2019-2020年人教版高中物理选修3-2课后训练：5.2描述交变电流的物理量含答案.pdf

第五章第 2 节1.（多选）某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100忙（V）对此电动势，下列表述正确的有（答案CD解析从中性面开始计时，交变电动势的表达式为e=Esin,因e=50sin100 4（V）,Em 所以最大值Em=50 V,A错误由3=2f=100兀rad/s 得 f=50 Hz,B错误有效值E.=j=：2.1.=252 V,C正确T=0.02 s,D正确2.（多选）如图所示的（a）、（b）两图分别表示两个交流电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的（）A.有效值C.最大值答案BCUn 题图（a）中电压有效值，题图（b）中电压有效值lb=Ik,A错3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转A.最大值是C.有效值是50 2 V 25.2 V B.频率是100 Hz D.周期是0.02 s D.均不一样解析 由题图可知，两个交变电压最大值均为2 V,周期均为0.4 s，可知B、C正确选择题B.频率动，从中性面开始转动180角的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为（）A.2:%C.2兀：1 答案AB.兀：2 D.无法确定UR=10也cos(100 Tit)V据欧姆定律i R=U=也cos(100 it)A。

解析 设转动的角速度为 3,则平均感应电动势为E=门等=n2BS 四臾企；感应电动7t 7t CO 2nB&E 势的最大值为Em=nBSSo,联立得2 一一-Em nB&、故选项A正确7t 4.一个按正弦规律变化的交流电的图象如图所示根据图象可知()电流的频率是0.2 Hz该交尖电流的有效值是14.1 A在 t=3 时刻，该交变电流的大小与其有效值相等8 A.B.C.D.答案解析1 由图象可知T=0.02 s，频率 f=50 Hz电流取大值I m=20 A,故有效值为0寸2 A线圈转动的角速度3=2f=100兀瞬时值表达式为i=20sin(100忙)A 将 t=：代入瞬时值公式i=20sin(100 TTX1 x 0.02)A=1冷A由以上可知正确8 8 5.正弦交变电源与电阻R 交流电压表按照图甲所示的方式连接,R=10 Q,交流电压表的示数是10 V图乙是交变电源输出电压u 随时间 t 变化的图象贝U()A.通过 R 的电流 i R随时间t 变化的规律是i R=皿cos(100 T1)A B.通过 R 的电流 i R随时间t 变化的规律是i R=V2cos(50 Tit)A C.R 两端的电压 UR随时间t 变化的规律是UR=5匝cos(100 忧)V D.R 两端的电压UR随时间t 变化的规律是UR=5/2cos(50 忙)V 答案解析,?2兀T 100兀而交流电压表的示数是有效值，故Uh=10,2 V,该交变电流的瞬时值表达式为i=20sin(0.02 t)A 乙6.（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（）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Un=220、，一手NBSo,故 Ua?Ub=3-2,故 Ub=Ua=V,D正确。

337.夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图所示，此空调器运转1h用电（）电功gw2,f.1!T:ij：;：3!:1i1 I-i I+I:(AS-.ui 5 iu 1520 25凯制40 街5?55 Hl时间/HQB.1.5 度D.2.5 度解析由图象可知，电功率随时间的变化周期为15 min,前5 min为0.5 kW后10 minT 2T 为2 kW设电功率的有效值为P,周期为 T,据有效值定义有P-+片=PT 3 3将 P1=0.5 kW,F2=2 kW 代入得：P=1.5 kW此空调1 h 用电W Pt=1.5（度）A.B.C.D.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零线圈先后两次转速之比为3:2交流电 a 的瞬时值为u=10sin5忙V 交流电 b 的最大值为20 V3 A.1.0 度C.2.0 度答案B点评 对非正弦交变电流有效值求解，一定要从电流热效应出发8.(多选)如图所示，A、B 两输电线间的电压表达式为电阻不计，把电阻R=50 Q的用电器接在A B 两输电线上,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=20/2sin100 Tt(V)可知，电压最大值5=20岫V,角速度3=100兀姆定律得I=*200 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,R 50 则1 s内电流方向改变100次，C错误；电功率P=IU=4 X 200 W 800 W 所以D错误。

9.在右图所小电路中，A 是熔断电流 I =2 A的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e=22/2sin(314 t)V为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于A.110也Q B.110 Q C.220 Q D.220皿Q 答案B解析U=220 V,Rin=￥=c Q=110 QI 0 2 10.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 Q,现外接一只电阻为95.0 Q的灯泡，如图乙所示，贝U()u=202sin100 武(V),输电线对此，下列说法正确的是()rad/s,所以电压的有效值*=200 V,周期T=宣=0.02 s 一1 一,频率f=50 Hz由欧甲4A.电压表 成的示数为220 VB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484 WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J答案D解析 由题图象可知电动势的有效值为220 V,而电压表测量的是路端电压，其大小为=%R=J2X 95 V=209 V,选项A错误；由图象读出交变电流的周期为T=0.02 卜s,1 则频率 f=50 Hz,一个周期内电流的万向要改变2次，故每秒钟电流万向要改变2X 50E 2 220 2、=100（次），选项B错误；灯泡的实际功率为P=R=靛芸X 95 W 459.8 W选项 R+r 95+5 C错误；由焦耳定律得牛2rt=匚竺2X 5X 1 J=24.2 J。

故正确选项为DR+r 95+5 11.面 积均为S的两个线圈分别放在如图所示的磁场中，图甲中是磁感应强度为B的，一_ _ _ _ 一一，一.2 武匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕 OO 轴匀速转动，图乙中磁场变化规律为B=B）co，则两线圈中感应电动势最大值（）A.一定相同C.可能不同答案A2 解析 图甲中的磁通量变化规律为甲=BScost,图乙中磁通量的变化规律为乙2兀.=BScos t由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两个线圈中感应电动势的变化规律相同，电动势的最大值也一定相同12.如下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轴以角速度3 匀速转动（轴位于磁场边R+r 95+5 B.可能相同D.不能确定界），则线框内产生的感应电流的有效值为（）X X X X X XX X X X X XX X X X X XX X X o XXX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而线框转动一周只有T 的时间内有感应电流，根据有效值的概念，有二、非选择题强度为0.5 T,求:夕卜力驱动线圈转动的功率。

3)圈由中性面转至与中性面成答案(1)1.97 X 104 W(2)314 V(3)0.027 C 解析(1)线圈中交变电动势的最大值En=nB&=100 X 0.5 X(0.2)2X 2 猝50 V 628 V交变电动势的有效值E=早=314寸2 V2 外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等线圈转到与中性面成30角时，其电动势的瞬时值e=Ensin30=314 V,交变电流的瞬时值i=%314 A=31.4 AR 10 4R 2RT=I2RT 解得 I=咚，选项4 4R D正确L BLco R 13.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 Q,转动频率 f=50 Hz,磁场的磁感应(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夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量31.4 A 即p外=R=普乎2-WQ 1.97 X 104 Wo 2BL2CC.-4R DBL2(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小&；线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F外接电阻上电流的有效值I。

答案见解析解析(1)bc、ad 边的运动速度v=2 感应电动势Em=4NBIv,解得 Em=2NBI Wo电流Im=击安培力杰驴，解得一个周期内，通电时间t=4 T92 2 4NBl2R 上消耗的电能W InRt,且W I RT 解得 I=3 r+R(3)圈从中性面转过30 角的过程中，线圈中的平均感应电动势E=n?,平均感、.、一E应电冰I=-R=nRT,通过导体横截面的电荷量为q,nBl 1 cos30 100 x 0.5 x 0.2 2 3x 1-0.866 10 Cq 0.027 C14.某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角磁场均沿半径方向匝数为 N 的矩形线圈 abcd 的边长 ab=cd=I、bc=ad=21线圈以角速度 3 绕中心轴匀速转动，bc 和 ad 边同时进入磁场在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 方向始终与两边的运动方向垂直线圈的总电阻为 r,外接电阻为 R 求:。