选修3-2 5.2 描述交变电流的物理量 同步练习(word含答案)

选修3-2 5.2 描述交变电流的物理量 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 下列提到的交流电，不是指有效值的是
A. 交流电压表的读数 B. 保险丝熔断电流
C. 电容器击穿电压 D. 交流电压
2. 通过某电阻的周期性交变电流的图象如图，则该交流电的有效值
A. B. C. D.
3. 一个矩形线圈的匝数为 匝，线圈面积为 ，在磁感强度为 的匀强磁场中以 的角速度绕垂直磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁场平行。对于它产生的交变电动势，下列判断正确的是
A. 瞬时表达式为 B. 有效值为
C. 平均值为 D. 频率为
4. 某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示。下列说法正确的是
A. 交变电流的频率为
B. 交变电流的瞬时表达式为
C. 在 时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大
D. 若发电机线圈电阻为 ，则其产生的热功率为
5. 将阻值为 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
B. 通过电阻的电流为
C. 电阻消耗的电功率为
D. 用交流电压表测得电阻两端的电压是
6. 如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度.给该台灯接 的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为
A. B. C. D.
7. 图为某种交变电流的波形，每半个周期按各自的正弦规律变化，其有效值为
A. B. C. D.
8. 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 。从中性面开始计时，当 时，线圈中感应电动势的瞬时值为 ，则此交变电流的有效值为
A. B. C. D.
9. 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 ，若外接一只电阻为 的灯泡，如图乙所示，则
A. 电压表 的示数为
B. 电路中的电流方向每秒钟改变 次
C. 灯泡实际消耗的功率为
D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为
10. 在匀强磁场中，一个矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则
A. 时线框平面与中性面重合
B. 时线框中磁通量的变化率为零
C. 线框产生的交变电动势的有效值为
D. 线框产生的交变电动势的频率为
二、填空题（共4小题；共22分）
11. 把标有‘‘ ’’字样的灯泡接在一个交流电源上，它的实际功率为 ，则该交流电源电压的最大值为（假定灯泡的电阻不随温度变化） 。
12. 一交流电压随时间变化的图象如图所示，则此交流电的频率是 ，若将该电压加在 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于 ；若将该电压加在一阻值为 的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于 。
13. 一正弦交流电的电流有效值为 ，频率 ，当 时，穿过线圈的磁通量最大，则此正弦交流电的电流瞬时值的表达式为
14. 一正弦交流电的电压瞬时值为 伏，则此电压的频率为 ，角速度为 ，转速为 ，周期为 ，最大值为 ，有效值为
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 如图所示是某正弦交变电流的图象，根据图象求其峰值、周期和角速度，并写出交变电流的瞬时值表达式.
16. 有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于 时，则导电；低于 时，不导电。若把这个电子元件接到电压为 、频率为 的正弦式交变电流的两端，则它在 内导电多少次 每个周期内的导电时间为多少
17. 如图甲所示，长、宽分别为 、 的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为 ，总电阻为 ，可绕其竖直中心轴 转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环 、 （集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻 相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度 的大小随时间 的变化关系如图乙所示，其中 、 和 均已知。在 时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直； 时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度 匀速转动。求：
（1） 时间内通过电阻 的电流大小；
（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻 产生的热量；
（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过 的过程中，通过电阻 的电荷量。
答案
第一部分
1. C
【解析】电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值.
2. D
【解析】将交流与直流通过阻值都为 的电阻，设直流电流为 ，则根据有效值的定义有：
，
代入数据得：，
解得：
3. C
【解析】矩形线圈在磁感应强度为 的匀强磁场中绕平行于磁场方向以角速度 匀速转动，线圈内产生的是交流电，则产生电动势的最大值 ，因为开始时，线圈平面与磁场平行所以感应电动势的瞬时表达式为 ，故A错误；
线圈中产生电动势的最大值 ，则有效值为 ，故B错误；
根据法拉第电磁感应定律，，故C正确；
由 ，又 ；则有 ，故D错误。
4. D
【解析】由图象可知，交流电的周期为 ，所以交流电的频率为 ，所以A错误；
根据图象可得，交变电流的瞬时表达式为 ，所以B错误；
在 时，感应电流最大，所以此时穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，穿过交流发电机线圈的磁通量为零，所以C错误；
交流电的有效值为 ，所以发电机的发热功率为 ，所以D正确．
故选D．
5. C
【解析】由图可知：交变电流的周期为 ，则频率为 ，故A错误；
由图知该电源电动势的最大值为 ，有效值为 ，根据闭合电路欧姆定律得：通过电阻的电流为 ，故B错误；
电阻消耗的电功率为 ，故C正确；
电压表的示数为有效值，为 ，故D错误。
6. B
【解析】本题考查电压的有效值的计算.设电压的有效值为 ，根据有效值定义有 ，解得B项正确。
7. B
【解析】根据有效值的定义得 ，解得 ，故B正确。
8. A
【解析】先用代入法求出感应电动势的最大值：由 得 ，由此得 ，因此有效值为 。选项A正确.
9. D
【解析】由 ，，电压表示数 ，故A错误；
周期 ，每个周期交流电方向改变两次，则 内电流方向改变的次数为 次，故B错误；
灯泡实际消耗的功率 ，故C错误；
发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 ，故D正确。
10. A
【解析】由图乙可知 ，
由图可知 时刻感应电动势等于零，线框平面与中性面重合，故A正确；
时感应电动势最大，线框的磁通量变化率最大，故B错误；
根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，
该交变电流的有效值为 ，故C错误；
，线框产生的交变电动势的频率为 ，故D错误；
第二部分
11.
12. ；；
【解析】由题图知 而
所以 ，电容器耐压值应不小于 ，
。
因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流不能低于 。
13.
14. ；；；；；
第三部分
15. ；
【解析】由图象可知，交变电流的周期为 ，角速度为
故其瞬时值表达式为
当 时，
所以 ，解得
所以
16. 次，
【解析】 、 的正弦交变电流电源中 指的是有效值，其最大值为 ，
则电子器件的电压在 范围内可以导电，
结合交流电的特点，每个周期内有两次 ，所以每秒内导电 次；
交变电流的瞬时值表达式为：（）
由于 ，所以一个周期内每个周期内分两次共 时间导电，则每个周期内导电时间为 ．
17. （1）
【解析】 时间内，线框中的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻 的电流
。
（2）
【解析】线框产生感应电动势的最大值 ，感应电动势有效值 ，通过电阻 的电流的有效值 ，线框转动一周所用时间 ，此过程中，电阻 产生的热量 。
（3）
【解析】线框从题图甲所示位置转过 的过程中，平均感应电动势为 ，平均感应电流 ，通过电阻 的电荷量 。
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