【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(1) 8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、选择题 ‎1．(多选)关于交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是(　　)‎ A．交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期的一半 B．1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率 C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍 D．50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s 答案　AC 解析　根据周期的定义知选项A正确，选项B错误。因为在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期。交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的2倍，所以选项C正确。由T＝＝ s＝0.02 s，知选项D错误。‎ ‎2．(多选)一个矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n r/s，则(　　)‎ A．线框交变电动势的峰值为nπBS B．线框交变电动势的有效值为nπBS C．从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBS D．感应电动势瞬时值为e＝2nπBSsin2nπt 答案　BD 解析　因为ω＝2πn，所以Em＝BSω＝2πnBS，所以A错误；E＝＝nπBS，B正确；因为T＝＝，所以＝＝＝＝4nBS，C错误；感应电动势瞬时值为e＝Emsinωt＝2πnBSsin2πnt，D正确。‎ ‎3.‎ ‎(多选)矩形线框在匀强磁场内匀速转动的过程中，线框输出的交流电电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是(　　)‎ A．交流电电压的有效值为36 V B．交流电电压的最大值为36 V，频率为0.25 Hz C．2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大 D．1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快 答案　BC 解析　由图象可知，交流电电压的最大值为36 V，有效值为36 V，周期T＝4 s，则频率f＝＝0.25 Hz，故A错误，B正确；1 s末交流电电压达到最大值，线框平面应与磁场平行，故D错误；2 s末交流电电压为零，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，故C正确。‎ ‎4.‎ 交流发电机线圈电阻r＝1 Ω，用电器电阻R＝9 Ω，电压表示数为9 V，如图所示，那么该交流发电机(　　)‎ A．电动势的峰值为10 V B．电动势的有效值为9 V C．交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 V D．交流发电机线圈自中性面转过90°的过程中的平均感应电动势为 V 答案　D 解析　电压表示数等于路端电压，电路中的电流为I＝＝ A＝1 A，电动势的有效值为：E＝I(R＋r)＝1×(1＋9) V＝10 V，所以电动势的最大值为Em＝E＝10‎ eq (2) V，故A、B错误；线圈通过中性面时Φ最大，但＝0，故e＝0，C错误；线圈从中性面转过90°过程中，ΔΦ＝BS，Δt＝＝，则＝n＝，由于Em＝nBSω，所以＝＝ V，D正确。‎ ‎5．家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积较小，某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用多用电表测灯泡两端的电压，多用电表的示数为(　　)‎ A.Um B.Um C.Um D.Um 答案　C 解析　多用电表测得的电压值为有效值，根据电流的热效应Q＝×＝T得U有效＝Um，所以C正确。‎ ‎6．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值是(　　)‎ A．5 A B．2.5 A C. A D．3.5 A 答案　B 解析　根据有效值的定义，在任意一个周期内，有I2RT＝IR·＋IR·，解得I＝2.5 A，选项B正确。‎ ‎7.‎ ‎(多选)如图所示，A、B两输电线间的电压表达式为u＝200sin100πt(V)，输电线电阻不计，把电阻R＝50 Ω的用电器接在A、B两输电线上，对此，下列说法正确的是(　　)‎ A．电流表示数为4 A B．电压表示数为200 V C．通过R的电流方向每秒钟改变50次 D．用电器消耗的电功率为1.6 kW 答案　AB 解析　由u＝200sin100πt(V)可知，电压最大值Um＝200 V，角速度ω＝100π rad/s，所以电压的有效值U＝＝200 V，周期T＝＝0.02 s，频率f＝＝50 Hz。由欧姆定律得I＝＝ A＝4 A，所以A、B正确；一个周期内电流方向改变两次，而f＝50 Hz，则1 s内电流方向改变100次，C错误；电功率P＝IU＝4×200 W＝800 W，所以D错误。‎ ‎8．(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(　　)‎ A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为3∶2‎ C．交流电a的瞬时值为u＝10sin5πt (V)‎ D．交流电b的最大值为 V 答案　BCD 解析　由题图可知，t＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，A错误；由题图可知Ta∶Tb＝2∶3，故na∶nb＝3∶2，B正确；由题图可知，C正确；交流电最大值Um＝NBSω，故Uma∶Umb＝3∶2，故Umb＝Uma＝ V，D正确。‎ ‎9.‎ 在匀强磁场中，一电阻为R的单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，如图所示，某时刻线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量为Φ。当线框再转过60°时，回路电流瞬时值为I，则线框转动的周期是(　　)‎ A. B. C. D. 答案　D 解析　由题意可知Em＝NBSω＝Φ，瞬时值e＝Emsinωt，故i＝sinωt，当ωt＝60°时，i＝I，解得T＝，选项D正确。‎ ‎10.‎ 如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)，则线框内产生的感应电流的有效值为(　　)‎ A. B. C. D. 答案　D 解析　交变电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框全部进入磁场中后，因磁通量不变，故没有感应电流产生，所以只有线框进入和穿出磁场的过程中有感应电流。设线框转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，根据有效值的概念，有2R·＝I2RT，解得I＝，选项D正确。‎ 二、非选择题 ‎11.‎ 如图是自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦式交变电流，给车头灯供电。已知自行车车轮半径r＝35 cm，摩擦小轮半径r0＝1.00 cm，线圈匝数n＝800匝，线圈横截面积S＝20 cm2，总电阻R1＝40 Ω，旋转磁极的磁感应强度B＝0.01 T，车头灯电阻R2＝10 Ω。当车轮转动的角速度ω＝8 rad/s时(假定自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动)，求：‎ ‎(1)发电机磁极转动的角速度ω0；‎ ‎(2)车头灯中电流的有效值I。‎ 答案　(1)280 rad/s　(2)63 mA 解析　(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，摩擦小轮与自行车车轮的边缘线速度相等，故有ω0r0＝ωr，则 ω0＝＝ rad/s＝280 rad/s。‎ ‎(2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为 Em＝nBSω0＝800×0.01×20×10－4×280 V＝4.48 V 感应电动势的有效值E＝ 电流的有效值 I＝＝ A≈63 mA。‎ ‎12．在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n＝100匝，边长为20 cm，电阻为10 Ω，转动频率f＝50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T，求：‎ ‎(1)外力驱动线圈转动的功率；‎ ‎(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小；‎ ‎(3)在线圈由中性面转至与中性面成30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量。‎ 答案　(1)1.97×104 W　(2)314 V　31.4 A　‎ ‎(3)0.027 C 解析　(1)线圈中交变电动势的最大值 Em＝nBSω＝100×0.5×(0.2)2×2π×50 V≈628 V。‎ 交变电动势的有效值E＝＝314 V。‎ 外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等。‎ 即P外＝＝ W≈1.97×104 W。‎ ‎(2)线圈转到与中性面成30°角时，其电动势的瞬时值e＝Emsin30°＝314 V，‎ 交变电流的瞬时值i＝＝ A＝31.4 A。‎ ‎(3)在线圈从中性面转过30°角的过程中，线圈中的平均感应电动势＝n，平均感应电流＝＝n，通过导体横截面的电荷量为q，‎ 则q＝Δt＝n＝ ‎＝ C≈0.027 C。‎