2019年高中物理 第二章 交变电流 课时跟踪检测（八）表征交变电流的物理量（含解析）粤教版选修3-2.doc

表征交变电流的物理量1在阻值为70 的电阻中通以正弦交变电流，测得在10 min内放出的热量为21104 J，则此交变电流的最大值为()A024 AB05 AC0707 A D1 A解析：选D根据QI2Rt得I A，所以ImI1 A。2如图1所示是一个正弦式交变电流的图像，下列说法正确的是()图1A周期是02 s，电流的峰值是10 AB周期是015 s，电流的峰值是10 AC频率是5 Hz，电流的有效值是10 AD频率是02 Hz，电流的有效值是707 A解析：选A由图像可知T02 s，Im10 A，故频率f5 Hz，I5 A707 A，A正确，B、C、D错误。3一只“220 V,100 W”的灯泡接在u311sin 314t V的交变电源上，则下列判断正确的是()A灯泡能正常发光B与灯泡串联的电流表的示数为064 AC与灯泡并联的电压表的示数为311 VD通过灯泡的电流的表达式为i045sin 314t A解析：选A从电压瞬时值表达式知电压有效值为220 V，故“220 V,100 W”灯泡接在此交流电源上能正常发光，故A正确。通过灯的电流I A045 A，也是与灯串联电流表的示数，故B不正确。电压表与灯并联测得的也是灯的电压有效值，故示数为220 V，所以C选项不正确。通过灯的电流的有效值为045 A，故其最大值Im045 A064 A，故D选项不正确。4(多选)有两支交变电流表达式分别是：u1110sinV，u2220sinV。下列说法正确的是()A它们的峰值相同 B它们的周期相同C它们的相位差恒定 D它们的变化步调一致解析：选BCu1代表的交流的电压峰值为110 V，角速度为2f100，则频率f50 Hz，初相位为。u2代表的交流的电压峰值为220 V，角速度为2f100，则频率f50 Hz，初相位为。所以它们的峰值不同，A错误；由于频率相同，故T均为002 s，B正确；其相位差为定值，C正确，D错误。5如图2所示，实验室中有一台手摇交流发电机，内阻r10 ，外接R90 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e10sin 10t V，则()图2A该交变电流的频率为10 HzB该电动势的有效值为10 VC外接电阻R所消耗的电功率为10 WD电路中理想交流电流表的示数为10 A解析：选D由产生的电动势可知，该交变电流的频率为5 Hz，选项A错误；该电动势的有效值为E10 V，选项B错误；电路中交流电流表的示数为电流的有效值，为 I10 A，选项D正确；外接电阻R所消耗的电功率为PI2R9 W，选项C错误。6一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tT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()A2 V B2 VC V D V解析：选A先用代入法求出感应电动势的最大值：由eEm sin t得2 VEmsin，由此得Em4 V，因此有效值为2 V。选项A正确。7两个相同的定值电阻1、2分别接在正弦交流电源和直流电源的两端，直流电压恒为U0。当电阻1、2的通电时间分别为t和2t时，两个电阻上产生的热量均为Q。则该正弦交流电源电压的最大值是()图3AU0 B2U0CU0 DU0解析：选B设两电阻的阻值均为R，正弦交流电源电压的最大值为Um，则Qt，Q2t，解得Um2U0，选项B正确。8(多选)图4甲、乙分别为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法正确的是()图4A图甲、图乙均表示交流电B图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin 100t(V)C图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V解析：选ABD根据交变电流的定义，图甲、图乙均表示交流电，图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin 100t(V)，选项A、B正确。根据有效值的定义得：T，解得图乙所示电压的有效值U10 V，选项D正确、C错误。9一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图5甲所示。已知发电机线圈内阻为50 ，现外接一只电阻为950 的灯泡，如图乙所示，则()图5A电压表的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为242 J解析：选D由题图甲知Em220 V，则电源电动势有效值E220 V，I A22 A，电压表示数即路端电压有效值UIR2295 V209 V，A错；线框每转一圈，电流方向改变两次，故每秒钟电流方向改变n22次100次，B错；由P灯UI得：P灯20922 W4598 W，C错；由QI2rt得：Qr22251 J242 J，D正确。10(多选)如图6所示，交流发电机的矩形线圈边长abcd04 m，adbc02 m，线圈匝数N100，电阻r1 ，线圈在磁感应强度B02 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以100 rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R9 ，以图示时刻开始计时，则()图6A电动势瞬时值为160sin(100t)VBt0时线圈中磁通量变化率最大Ct s时线圈中感应电动势最大D交变电流的有效值是8 A解析：选BCD电动势的瞬时值eNBS cos t100020402100cos(100t)V160cos(100t)V，A错误。图示时刻即t0时，0，但最大，B正确。t s时，eEm，C正确。交变电流的有效值是8 A，D正确。11如图7所示，在匀强磁场中有一个内阻r3 、面积S002 m2的半圆形导线框可绕OO轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B T。若线框以100 rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V12 W”的小灯泡供电，则：图7(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)从图示位置开始，线框转过90的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？解析：(1)线框转动时产生感应电动势的最大值EmBS10 V，则感应电动势的瞬时值表达式eEmcos t10cos 100t V。(2)线框转过90的过程中，产生的平均电动势，灯泡电阻R3 ，故流过的电荷量qT C；与线框转动的快慢无关。(3)线框产生的电动势的有效值E10 V，灯泡两端电压UR5 V6 V，故灯泡不能正常发光，其实际功率P W。答案：(1)e10cos 100t V(2) C无关(3)不能 W12如图8所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO为轴，以角速度匀速转动，求：图8(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；(2)线圈从图示位置转过90的过程中电阻R上产生的热量；(3)线圈从图示位置转过90的过程中电阻R上通过的电荷量；(4)电阻R上的最大电压。解析：(1)线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ad边和bc边转动的线速度大小相等，当线圈平行于磁场时，产生的感应电动势最大，为EmnBLvnBLLnBL2。由闭合电路欧姆定律可知Im，当以图示位置为计时起点时，流过R的电流表达式为iImsin tsin t。(2)在线圈由图示位置匀速转动90的过程中，用有效值来计算电阻R产生的热量QI2R，其中I ，T，即QI2R。(3)在转过90的过程中感应电动势的平均值为n，流过R的平均电流，所以流过R的电荷量q。(4)由部分电路欧姆定律可知电阻R上的最大电压UmImR。答案：见解析