交变电流的有效值总是最大值的 C．因为有效值表示交变电流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同 D．若正弦式交变电流的最大值是10 A，则它的最小值是－10 A 解析：选A　产生交变电流的线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面。对于正弦式交变电流，其有效值是最大值的，而对于其他的交变电流不一定有这样的关系。交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同。交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，正弦式交变电流的最小值为零。综上所述，A正确。‎ ‎3．在如图所示的电路中，已知交流电源电压u＝200sin 10πt V，电阻R＝10 Ω，则电流表和电压表读数分别为(　　)‎ A．14.1 A,200 V B．14.1 A,141 V C．2 A,200 V D．2 A,141 V 解析：选B　由表达式可读得电压最大值Um＝200 V，在交流电路中电流表和电压表测量的是交流电的有效值，所以电压表的示数为U＝ V＝141 V，电流表的示数为I＝＝ A≈14.1 A。B正确。‎ ‎4．一个多匝闭合矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电的电动势e随时间变化的表达式为e＝100sin 50 πt V，则下列判断正确的是(　　)‎ A．通过该矩形线圈磁通量的最大值为100 Wb B．该交变电流电动势的有效值是70.7 V C．通过该矩形线圈磁通量变化率的最大值为100 Wb/s D．1 s内该交流电电流的方向变化100次 解析：选B　由表达式可知ω＝50π rad/s，NBSω＝100 V，由于不知道N，所以无法求出该矩形线圈的最大值，A项错误；感应电动势的最大值为100 V，根据法拉第电磁感应定律E＝n 可知，磁通量的变化率并不等于电动势，还与线圈匝数有关，C项错误；交变电流电动势的有效值E＝≈70.7 V，B项正确；该交流电的频率是25 Hz，故1 s内交流电电流的方向变化50次，D项错误。‎ ‎5．下列说法正确的是(　　)‎ A．用交流电压表测量电压时，指针来回摆动 B．用电器上所标电压值是交流电的最大值 C．如果交流电的最大值是5 A，则最小值为－5 A D．一周期内交流电的方向改变两次 解析：选D　交流电压表测的是有效值，测量交流电压时指针不摆动，选项A错误；用电器上所标电压值是变流电的有效值，选项B错误；如果交流电的最大值是5 A，则最小值为0，选项C错误；产生交流电的线圈转过中性面一次，感应电流方向要改变一次，则线圈转一周，感应电流方向改变两次，选项D正确。‎ ‎6．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T。从中性面开始计时，当t＝T时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为(　　)‎ A．2 V B．2 V C. V D. V 解析：选A　先用代入法求出感应电动势的最大值：由e＝Em sin ωt得2 V＝Emsin(×)V，由此得Em＝4 V，因此有效值为2 V。选项A正确。‎ ‎7.将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz B．通过电阻的电流为 A C．电阻消耗的电功率为2.5 W D．用交流电压表测得电阻两端的电压为5 V 解析：选C　由题图可知，该交变电流的周期为T＝4×10－2 s，故频率为f＝＝25 Hz；通过电阻的电流最大值为Im＝＝1 A，有效值I＝≈0.707 A，电阻消耗的电功率为P＝I2R＝2.5 W。交流电压表测得的是电阻两端电压的有效值U＝IR＝ V≈3.5 V。C正确。‎ 二、多项选择题 ‎8.阻值为10 Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上。以下说法中正确的是(　　)‎ A．电压的有效值为10 V B．通过电阻的电流有效值为 A C．电阻消耗的电功率为5 W D．电阻每秒钟产生的热量为10 J 解析：选BC　根据题图可知电压最大值为Um＝10 V，有效值为U＝ V，电流有效值为I＝＝ A，电阻消耗的电功率为P＝I2R＝()2×10 W＝5 W，每秒钟产生的热量为Q＝Pt＝5 J。B、C正确。‎ ‎9．正弦式交变电源与电阻R、交流电压表按如图甲所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V，如图乙是交变电源输出电压U随时间t变化的图象，则(　　)‎ A．通过R的电流IR随时间t变化的规律是 IR＝cos 100πt A B．通过R的电流IR随时间t变化的规律是 IR＝cos 50πt A C．R两端的电压UR随时间t变化的规律是 UR＝10cos 100πt V D．R两端的电压UR随时间t变化的规律是 UR＝5cos 50πt V 解析：选AC　交流电压表测的是有效值 U＝10 V，电压的最大值Um＝10 V 。由题图乙可得电阻R两端交流电压的瞬时值UR＝10cos 100πt V，通过R上的电流有效值I＝＝ A＝1 A，则最大值Im＝ A，其瞬时值为IR＝cos 100πt A。故A、C正确。‎ ‎10．如图所示，交流发电机的矩形线圈边长ab＝cd＝0.4 m，ad＝bc＝0.2 m，线圈匝数N＝100，电阻r＝1 Ω，线圈在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R＝9 Ω，以图示时刻开始计时，则(　　)‎ A．电动势瞬时值为160πsin 100πt V B．t＝0时线圈中磁通量变化率最大 C．t＝ s时线圈中感应电动势最大 D．交变电流的有效值是8π A 解析：选BCD　电动势的瞬时值e＝NBS ωcos ωt＝100×0.2×0.4×0.2×100πcos 100πt V＝160πcos 100πt V，A错误；图示时刻即t＝0时，Φ＝0，但最大，B正确；t＝ s时，e＝Em，C正确；交变电流的有效值是8 π A，D正确。‎ 三、非选择题 ‎11．一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈的匝数N＝100，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图甲所示，发电机线圈的电阻r＝5 Ω，外电路电阻R＝95 Ω。求串联在外电路中的交流电流表的读数。‎ 解析：感应电动势的最大值：Em＝NBSω＝NΦmω 设线圈在磁场中转动的周期为T，则有ω＝ 根据欧姆定律，电路中的电流的最大值为：‎ Im＝ 有效值为I＝Im 由题中给定的Φt图象可得：‎ Φm＝1.0×10－2 Wb，T＝3.14×10－2 s 解以上各式，并代入数据，得I≈1.41 A。‎ 答案：1.41 A ‎12.如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r＝3 Ω、面积S＝0.02 m2的半圆形单匝导线框可绕OO′轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B＝‎ T。若线框以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V,12 W”的小灯泡供电，则：‎ ‎(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？‎ ‎(3)由已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？‎ 解析：(1)线框转动时产生感应电动势的最大值 Em＝BSω＝×0.02×100π V＝10 V 因线框转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式 e＝Emcos ωt＝10cos 100πt V。‎ ‎(2)线框转过90°的过程中，产生的平均感应电动势 ＝。‎ 流过导线横截面的电荷量q＝·Δt＝，‎ 又灯泡电阻R＝＝ Ω＝3 Ω。‎ 故q＝＝ C＝ C，与线框转动的快慢无关。‎ ‎(3)线框产生的感应电动势的有效值E＝＝10 V，灯泡两端电压U＝R＝5 V。‎ 因U＜6 V，‎ 故灯泡不能正常发光。‎ 其实际功率P＝＝ W＝ W。‎ 答案：(1)e＝10cos 100πt V　(2) C　无关 ‎(3)不能　 W