2019-2020学年教科版选修3-2 2.2描述交流电的物理量 达标作业（解析版)

2.2描述交流电的物理量
达标作业（解析版)
1．有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“”的字样，这“”是指（ ）
A．交流电电压的瞬时值
B．交流电电压的最大值
C．交流电电压的平均值
D．交流电电压的有效值
2．如图所示，是一个按正弦规律变化的交变电流的图象，则该交变电流的周期和电流的有效值分别是（ ）
A．0.2s，5A B．0.2s，5A
C．0.1s，5A D．0.1s，5A
3．如图所示，N匝矩形导线框以角速度绕对称轴匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R，理想电流表A，则：（ ）
A．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为
B．交流电流表的示数
C．R两端电压的有效值
D．一个周期内R的发热量
4．信息时代，霍尔元件被广泛应用。如图所示，宽度为h、厚度为d的金属霍尔元件，单位体积内自由电子数为n，电子电量为e。将它放在与之垂直的磁感应强度大小为B＝B0sinωt的匀强磁场中。当恒定电流I通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生交流电压，这样就实现了将直流输入转化为交流输出。在元件的前后两个侧面接入交流电压表(图中未画出)，则电压表示数为
A． B． C． D．
5．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO’沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图象如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10，外接一只阻值为90的电阻，不计电路的其它电阻，则（ ）
A．电流表的示数为0.31A
B．线圈转动的角速度为rad／s
C．0.01s时线圈平面与磁场方向平行
D．在线圈转动一周过程中，外电阻发热约为0.087J
6．如图表示一交变电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是（）
A．5A
B．5A
C．A
D．3.5A
7．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是 （ ）
A．电流表的示数为10A
B．线圈转动的角速度为50πrad/s
C．0.01s时线圈平面与磁场方向平行
D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左
8．将图甲所示的正弦交流电压输入理想变压器的原线圈,变压器副线圈上接入阻值为10 Ω的白炽灯(认为其电阻恒定),如图乙所示．若变压器原副线圈匝数比为10∶1,则下列说法正确的是(　　)
A．该交变电流的频率为50 Hz
B．灯泡消耗的功率为250 W
C．变压器原线圈中电流表的读数为0.5 A
D．流过灯泡的电流方向每秒钟改变100次
9．单匝闭合矩形线框电阻为，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间的关系图像如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势有效值为
C．线框转一周外力所做的功为
D．从到过程中线框的平均感应电动势为
10．如图，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧．导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图所示，规定从Q到P为电流正方向．导线框R中的感应电动势　　
A．在时为零
B．在时改变方向
C．在时最大，且沿顺时针方向
D．在时最大，且沿顺时针方向
11．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度为T，电路中电表为理想电表．当线圈以角速度为10π rad/s绕垂直磁场的轴匀速转动时，求：
（1）线圈转动产生的电动势的最大值；
（2）电路中交流电流表的示数；
（3）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量。
12．如图，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长为L＝10 cm的正方形线圈abcd共N＝100匝，线圈电阻r＝1 Ω.线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，转动的角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.
(1)求感应电动势的最大值；由图示位置转过60°角时的感应电动势的值．
(2)取π2＝10，求线圈转过一周电流产生的总热量．
(3)由图示位置开始，求在线圈转过周期的时间内通过电阻R的电荷量．
13．如图所示，一交流电的电流随时间变化的图像，此交流电的电流的最大值是______A，有效值是_______A。
14．一理想变压器原、副线圈匝数比：：原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示，副线圈仅接入一个的电阻。则
（1）该交变电压的周期是______；
（2）副线圈输出电压的有效值为______；
（3）流过电阻的最大电流为______。
参考答案
1．D
【解析】
试题分析：家用电器上所标的值均是有效值，而不是最大值、平均值、也不是瞬时值，所以使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“”的字样，这“”是指交流电电压的有效值。
故选D
考点：描述交变电流的物理量
点评：注意区分交变电流的有效值、最大值、平均值和瞬时值。
2．A
【解析】
【详解】
根据正弦式电流的图象知，周期T=0.2s，电流的最大值为Im=5A，有效值为．
A．0.2s，5A，与结论相符，选项A正确；
B．0.2s，5A，与结论不相符，选项B错误；
C．0.1s，5A，与结论不相符，选项C错误；
D．0.1s，5A，与结论不相符，选项D错误；
故选A.
3．B
【解析】
【详解】
A.、由图可知线圈只有一半在磁场中，产生的电动势的最大值为：，从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为：，故选项A错误；
B、交流电流表的示数为：，故选项B正确；
C、两端电压的有效值：，故选项C错误；
D、一个周期内的发热量：，故选项D错误。
4．B
【解析】
【详解】
自由电子做定向移动，电子受电场力和洛伦兹力平衡，有，解得:u=Bhv；
而电流的微观表达式I=neSv=nehdv，则有:，电压表的示数为交流电的有效值，故有，故B正确，A、C、D错误.故选B.
5．D
【解析】
【详解】
在交流电路中电流表的示数为有效值，，电流表的示数，A错误；
从图像可知线圈转动的周期为0.02s，则线圈转动的角速度，B错误；
0.01s时线圈的电压为0，因此线圈在中性面处，C错；
线圈发热应用电流的有效值进行计算，则发热量，D正确
6．B
【解析】
【详解】
将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有：，解得：I=5A，故选B.
7．AC
【解析】
【详解】
由题图乙可知交流电电流的最大值是=A，交流电的周期T=0.02s，电流表的示数为交流电的有效值即=10A，选项A正确； 线圈转动的角速度rad/s，选项B错误；0.01s时流过线圈的感应电流达到最大，线圈中产生的感应电动势最大，磁通量的变化率最大，则穿过线圈的磁通量为0，即线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；由楞次定律可知0.02s时流过电阻的电流方向自左向右，选项D错误．本题选AC．
8．AD
【解析】
由图可知，原线圈输入电压的周期为0.02s，故频率为50Hz，故A正确；由图甲知输入电压有效值为，根据电压与匝数成正比知副线圈电压有效值为U=25 V，灯泡消耗的功率为=125W，故B错误；副线圈电流为：；则原线圈的电流为 ，故C错误；每一个周期电流方向改变2次，故流过灯泡的电流方向每秒钟改变100次，故D正确；故选AD.
9．BC
【解析】
【详解】
由图像可知时刻线圈的磁通量最大，因此此时线圈处于中性面位置，因此A错误；由图可知交流电的周期为T，则，由交流电的电动势的最大值为，则有效值为，故B正确，线圈转一周所做的功为转动一周的发热量，，故C正确；从0时刻到时刻的平均感应电动势为，故D错误．
10．AC
【解析】
【详解】
本题考查交变电流图象、法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关的知识点．
解析 由图（b）可知，导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误．
11．（1）50V；（2）3.54A；（3）0.16C。
【解析】
【详解】
（1）根据：
可知线圈转动产生的电动势的最大值为：
（2）电路中感应电动势的有效值为：
所以回路中的电流即电流表示数为：
（3）线圈从图示位置转过90°的过程中，根据：
可得：
代入数据解得：q=0.16C。
12．(1)1.57 V 　(2)1 J 　(3)0.1 C
【解析】
（1）由题意可得，感应电动势的最大值
由图示位置转过60°角时的瞬时感应电动势
（2）周期，线圈转动一周电流产生的热量，联立解得Q=1J
（3）时间内通过电阻R的电荷量，，，
联立解得q=0.1C
13． 5
【解析】
【详解】
第一空. 根据图像可知，最大值为A。
第二空. 根据电流的热效应，设有效值为I， ，解得 。
14． 100V
【解析】
【详解】
第一空. 从图像可以看出周期。
第二空. 输入电压的有效值为： ，根据变压器原理 。
第三空. 输出电压的最大值为： ，所以流过电阻的最大电流为 。