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第五章 第2节描述交变电流的物理量课后强化演练一、选择题1如图所示，ABCD为一矩形导体框，处于匀强磁场中，O1O1与O2O2为ABCD的两条对称轴，开始时ABCD所在平面与磁场垂直，若让线框分别以角速度1、2绕O1O1、O2O2匀速转动，已知ABCDL1，ADBCL2，则下列说法正确的是()A若1时，则产生的感应电动势的峰值相等B若12时，两种情况下电流最大时安培力的功率相等C若12时，两种情况下电流的有效值之比I1I221D因为导体框匀速转动，动能不变，而又产生了电能，所以此电磁感应现象不满足能量守恒定律解析：根据交变电流产生规律可知，感应电动势的峰值EmBS，若1，则产生的感应电动势的峰值为Em1Em2，A选项错误；若12时，感应电动势的峰值相同，感应电流的峰值相同，有效值相同，安培力的功率PBIL1vBIL1L2BIS，B选项正确，C选项错误；因为导体框匀速转动，动能不变，而又产生了电能，需要消耗其他形式的能，所以此电磁感应现象满足能量守恒定律，D选项错误答案：B2把一只电热器接在100 V的直流电源上，在t时间内产生的热量为Q，若将它分别接到u1100sint(V)和u250sin2t(V)的交流电源上，仍要产生Q的热量，则所需时间分别是()At,2tB2t,8tC2t,2tDt,4t解析：由Qt得，接直流电时Qt，接u1时Qt1，所以t12t，同理t28t，所以选B.答案：B3(多选)(2017邻水县期末)如图所示，有矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈内阻为r，在匀强磁场B中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过90的过程中，下列说法正确的是()A磁通量的变化量为NBSB平均感应电动势为C电阻R所产生的热量为 QD通过电阻R的电荷量为 q解析：初态磁通量10，转过90时磁通量2BS，当线圈由图示位置转过90的过程中，磁通量的变化量21BS，A选项错误；根据法拉第电磁感应定律可知，平均感应电动势为N，B选项正确；感应电动势的最大值EmNBS，有效值E，电阻R产生的热量Qt，C选项错误；通过电阻R的电量qN，D选项正确答案：BD4如图所示的交流电压加在一电阻两端，下列说法不正确的是()A该交流电压的频率为50 HzB该交流电压的周期为0.03 sC并联在该电阻两端的交流电压表的示数为110 VD该交流电压的瞬时表达式为u110sin100t(V)解析：分析图象可知，交流电压的周期为0.02 s，频率为50 Hz，A选项正确，B选项错误；交流电压表的示数为有效值，U110 V，C选项正确；角速度100 rad /s，交流电压的瞬时值表达式为uUmsint110sin100t(V)，D选项正确答案：B5.(多选)如图所示，A、B两输电线间的电压是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两项正确；一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项错误；电功率PIU4200 W800 W，所以D项错误答案：AB6(2017哈尔滨模拟)某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)在A、B间加一交流电压，瞬时值的表达式为u20sin100t(V)，则交流电压表示数为()A10 V B20 VC15 V D14.1 V解析：分析电路可知，二极管和电阻R串联，二极管具有单向导电性，前半个周期内R1通路，后半个周期内R1断路，根据电流热效应可知，T，解得电压有效值U10 V14.1 V，故交流电压表示数为14.1 V，D选项正确答案：D二、非选择题7一小型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n100.穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化如图所示，发电机内阻r5.0 ，外电路电阻R95 .已知感应电动势的最大值Emnm，其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数解析：从 t图象可以看出：m1.0102 Wb，T3.14102 s，已知Emnm，又，故电路中电流最大值：Im A2 A.交流电流表读数I1.4 A.答案：1.4 A8如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为N，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知在0t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动求：(1)0t1时间内通过电阻R的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90的过程中，通过电阻R的电荷量解析：(1)0t1时间内，线圈的面积不变，磁感应强度线性变化，属于感生电动势的类型，根据法拉第电磁感应定律，ENNL1L2NL1L2，根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电流为INL1L2.(2)线圈匀速转动，属于动生电动势的类型，根据交变电流的产生原理可知，产生的电流是正弦式交流电，最大值EmNB1L1L2，有效值ENB1L1L2，电流通过电阻R产生的热量Q2RT2R.(3)电荷量的计算需要使用平均值，线圈匀速转动90的过程中，平均感应电动势ENNB，流过电阻R的平均电流I，则通过电阻R的电荷量qIt.答案：(1)NL1L2(2)(3)
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