（通用版）高二物理 专题13 交变电流的产生和描述 有效值暑假作业（含解析）-人教版高二物理试题

专题13交变电流的产生和描述 有效值【知识回顾】一、交变电流的产生和变化规律1 交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流如图（a）、（b）、（c）、（d）所示都属于交变电流其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图（a）所示2 正弦交流电的产生和图象（1）产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动（2）中性面定义：与磁场方向垂直的平面特点：a线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零b线圈转动一周，两次经过中性面线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次（3）图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦函数曲线二、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值1 周期和频率（1）周期（T）：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间，单位是秒（s），公式（2）频率（f）：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数单位是赫兹（Hz）（3）周期和频率的关系：2 正弦式交变电流的函数表达式（线圈在中性面位置开始计时）（1）电动势e随时间变化的规律：e=Emsint.（2）电流i随时间变化的规律：i=Imsint.（3）负载两端的电压u随时间变化的规律：u=Umsint.其中等于线圈转动的角速度，Em=nBS；Um=ImR3 交变电流的瞬时值、峰值、有效值（1）瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数（2）峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值（3）有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：；（4）平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值想一想【例题1】如图所示，有一个电热器R，接在电压为u = 311sin100pt（V）的交流电源上。电热器工作时的电阻为100W，电路中的交流电表均为理想电表。由此可知： （ ）A电压表的示数为311VB电流表的示数为2.2AC电热器的发热功率为967WD交流电的频率为100Hz 【例题2】（多选）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，下列说法正确的是： （ ）A线框中感应电流的有效值为2IB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 【例题3】如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝纯电阻矩形线圈的周期为，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为1。下列说法正确的是： （ ）A线圈消耗的电功率为1WB线圈中感应电流的有效值为2AC任意时刻线圈中的感应电动势为D任意时刻穿过线圈的磁通量为 【例题4】（多选）图甲为一台小型发电机构造示意图，内阻r=5.0 ，外电路电阻R=95 ，电路中其余电阻不计。发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100。转动过程中穿过每匝线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化，如图乙所示，则： （ ）At=3.14102 s时，该小型发电机的电动势为零 B该小型发电机的电动势的最大值为200 VC电路中电流最大值为2A D串联在外电路中的交流电流表的读数为2A 【例题5】匝数为100匝的线圈通有如图所示的交变电流（图中曲线为余弦曲线的一部分），单匝线圈电阻r=0.02，则在010s内线圈产生的焦耳热为： （ ）A.80J B.85J C.90J D.125J练一练1、如图所示，两根间距为cm的无限长光滑金属导轨，电阻不计，其左端连接一阻值为10的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界虚线为正弦曲线的一部分，一阻值为10的光滑导体棒，在外力作用下以10m/s的速度匀速向右运动（接触电阻不计），交流电压表和交流电流表均为理想电表，则： （ ）A回路中产生的是正弦式交变电流 B电压表的示数是2VC导体棒运动到图示虚线位置时，电流表示数为零 D导体棒上消耗的热功率为0.2W 2、用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载电阻供电，变压器输出电压是110V，通过负载的电流图象如图所示，则 （ ） A变压器输入功率约为1555W B交流电的频率为100HzC负载电阻阻值为11 D负载电流的函数表达式 3、（多选）如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是： （ ）A线框abcd产生的电流为交变电流B当S断开时，电压表的示数为零C当S断开时，电压表的示数为D当S闭合时，电流表的示数为 4、（多选）如图所示，两根等高光滑的四分之一圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计，在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低点cd开始，在拉力作用下以初速度向右沿轨道做匀速圆周运动到ab处，则该过程中： （ ）A通过R的电流方向为由外向内B通过R的电流方向为由内向外CR上产生的热量为D流过R的电荷量为5、在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是： （ ）At=0.01s时穿过线框的磁通量最小B该交变电动势的有效值为11VC该交变电动势的瞬时值表达式为e=22cos（100t）VD电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角为45 6、（多选）如图甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原副线圈的匝数比为1：10的理想变压器给一灯泡供电如图丙所示，副线圈电路中灯泡额定功率为22W现闭合开关，灯泡正常发光则： （ ）At=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零 B交流发电机的转速为50r/sC变压器原线圈中电流表示数为1AD灯泡的额定电压为220V7A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比PA:PB等于（ ）A5:4 B3:2 C:1 D2:1 8、如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，沿着OO方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈总电阻为R，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时A线圈中感应电流的方向为abcdaB线圈中的感应电动势为C穿过线圈磁通量随时间的变化率最大D线圈ad边所受安培力的大小为 9、如图所示是某种交变电流的电流随时间变化的图线，i0部分的图线是一个正弦曲线的正半周，i0部分的图线是另一个正弦曲线的负半周，其最大值如图中所示，则这种交变电流的有效值为： （ ）AI0 BI0 CI0 DI010、图甲、图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电压的有效值都是311VC电压的有效值图甲大于图乙 D图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin100t（V）11、（多选）边长为L的正方形线框在匀强磁场B中以角速度匀速转动，产生的感应电流的最大值为Im，设灯泡的电阻为R，其它电阻不计。从如图位置开始计时，则： （ ）AIm= BL2 /R B. 电路中交流电的表达式为ImsintC. 电流表的读数为Im/2D. 电阻R上产生的电功率为 12、（多选）某正弦交流电的it图象如图所示，则该电流的： （ ）A.频率f=0.02HzB.有效值I=AC.峰值Im=AD瞬时值表达式i=20sin100t（A） 阅读广角中国风电能源领跑世界 堪称“绿色巨人”英媒称，一项新的研究发现，到2030年，中国将有四分之一以上的电力来自于风力发电，如果进行能源行业的改革，这个数字可能会提高到近三分之一。据英国卫报网站6月20日报道，在今后的14年里，中国将有更多的新发电机组上线，主要是清洁能源，比美国目前的容量更大，进一步巩固了中国作为一个新兴的绿色巨人的形象。麻省理工学院助理教授、研究报告联名作者之一的瓦莱丽卡普卢斯说，北京想在2030年之前将其风电装机容量增加3到5倍。她说：“现在中国是世界风电能源的领跑者，领先的差距相当大。”报道称，中国去年的风电装机容量高达145吉瓦（千兆瓦），令欧美黯然失色，尽管并不是全部风电机组都已并网。到2030年，可再生能源预计将满足五分之一的中国一次能源需求。欧洲风能协会的发言人奥利弗乔伊说：“如果我们不落实长期的政策，欧洲在可再生能源上的领跑地位可能会成为历史。如果我们做到这一点，欧洲在2030也可以实现四分之一能源来自于可再生能源。值得一提的是，去年全球可再生能源投资达创纪录水平，但欧洲却下滑了21。”乐一乐一节物理课上，老师在讲电功。小明睡得正香，不料老师提问“电功的单位是什么？”小明站起来回答道：“电工的单位在发电厂。