高中物理人教选修3-2全部配套课时作业:5.2《描述交变电流的物理量》

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1111.有一交变电流如图1所示,则由此图像可知()A它的周期是0.8 sB它的峰值是4 AC它的有效值是2 AD它的频率是0.8 Hz 图1解析:由图像可读得其周期T0.8 s,频率f1.25 Hz,故A对,D错;又可由图像读得Im4 A,故B对;因为电流为非正弦式电流,故有效值I2 A,C错。答案:AB2一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 VB2 VC. V D. V解析:先用代入法求出感应电动势的最大值:由eEmsin t得2 VEmsin(),由此得Em4 V,因此有效值为2 V。选项A正确。答案:A3如图2所示的甲、乙两图分别表示两个交流电压,比较这两个交变电压,它们具有共同的()图2A有效值 B频率C最大值 D均不一样解析:由图像可知,两个交变电压最大值均为2 V,周期均为0.4 s,可知B、C正确。题图甲中电压有效值U甲,题图乙中电压有效值U乙Um,故A错。答案:BC4某交变电流的电压为u6sin 314t V,则下列说法错误的是()A用此交变电流作打点计时器的电源时,打点周期为0.02 sB把耐压值为6 V的电容器接在此电源上会被击穿C此电压最大值为6 VDt s时,交流电压的瞬时值为3 V解析:由公式u6sin 314t 知,314 rad/s,故周期T0.02 s,A正确。耐压值6 V最大值6 V,故电容会被击穿,B正确。当t s时,u6sin V6 V3 V,故D错,C正确。答案:D5.如图3所示,电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。t0时刻线圈平面与磁场垂直,各电表均为理想交流电表,则()At0时刻线圈中的感应电动势为零B1 s内电路中的电流方向改变次C滑片P向下滑动时,电压表的读数不变D滑片P向下滑动时,电流表的读数不变 图3解析:如题图所示位置,t0,线圈的感应电动势为零,A正确;由T,得f,故1 s内电路中电流方向改变的次数为2f,B正确;由电压表的示数UR可知,滑片P向下滑动,电阻R增大,电压表示数U增大,而电表数示数I变小,C、D均错误。答案:AB6将阻值为5 的电阻接到内阻不计的交流电源上,电源的电动势随时间变化的规律如图4所示。下列说法正确的是()图4A电路中交变电流的频率为0.25 HzB通过电阻的电流为 AC电阻消耗的电功率为2.5 WD用交流电压表测得电阻两端的电压为5 V解析:由题图可知,该交变电流的周期为T4102 s,故频率为f25 Hz;通过电阻的电流最大值为Im1 A,有效值I0.707 A,电阻消耗的电功率为PI2R2.5 W。交流电压表测得的应为电阻两端的有效电压UIR V3.5 V。答案:C7一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5.0 ,则外接一只电阻为95.0 的灯泡,如图5乙所示,则()图5A电压表V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24.2 J解析:由电动势的图像知,其最大值为220 V,故有效值为220 V,电压表测量灯泡两端电压U209 V,A错;交流电的周期T0.02 s,方向每秒改变100次,B错;灯泡消耗的功率PI2R()295 W459.8 W,C错;发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热QI2rt()251 J24.2 J,D对。答案:D8.如图6所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图像如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是()A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零 图6B线圈先后两次转速之比为32C交流a的有效值为5 VD交流b的最大值为5 V解析:在题图中t0时刻感应电动势均为零,所以该时刻穿过线圈的磁通量最大,线圈位于中性面,选项A错误;先后两次的周期之比为23,频率之比为32,转速之比为32,选项B正确;由图可知交流a的最大值为10 V,所以a的有效值为 V5 V,选项C正确;交流a的电动势的最大值为Em1nBS110 V,交流b的电动势的最大值为Em2nBS2,又1232,所以Em2 V,选项D错误。答案:BC9.如图7所示的电流i通过一个R1 的电阻,它不是恒定电流。图7(1)计算通电1 s内电阻R中产生的热量?(2)计算该交流电的有效值。解析:(1)电流i在1 s内产生的热量Q2IRt12IRt221210.2 J22210.3 J2.8 J(2)由I2RtQ得电流I A1.67 A,即该交变电流的有效值为1.67 A。答案:(1)2.8 J(2)1.67 A10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。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。外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等。即P外 W1.97104 W。(2)线圈转到与中性面成30角时,其电动势的瞬时值eEmsin 30314 V,交变电流的瞬时值i A31.4 A。(3)在线圈从中性面转过30角的过程中,线圈中的平均感应电动势n,平均感应电流n,通过导体横截面的电荷量为q,则qtn C0.027 C。答案:(1)1.97104 W(2)314 V31.4 A(3)0.027 C111
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