2019_2020学年高中物理5.2描述交变电流的物理量同步作业与测评新人教版.docx

第2节描述交变电流的物理量一、选择题1(多选)关于交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是()A交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期的一半B1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率C交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍D50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s答案AC解析根据周期的定义知选项A正确，选项B错误。因为在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期。交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的2倍，所以选项C正确。由T s0.02 s，知选项D错误。2(多选)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nBSB线框交变电动势的有效值为nBSC从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD感应电动势瞬时值为e2nBSsin2nt答案BD解析因为2n，所以EmBS2nBS，所以A错误；EnBS，B正确；因为T，所以4nBS，C错误；感应电动势瞬时值为eEmsint2nBSsin2nt，D正确。3.(多选)矩形线框在匀强磁场内匀速转动的过程中，线框输出的交流电电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是()A交流电电压的有效值为36 VB交流电电压的最大值为36 V，频率为0.25 HzC2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大D1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快答案BC解析由图象可知，交流电电压的最大值为36 V，有效值为36 V，周期T4 s，则频率f0.25 Hz，故A错误，B正确；1 s末交流电电压达到最大值，线框平面应与磁场平行，故D错误；2 s末交流电电压为零，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，故C正确。4.交流发电机线圈电阻r1 ，用电器电阻R9 ，电压表示数为9 V，如图所示，那么该交流发电机()A电动势的峰值为10 VB电动势的有效值为9 VC交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 VD交流发电机线圈自中性面转过90的过程中的平均感应电动势为 V答案D解析电压表示数等于路端电压，电路中的电流为I A1 A，电动势的有效值为：EI(Rr)1(19) V10 V，所以电动势的最大值为EmE10 V，故A、B错误；线圈通过中性面时最大，但0，故e0，C错误；线圈从中性面转过90过程中，BS，t，则n，由于EmnBS，所以 V，D正确。5家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积较小，某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用多用电表测灯泡两端的电压，多用电表的示数为()A.Um B.UmC.Um D.Um答案C解析多用电表测得的电压值为有效值，根据电流的热效应QT得U有效Um，所以C正确。6如图所示为一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值是()A5 A B2.5 AC. A D3.5 A答案B解析根据有效值的定义，在任意一个周期内，有I2RTIRIR，解得I2.5 A，选项B正确。7.(多选)如图所示，A、B两输电线间的电压表达式为u200sin100t(V)，输电线电阻不计，把电阻R50 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4 AB电压表示数为200 VC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1.6 kW答案AB解析由u200sin100t(V)可知，电压最大值Um200 V，角速度100 rad/s，所以电压的有效值U200 V，周期T0.02 s，频率f50 Hz。由欧姆定律得I A4 A，所以A、B正确；一个周期内电流方向改变两次，而f50 Hz，则1 s内电流方向改变100次，C错误；电功率PIU4200 W800 W，所以D错误。8(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为32C交流电a的瞬时值为u10sin5t (V)D交流电b的最大值为 V答案BCD解析由题图可知，t0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，A错误；由题图可知TaTb23，故nanb32，B正确；由题图可知，C正确；交流电最大值UmNBS，故UmaUmb32，故UmbUma V，D正确。9.在匀强磁场中，一电阻为R的单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，如图所示，某时刻线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量为。当线框再转过60时，回路电流瞬时值为I，则线框转动的周期是()A. B.C. D.答案D解析由题意可知EmNBS，瞬时值eEmsint，故isint，当t60时，iI，解得T，选项D正确。10.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)，则线框内产生的感应电流的有效值为()A. B.C. D.答案D解析交变电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框全部进入磁场中后，因磁通量不变，故没有感应电流产生，所以只有线框进入和穿出磁场的过程中有感应电流。设线框转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，根据有效值的概念，有2RI2RT，解得I，选项D正确。二、非选择题11.如图是自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦式交变电流，给车头灯供电。已知自行车车轮半径r35 cm，摩擦小轮半径r01.00 cm，线圈匝数n800匝，线圈横截面积S20 cm2，总电阻R140 ，旋转磁极的磁感应强度B0.01 T，车头灯电阻R210 。当车轮转动的角速度8 rad/s时(假定自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动)，求：(1)发电机磁极转动的角速度0；(2)车头灯中电流的有效值I。答案(1)280 rad/s(2)63 mA解析(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，摩擦小轮与自行车车轮的边缘线速度相等，故有0r0r，则0 rad/s280 rad/s。(2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为EmnBS08000.0120104280 V4.48 V感应电动势的有效值E电流的有效值I A63 mA。12在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n100匝，边长为20 cm，电阻为10 ，转动频率f50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T，求：(1)外力驱动线圈转动的功率；(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小；(3)在线圈由中性面转至与中性面成30夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量。答案(1)1.97104 W(2)314 V31.4 A(3)0.027 C解析(1)线圈中交变电动势的最大值EmnBS1000.5(0.2)2250 V628 V。交变电动势的有效值E314 V。外力驱动