3.2、交变电流的描述
一、选择题(共15题)
1.使用交变电流的某电热水壶铭牌上标有“220V、1500W”的字样,其表示
A.220V是电压峰值,1500W是额定功率
B.220V是电压有效值,1500W是额定功率
C.220V是电压有效值,1500W是实际功率
D.220V是电压峰值,1500W是平均功率
2.如图所示为一交变电流的it图象,则此交变电流的有效值为( )
A.
B.
C.10A
D.
3.某周期性变化的电流的波形图如图所示,其中在0~内电流随时间按正弦规律变化。该电流的有效值为( )
A.1A B.A C.0.5A D.0
4.如图所示,图1和图2分别表示两种交变电压随时间变化关系图像,其中图2为正弦交变电压图像。分别用和表示图1和图2中交变电压的有效值,则( )
A. B.
C. D.
5.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场且位于线圈平面内的固定轴转动.线圈中的感应电动势e随时间t的变化关系如图所示.下列说法中正确的是( )
A.t1时刻穿过线圈的磁通量为零
B.t2时刻穿过线圈的磁通量最大
C.t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大
D.每当e变换方向时,穿过线圈的磁通量都为最大
6.如图表示一交流电的电流随时间变化的图象,此交流电流的有效值是( )
A. B. C. D.
7.如图所示,A、B两输电线间的电压是输电线电阻不计,把电阻R=50Ω的用电器接在A、B两输电线上,对此,下列说法正确的是
A.电流表示数为8A
B.电压表示数为200V
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1.6kW
8.如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示,发电机线圈电阻为2,外接灯泡的电阻为。则( )
A.电压表的示数为 B.瞬时电动势的表达式为
C.在时,穿过线圈的磁通量最小 D.发电机的输出功率为
9.如图甲所示,在匀强磁场中,一单匝矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势与时间的关系图像如图乙中正弦曲线a、b所示,则曲线b表示的交变电动势的有效值为( )
A.8V B. C. D.
10.匝数为5匝的矩形线圈,绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的图像如图所示。则穿过线圈的最大磁通量为( )
A. B. C. D.
11.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动,感应电动势瞬时值表达式为,电流瞬时值表达式为,保持其他条件不变,使发电机的线圈匝数及转速均增加1倍,电动势及电流将变为( )
A., B.,
C., D.,
12.如图所示,导轨OPQS的电阻忽略不计,OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M可 在PQS上自由滑动,空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为I先 让OM从OQ位置以角速度ω1沿逆时针方向匀速转到OS位置(过程I);再将OM固定在OS位置,使整个装置以OQ为轴,以角速度ω2匀速转动90°(过程II).要使过程I、II回路中产生的热量相同,应等于
A. B. C. D.
13.交流电源与电阻R1、R2及理想交流电压表按图甲所示的方式连接,R1=20Ω,R2=10Ω,交流电压表的示数是20V,图乙是交流电源输出电压u随时间t变化的图像,则( )
A.通过R1的电流i1随时间t变化的规律是i1=2cos10πt(A)
B.通过R1的电流i1随时间t变化的规律是i1=2sin10πt(A)
C.R2两端的电压u2随时间t变化的规律是u2=20cos10πt(V)
D.R2两端的电压u2随时间t变化的规律是u2=20sin10πt(V)
14.如图所示是一理想变压器副线圈两端输出电压u随时间t变化的图象(图线为正弦曲线).则下列说法正确的是( )
A.该交变电压的瞬时值表达式为
B.该交变电压有效值约为10V
C.若该变压器原、副线圈匝数比为2∶1,则原线圈输入频率为50 Hz
D.将该交变电压加在阻值R=20 Ω的白炽灯两端,电灯消耗的功率是2.5W
15.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律如图甲所示,当它对阻值为100Ω的灯泡供电时,灯泡恰好正常发光,电路组成如图乙所示.已知发电机线圈内阻为10Ω,下列说法正确的是( )
A.t=0.005s时线框的磁通量变化率最大
B.t=0时电压表的示数为0
C.灯泡额定电压为200V
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为40J
二、填空题
16.有一正弦式交流,它的瞬时值的表达式为 i=10sin314tA,那么它的电流的有效值是_____。
17.大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流.某一交变电流随时间变化图象如图所示.求:
(1)此电流的最大值.____________________________A
(2)此电流的周期. ______________________________ S
(3)此电流的有效值._____________________________ A.
18.如图是一个阻值为2Ω的电阻的交变电流图象,根据图象可求出它的频率为________Hz,在一个周期内电阻的电热为________J.
19.某交变电流电压表达式为求这个交变电压的最大值Um________、有效值U________、周期T________、频率f________.画出交变电流的u-t图__________。
三、综合题
20.一台发电机产生正弦式电流,如果e=500sin314t(V).
(1)电动势的峰值是多少;
(2)线圈匀速转动的角速度是多少;
(3)如果这个发电机的外电路只有电阻元件,总电阻为2kΩ,写出电流瞬时值的表达式.
21.如图所示,正方形线圈abcd绕对称轴在匀强磁场中匀速转动,转动的角速度若已知,匝数N=100,线圈总电阻r=2Ω,外接电阻R=8Ω,磁感应强度,若从图示位置开始计时,求:
(1)线圈中感应电动势的瞬时表达式;
(2)线圈转动过程中产生电动势的有效值;
(3)线圈转一圈电阻R上产生的焦耳热。
22.如图所示,匀强磁场磁感应强度B=0.1 T,所用矩形线圈的匝数N=100,边长lab=0.2 m,lbc=0.5 m,以角速度ω=100π rad/s绕OO′轴匀速转动.试求:
(1)交变电动势的峰值;
(2)若从线圈平面垂直磁感线时开始计时,线圈中瞬时感应电动势表达式;
(3)若从线圈平面平行磁感线时开始计时,求线圈在t=时刻的感应电动势大小.
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
电热水壶所标的电压是指额定电压为220V,是电压有效值;电热水壶所标的1500W,是指额定电功率为1500W,故B正确,ACD错误;故选B.
点睛:要知道用电器的电压和电流、电功率指额定电压、额定电流、额定电功率,电压和电流都是指有效值,不同电压下的功率不同.
2.D
【详解】
有效值的定义可得I12Rt1+I22Rt2=I2RT,可得:,解得:,故D正确,ABC错误.
3.A
【详解】
将交流与直流通过阻值均为R的电阻,设直流电流为I,根据有效值的定义有
解得
I=1A
故选A。
4.B
【详解】
图1中交流电的有效值为
U1=u0
图2中交流电的有效值为
则
故选B。
5.D
【详解】
A.由图可知,时刻线圈的感应电动势最小(零),则磁通量的变化率也为零,所以通过线圈的磁通量为最大,为处于中性面处,故A错误;
B.由图可知,时刻线圈的感应电动势最大,则磁通量的变化率也为最大,所以通过线圈的磁通量为零,故B错误;
C.由图可知,时刻线圈的感应电动势最小(零),则磁通量的变化率也为零,为处于中性面处,故C错误;
D.每当e变换方向时,即感应电动势为零时,即处于中性面位置,则通过线圈的磁通量绝对值都为最大,故D正确;
故选D。
6.B
【详解】
根据有效值定义得
解得
故选B。
7.B
【详解】
A、根据,可知,交流电压的有效值,则电压表的示数为,电流,所以电流表的示数为,故A错误,B正确;
C、周期,一个周期内电流方向改变两次,则通过的电流方向每秒钟改变100次,故C错误;
D、根据得:,故D错误.
8.B
【详解】
A.电压表的示数为
故A错误;
B.电动势的最大值为
周期为,则瞬时电动势的表达式为
故B正确;
C.在时,电动势为0,此时穿过线圈的磁通量最大,故C错误;
D.灯泡消耗的功率
故发电机的输出功率为,故D错误。
故选B。
9.D
【详解】
联立
解得
又有
解得
故D正确,ABC错误。
故选D。
10.A
【详解】
由图可知,交变电流的周期
则线圈转动的角速度
感应电动势的最大值为200V,根据
可得
故A正确,BCD错误。
故选A。
11.B
【详解】
由于,当发电机的线圈匝数及转速均增加1倍,则可知,电动势的最大值变为原来的4倍,所以感应电动势瞬时值表达式为,同理由于线圈内阻不变,所以电流的最大值变为原来的4倍,所以感应电流的瞬时表达式为,故选B。
12.A
【详解】
令OM棒长为L,从OQ位置以角速度ω1沿逆时针方向匀速转到OS位置的过程中,产生的感应电动势为:
回路中产生的热量为:
将OM固定在OS位置,使整个装置以OQ为轴,以角速度ω2匀速转动90°过程中,产生的感应电动势最大值为:
回路中产生的热量为:
联立可得:
故A正确,BCD错误.
13.A
【详解】
CD.电压表的示数是电压的有效值,即R2两端的电压的有效值为20V,由题图乙可知,交流电源输出电压随时间按照余弦规律变化,所以R2两端的电压的最大值为20V, CD错误;
AB.电路中的电流的有效值为
则电路中电流的最大值为
两电阻串联,通过R1、R2的电流相等,由题图乙可知
交流电源输出电压按照余弦规律变化,则通过R1的电流i1随时间t变化的规律是
B错误A正确。
故选A。
14.AD
【详解】
由图象知电压的最大值是的Um=10V,则其有效值为U==7.1V.故B错误;周期为T=4×10-2S,则其频率为 f=1/T=25Hz.通过电压器后频率不变.故C错误; 该交变电压的瞬时值表达式为u=Umsin(2πft)=10sin(50πt)V.故A正确;该电压加在电阻R上,其功率为,故D正确;故选AD.
15.ACD
【详解】
A项:当电动势最大时,线框的磁通量变化率最大,所以t=0.005s时线框的磁通量变化率最大,故A正确;
B、C项:根据图象可知,电动势的最大值,则有效值,则电压表的示数为:,,此时灯泡正常发光,所以灯泡的额定电压为200V,故B错误,C正确;
D项:发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热,故D正确.
16.10A
【详解】
电流的有效值是。
17. 10A 0.02s 5A
【详解】
(1)此电流的最大值为10A;
(2)此电流的周期为0.02s;
(3)此电流的有效值为:.
18. 5 40
【详解】
由图像可知,交变电流的周期为0.2s,则频率为
由图可知,电流的有效值
一个周期内电阻的电热为
19. 20V 10V 0.02s 50Hz
【详解】
据题意,交变电流电压最大值为:
有效值为:
周期为:
频率为:
画出交变电流的电压随时间变化图像如图所示:
20.(1)500 (2)314 (3)V
【详解】
(1)交流电表达式为,对比可得
(2)对比公式可得,故
(3)电流的最大值
故电流瞬时值的表达式为
A
(1);(2);(3)0.16J
【详解】
(1)产生的最大电动势为
感应电动势的瞬时值为
(2)电动势的有效值为
(3)根据焦耳定律得电阻R上产生的焦耳热为
解得
22.(1)314 V (2)e=314sin 100πt (V) (3)157 V
【详解】
(1)由题可知:S=lab·lbc=0.2×0.5 m2=0.1 m2,感应电动势的峰值
Em=NBSω=100×0.1×0.1×100π=100π V=314 V.
(2)感应电动势的瞬时值e=Emsin ωt
所以
e=314sin 100πt (V).
(3)从线圈平面平行磁感线时开始计时,感应电动势的瞬时值表达式为
e=Emcos ωt,
代入数值得
e=314cos 100πt (V)
当t=时
e=314cosV=157 V.
答案第1页,共2页