专题5.2描述交变电流的物理量-之2017-2018学年高二物理人教版（选修3-2）
文档属性
| 名称 | 专题5.2描述交变电流的物理量-之2017-2018学年高二物理人教版（选修3-2） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 891.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-03-29 09:44:14 | ||
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文档简介
第五章 交变电流
第2节 描述交变电流的物理量
1．以下说法正确的是
A．交变电流的有效值就是它的平均值
B．任何交变电流的有效值都是它峰值的
C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为
D．以上说法均不正确
【答案】D
2．一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1/4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，C错误；感应电动势瞬时值为e=Emsin ωt=2πnBSsin 2πnt，D正确。
【名师点睛】本题考查了交流电的周期与频率的关系，考查了有效值与最大值的关系，考查了平均电动势的计算，考查了根据信息写交流电瞬时值表达式。
3．一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为
A．5 B．
B．6 A D．5 A
【答案】B
4．在如图甲所示电路的MN间加一如图乙所示的正弦交流电，负载电阻为100 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为
A．220 V，2.20 A
B．311 V，2.20 A
C．220 V，3.11 A
D．311 V，3.11 A
【答案】A
【解析】电压表和电流表表示的都是有效值，根据图象得出电压的有效值是220 V，根据欧姆定律得出电流的有效值是2.20 A，故选项A正确。
5．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0 Ω，外接R=9.0 Ω的电阻。闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势（V），则
A．该交变电流的频率为10 Hz
B．该电动势的有效值为V
C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W
D．电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A
【答案】D
【解析】交流电的频率，A错误；该电动势的最大值为，B错误；电压有效值为，电路中电流为，外接电阻所消耗的电功率为，C错误，D正确。
6．如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定
A．此交变电流的频率为5 Hz
B．此交变电流的周期为0.1 s
C．将标有“12 V、3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光
D．图像上对应的0.1 s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面
【答案】AD
7．图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法错误的是
A．图甲、图乙均表示交流电
B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin 100πt（V）
C．图乙所示电压的有效值为20 V
D．图乙所示电压的有效值为10 V
【答案】C
8．如图所示，交流电源电压u=20sin（100 ωt）V，电路中电阻R=10 Ω。则如右图电路中电流表和电压表的读数分别为
A．2 A，20 V
B．1.41 A，20 V
C．1.41 A，14.1 V
D．2 A，14.1 V
【答案】C
【解析】由表达式可知，交流电源电压的有效值；由欧姆定律可知，电路中电流，故选C。
9．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个面积为S的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电压随时间变化的波形如图所示，线圈与一阻值R=9 Ω的电阻串联在一起，线圈的电阻为1 Ω。则
A．通过电阻R的电流瞬时值表达式为i=10sin 200πt(A)
B．电阻R两端的电压有效值为90 V
C．1 s内电阻R上产生的热量为450 J
D．图中t=1×10-2 s时，线圈位于中性面
【答案】CD
【名师点睛】交变电流中有几个概念容易混淆，有效值、峰值、瞬时值、平均值这些概念要求学生理解透彻，物理量之间的相互关系。
10．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过时的感应电流为I，下列说法正确的
A．线框中感应电流的有效值为2I
B．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为
C．从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为
D．线框转一周的过程中，产生的热量为
【答案】BC
11．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T，匝数为n=50的矩性线圈，绕转轴OO'垂直于匀强磁场匀速转动，每匝线圈长为L=25 cm，宽为d=20 cm，线圈每分钟转动1 500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时。
（1）写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；（π取3.14）
（2）若每匝线圈本身电阻r=0.02 Ω，外接一只阻值为13 Ω的用电器，使线圈和外电路构成闭合电路，写出交流感应电流的瞬时值表达式；
（3）该闭合电路一周期内发热多少?
【答案】（1）e=196.25cos 50πt V （2）i=14cos 50πt A （3）55.2 J
【解析】（1）角速度：
12．如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd，ab=cd=50 cm，bc=ad=30 cm，匝数n=100，线圈电阻r=0.2 Ω，外电阻R=4.8 Ω。线圈在磁感应强度B=0.05 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度ω=100π rad/s。
（1）求产生感应电动势的最大值；
（2）若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式；
（3）交流电流表和交流电压表的示数各为多少？
（4）此发电机的功率为多少？
【答案】（1） （2） （3）， （4）
【解析】（1）感应电动势的最大值：
第2节 描述交变电流的物理量
1．以下说法正确的是
A．交变电流的有效值就是它的平均值
B．任何交变电流的有效值都是它峰值的
C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为
D．以上说法均不正确
【答案】D
2．一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1/4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，C错误；感应电动势瞬时值为e=Emsin ωt=2πnBSsin 2πnt，D正确。
【名师点睛】本题考查了交流电的周期与频率的关系，考查了有效值与最大值的关系，考查了平均电动势的计算，考查了根据信息写交流电瞬时值表达式。
3．一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为
A．5 B．
B．6 A D．5 A
【答案】B
4．在如图甲所示电路的MN间加一如图乙所示的正弦交流电，负载电阻为100 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为
A．220 V，2.20 A
B．311 V，2.20 A
C．220 V，3.11 A
D．311 V，3.11 A
【答案】A
【解析】电压表和电流表表示的都是有效值，根据图象得出电压的有效值是220 V，根据欧姆定律得出电流的有效值是2.20 A，故选项A正确。
5．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0 Ω，外接R=9.0 Ω的电阻。闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势（V），则
A．该交变电流的频率为10 Hz
B．该电动势的有效值为V
C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W
D．电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A
【答案】D
【解析】交流电的频率，A错误；该电动势的最大值为，B错误；电压有效值为，电路中电流为，外接电阻所消耗的电功率为，C错误，D正确。
6．如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定
A．此交变电流的频率为5 Hz
B．此交变电流的周期为0.1 s
C．将标有“12 V、3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光
D．图像上对应的0.1 s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面
【答案】AD
7．图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法错误的是
A．图甲、图乙均表示交流电
B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin 100πt（V）
C．图乙所示电压的有效值为20 V
D．图乙所示电压的有效值为10 V
【答案】C
8．如图所示，交流电源电压u=20sin（100 ωt）V，电路中电阻R=10 Ω。则如右图电路中电流表和电压表的读数分别为
A．2 A，20 V
B．1.41 A，20 V
C．1.41 A，14.1 V
D．2 A，14.1 V
【答案】C
【解析】由表达式可知，交流电源电压的有效值；由欧姆定律可知，电路中电流，故选C。
9．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个面积为S的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电压随时间变化的波形如图所示，线圈与一阻值R=9 Ω的电阻串联在一起，线圈的电阻为1 Ω。则
A．通过电阻R的电流瞬时值表达式为i=10sin 200πt(A)
B．电阻R两端的电压有效值为90 V
C．1 s内电阻R上产生的热量为450 J
D．图中t=1×10-2 s时，线圈位于中性面
【答案】CD
【名师点睛】交变电流中有几个概念容易混淆，有效值、峰值、瞬时值、平均值这些概念要求学生理解透彻，物理量之间的相互关系。
10．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过时的感应电流为I，下列说法正确的
A．线框中感应电流的有效值为2I
B．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为
C．从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为
D．线框转一周的过程中，产生的热量为
【答案】BC
11．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T，匝数为n=50的矩性线圈，绕转轴OO'垂直于匀强磁场匀速转动，每匝线圈长为L=25 cm，宽为d=20 cm，线圈每分钟转动1 500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时。
（1）写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；（π取3.14）
（2）若每匝线圈本身电阻r=0.02 Ω，外接一只阻值为13 Ω的用电器，使线圈和外电路构成闭合电路，写出交流感应电流的瞬时值表达式；
（3）该闭合电路一周期内发热多少?
【答案】（1）e=196.25cos 50πt V （2）i=14cos 50πt A （3）55.2 J
【解析】（1）角速度：
12．如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd，ab=cd=50 cm，bc=ad=30 cm，匝数n=100，线圈电阻r=0.2 Ω，外电阻R=4.8 Ω。线圈在磁感应强度B=0.05 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度ω=100π rad/s。
（1）求产生感应电动势的最大值；
（2）若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式；
（3）交流电流表和交流电压表的示数各为多少？
（4）此发电机的功率为多少？
【答案】（1） （2） （3）， （4）
【解析】（1）感应电动势的最大值：