高中物理人教版选修3-2课后作业 第五章 2 描述交变电流的物理量 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-2课后作业 第五章 2 描述交变电流的物理量 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 174.2KB | ||
| 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 | 2019-12-13 08:38:15 | ||
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文档简介
1.（多选）关于交变电流的有效值和最大值，下列说法正确的是（ ）
A.任何形式的交流电压的有效值和最大值的关系都是U＝
B.只有正弦式交变电流才具有U＝的关系
C.照明电压220 V和动力电压380 V指的都是有效值
D.交流电压表和电流表测量的是交变电流的最大值
解析：只有正弦式交流电才有U＝的关系，其他交流电不适用，故A错误，B正确；家用照明电压、动力电压均指有效值，交流电表测量的也是有效值，故C正确、D错误.
答案：BC
2.一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T.从中性面开始计时，当t＝T时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为（ ）
A.2 V B.2 V C. V D. V
解析：先用代入法求出感应电动势的最大值：由e＝Emsin ωt得2 V＝Emsin，由此得Em＝4 V，因此有效值为2 V，选项A正确.
答案：A
3.实验室一台手摇交流发电机如图所示，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻.闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin 10πt（V），则（ ）
A.该交变电流的频率为10 Hz
B.该电动势的有效值为10 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
解析：因e＝10sin 10πt（V），故ω＝10π rad/s，f＝＝5 Hz，选项A错误；Em＝10 V，故其有效值E＝＝10 V，选项B错误；交流电表的示数及功率的计算均要用有效值，因此电路中理想电流表A的示数I＝＝1.0 A，选项D正确；外接电阻R所消耗的电功率为P＝I2R＝1.02×9 W＝9 W，选项C错误.
答案：D
4.如图甲所示，在匀强磁场中，一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，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则（ ）
A.两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
解析：线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A错误；转速之比等于周期的反比，故该比值为3∶2，B错误；频率为周期的倒数，a的周期为0.04 s，频率为25 Hz，C正确；正弦式交变电流的电动势的有效值为E＝＝，已知Ea＝V，且ωb＝ωa，故可知Eb＝× V＝5 V，D错误.
答案：C
B级 提能力
5.（多选）如图所示，甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（ ）
A.图甲表示交流电，图乙表示直流电
B.两种电压的有效值相等
C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311 sin（100πt）V
D.两种电压的周期相同
解析：题图甲、乙都表示交流电，题图甲中有效值U＝ V≈220 V，而题图乙中的有效值不存在这一关系，所以它们的有效值不相同，故A、B错误；由题图甲看出T＝2×10－2 s，ω＝＝100π rad/s，所以u＝311sin（100πt）（V），由题图象可知两种电压的周期都是2×10－2 s，C、D正确.
答案：CD
6.一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（ ）
A.5 V B.5 V
C.10 V D.10 V
解析：设电热器电阻为R，正弦交流电源的电压有效值为U有效，接10 V直流电源时，P＝；接交流电源时＝，联立得U有效＝5 V，故输出电压的最大值Um＝U有效＝10 V，选项C正确.
答案：C
7.两个完全相同的电热器，分别通过如图a和图b所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比Pa∶Pb等于多少？
解析：有效值与最大值的关系I＝仅对正弦交变电流适用，即对于图b才有Ib＝，Pb＝IR＝IR，对于图a的方波交变电流来说，由于每时刻通过电阻R的电流都是Im，只是方向做周期性变化，而对于电流通过电阻发热来说，它与电流方向是没有关系的.因此从热效应来说，图a的交变电流与恒定电流Im是等效的，也可以说图a交变电流的有效值就是Im.因此Ia＝Im，Pa＝IR＝IR，所以Pa∶Pb＝1∶＝2∶1.
8.一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.
（1）在图中标出此刻线圈感应电流的方向.
（2）线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？
（3）线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？
（4）设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？
（5）从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少？
（6）图中电流表和电压表的示数各是多少？
解析：（1）由右手定则可判定电流的方向沿dcba方向.
（2）Em＝NBSω＝NBL2ω.
（3）线圈平面与B成60°角时的瞬时感应电动势为
e＝Emcos 60°＝NBL2ω.
（4）电动势的有效值E＝；电流的有效值I＝.
柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功为
W＝EIt＝t＝·＝.
（5）因为＝＝，
故电量q＝IΔt＝＝.
（6）电流表显示电流的有效值，则读数为
I＝＝；
电压表显示路端电压的有效值，则读数为
U＝IR＝.
A.任何形式的交流电压的有效值和最大值的关系都是U＝
B.只有正弦式交变电流才具有U＝的关系
C.照明电压220 V和动力电压380 V指的都是有效值
D.交流电压表和电流表测量的是交变电流的最大值
解析：只有正弦式交流电才有U＝的关系，其他交流电不适用，故A错误，B正确；家用照明电压、动力电压均指有效值，交流电表测量的也是有效值，故C正确、D错误.
答案：BC
2.一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T.从中性面开始计时，当t＝T时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为（ ）
A.2 V B.2 V C. V D. V
解析：先用代入法求出感应电动势的最大值：由e＝Emsin ωt得2 V＝Emsin，由此得Em＝4 V，因此有效值为2 V，选项A正确.
答案：A
3.实验室一台手摇交流发电机如图所示，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻.闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin 10πt（V），则（ ）
A.该交变电流的频率为10 Hz
B.该电动势的有效值为10 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
解析：因e＝10sin 10πt（V），故ω＝10π rad/s，f＝＝5 Hz，选项A错误；Em＝10 V，故其有效值E＝＝10 V，选项B错误；交流电表的示数及功率的计算均要用有效值，因此电路中理想电流表A的示数I＝＝1.0 A，选项D正确；外接电阻R所消耗的电功率为P＝I2R＝1.02×9 W＝9 W，选项C错误.
答案：D
4.如图甲所示，在匀强磁场中，一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，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则（ ）
A.两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
解析：线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A错误；转速之比等于周期的反比，故该比值为3∶2，B错误；频率为周期的倒数，a的周期为0.04 s，频率为25 Hz，C正确；正弦式交变电流的电动势的有效值为E＝＝，已知Ea＝V，且ωb＝ωa，故可知Eb＝× V＝5 V，D错误.
答案：C
B级 提能力
5.（多选）如图所示，甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（ ）
A.图甲表示交流电，图乙表示直流电
B.两种电压的有效值相等
C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311 sin（100πt）V
D.两种电压的周期相同
解析：题图甲、乙都表示交流电，题图甲中有效值U＝ V≈220 V，而题图乙中的有效值不存在这一关系，所以它们的有效值不相同，故A、B错误；由题图甲看出T＝2×10－2 s，ω＝＝100π rad/s，所以u＝311sin（100πt）（V），由题图象可知两种电压的周期都是2×10－2 s，C、D正确.
答案：CD
6.一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（ ）
A.5 V B.5 V
C.10 V D.10 V
解析：设电热器电阻为R，正弦交流电源的电压有效值为U有效，接10 V直流电源时，P＝；接交流电源时＝，联立得U有效＝5 V，故输出电压的最大值Um＝U有效＝10 V，选项C正确.
答案：C
7.两个完全相同的电热器，分别通过如图a和图b所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比Pa∶Pb等于多少？
解析：有效值与最大值的关系I＝仅对正弦交变电流适用，即对于图b才有Ib＝，Pb＝IR＝IR，对于图a的方波交变电流来说，由于每时刻通过电阻R的电流都是Im，只是方向做周期性变化，而对于电流通过电阻发热来说，它与电流方向是没有关系的.因此从热效应来说，图a的交变电流与恒定电流Im是等效的，也可以说图a交变电流的有效值就是Im.因此Ia＝Im，Pa＝IR＝IR，所以Pa∶Pb＝1∶＝2∶1.
8.一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.
（1）在图中标出此刻线圈感应电流的方向.
（2）线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？
（3）线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？
（4）设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？
（5）从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少？
（6）图中电流表和电压表的示数各是多少？
解析：（1）由右手定则可判定电流的方向沿dcba方向.
（2）Em＝NBSω＝NBL2ω.
（3）线圈平面与B成60°角时的瞬时感应电动势为
e＝Emcos 60°＝NBL2ω.
（4）电动势的有效值E＝；电流的有效值I＝.
柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功为
W＝EIt＝t＝·＝.
（5）因为＝＝，
故电量q＝IΔt＝＝.
（6）电流表显示电流的有效值，则读数为
I＝＝；
电压表显示路端电压的有效值，则读数为
U＝IR＝.