2015-2016学年高中物理 第五章 第2节 描述交变电流的物理量课时达标训练(含解析)新人教版选修3-2
2016-2017学年高中物理第5章交变电流2描述交变电流的物理量课时作业新人教版选修
2 描述交变电流的物理量◎必做部分1．一个照明电灯标有“220 V、60 W”字样，现在把它接入最大值为311 V的正弦式交流电路中，则( )A．灯的实际功率大小为60 WB．灯丝将烧断C．只能暗淡发光D．能正常发光答案：AD2．在如图所示电路中，A是熔断电流I 0＝2 A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝220 2sin 314t V．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )A．110 2 ΩB．110 ΩC．220 ΩD．220 2 Ω解析：U＝220 V，R min＝UI0＝2202Ω＝110 Ω.答案：B3．标有“250 V,0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用( )A．220sin 100πt V B．220 V照明电路中C．380sin 100πt V D．380 V动力电路中解析：从该电容器的铭牌知，它的耐压值为250 V，也就是它允许加的最大电压为250 V，对于220 V的照明电路，最大值为220 2 V＝311 V，超出了它的耐压值．故正确答案为A.答案：A4.一台电风扇的额定电压为交流220 V．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示．这段时间内电风扇的用电量为( )A．3.9×10－2度B．5.5×10－2度C．7.8×10－2度D．11.0×10－2度解析：分段计算用电量，根据W＝UIt得W＝W1＋W2＋W3＝220×0.3×10×60 J＋220×0.4×10×60 J＋220×0.2×40×60 J＝1.98×105 J，而1度＝1 kW·h＝3.6×106 J，所以W＝1.98×105 J＝0.055度＝5.5×10－2度，故B 选项正确，A 、C 、D 选项错误．答案： B5.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin 25t VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W 解析： 由题图知：T ＝4×10－2s ，根据ω＝2π/T 有ω＝50π rad/s，故A 错； 从图象读出：T ＝4×10－2s ，根据f ＝1T可得f ＝25 Hz ，故B 对；从图象读出：U m ＝100 V ，根据U ＝U m2可得U ＝1002V ，故C 错； 由C 得：U ＝1002 V ，，根据P ＝U2R 有P ＝50 W ，故D 对．答案： BD6．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t ＝0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3∶2C ．交流电a 的瞬时值为u ＝10sin 5πt (V)D ．交流电b 的最大值为203V解析： 由图可知t ＝0时刻时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项A 错误；由图可知T a ＝0.4 s ，T b ＝0.6 s ，线圈先后两次转速之比n a ∶n b ＝T b ∶T a ＝3∶2，选项B 正确；交流电a 的瞬时值为u ＝U m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT a t ，得u ＝10sin 5πt (V)，选项C 正确，感应电动势最大值U m ＝NBSω＝NBS ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT ，所以U m a ∶U m b ＝T b ∶T a，交流电b 的最大值为203 V ，选项D正确．答案： BCD7．电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲的方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示，则( )甲乙A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V解析： 从图象可以看出，交变电流中电流最大值为0.6 2 A ，电流有效值为：I ＝I m2＝0.6 A ，R 1两端电压有效值为U 1＝IR 1＝6 V ，R 2两端电压最大值为U m ＝I m R 2＝0.62×20 V ＝12 2 V ，综上所述，正确选项为B.答案： B8．如图甲是阻值为5 Ω的线圈与阻值为15 Ω的电阻R 构成的回路．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示．则( )A ．电压表的示数为14.14 VB ．通过电阻的电流为0.707 AC ．电阻R 上消耗的功率为7.5 WD ．通过电阻的电流方向每秒变化100次解析： 根据题中图乙可知交流电的有效值为E ＝202V ＝10 2 V ，电压表的示数为1025＋15×15 V＝7.5 2 V ，A 错误；通过电阻的电流为I ＝1025＋15A ＝0.5 2 A≈0.707 A，B正确；电阻R 上消耗的功率为P ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1025＋152×15 W＝7.5 W ，C 正确；根据产生交流电的特点，线圈每转一圈，电流方向改变两次，则每秒变化10.04×2＝50次，D 错误．答案： BC9．有一交流发电机模型，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图所示，求：(1)电动势的最大值和有效值，(2)当t ＝1200 s 时，电动势的瞬时值，并指出此时线圈相对于磁场的位置．(3)已知线圈面积为16 cm 2，共25匝，计算匀强磁场的磁感应强度．解析： (1)由图象可知电动势的最大值E m ＝5 V ，根据正弦交流电的最大值和有效值的关系，故有效值为：E ＝22E m ＝3.5 V. (2)因为e ＝E m sin ωt ＝5sin 100πt ，当t ＝1200s 时，e ＝5sin 100π×1200V ＝5 V. 这时线圈平面跟磁感线平行． (3)由于E m ＝nBSω，所以B ＝E m nSω＝525×2π×50×16×10－4T ＝0.4 T. 答案： (1)5 V 3.5 V (2)5 V 线圈平面跟磁感线平行 (3)0.4 T10．甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的匝数n ＝100，电阻r ＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R ＝90 Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表．在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t 按图乙所示正弦规律变化．求：(1)交流发电机产生的电动势最大值； (2)电路中电压表的示数；(3)R 上的热功率．解析： (1)交流发电机产生电动势的最大值E m ＝nBSω而Φm ＝BS ，ω＝2πT，所以E m ＝2n πΦmT由Φ－t 图线可知：Φm ＝2.0×10－2WbT ＝6.28×10－2 s ，所以E m ＝200 V.(2)电动势的有效值E ＝E m2＝100 2 VU ＝R R ＋r E ＝90100×100 2 V ＝90 2 V ＝127.3 V. (3)R 上的功率为：P R ＝U 2R ＝902290W ＝180 W答案： (1)200 V (2)127.3 V (3)180 W ◎选做部分11．如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →d →aD ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力解析： 线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转动轴所在位置无关，故A 对，B 、D 错；图示时刻产生电流的方向为a →d →c →b →a ，故C 错．答案： A12.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πTtD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πTt解析： 线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正(或余)弦式交变电流，因为从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以瞬时电动势表达式e ＝E m cos ωt ，当转过60°时e ＝E m cos60°＝E m 2，而i ＝e R ＝E m22 Ω＝E m 4 Ω＝1 A ，所以E m ＝4 V ．故电动势有效值E ＝E m2＝2 2 V ，则线圈消耗功率P ＝E 2R ＝2222W ＝4 W ，则选项A 正确；线圈中感应电流的有效值I ＝E R ＝222A ＝ 2 A ，则选项B 错误；因为E m ＝4 V ，所以e ＝E m ·cos ωt ＝4 cos 2πTt V ，则选项C 正确；因为E m ＝BS ·2πT ，所以Φm ＝BS ＝E m ·T 2π＝2Tπ，所以任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝Φm ·sin ωt ＝2T πsin 2πTt ，所以选项D 错误．答案： AC。
新人教版高中物理第5章交变电流2描述交变电流的物理量课时作业选修3_2
2 描述交变电流的物理量◎必做部分1．一个照明电灯标有“220 V、60 W”字样，现在把它接入最大值为311 V 的正弦式交流电路中，则( )A ．灯的实际功率大小为60 WB ．灯丝将烧断C ．只能暗淡发光D ．能正常发光 答案： AD2．在如图所示电路中，A 是熔断电流I0＝2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝220 2sin 314t V ．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )A ．110 2 ΩB ．110 ΩC ．220 ΩD ．220 2 Ω解析： U ＝220 V ，R min ＝U I 0＝2202Ω＝110 Ω.答案： B3．标有“250 V,0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用( ) A ．220sin 100πt V B ．220 V 照明电路中 C ．380sin 100πt VD ．380 V 动力电路中解析： 从该电容器的铭牌知，它的耐压值为250 V ，也就是它允许加的最大电压为250 V ，对于220 V 的照明电路，最大值为220 2 V ＝311 V ，超出了它的耐压值．故正确答案为A.答案： A4.一台电风扇的额定电压为交流220 V ．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I 随时间t 的变化如图所示．这段时间内电风扇的用电量为( )A ．3.9×10－2度 B ．5.5×10－2度 C ．7.8×10－2度D ．11.0×10－2度解析： 分段计算用电量，根据W ＝UIt 得W ＝W 1＋W 2＋W 3＝220×0.3×10×60 J＋220×0.4×10×60 J＋220×0.2×40×60 J＝1.98×105J ，而1度＝1 kW·h＝3.6×106J ，所以W ＝1.98×105J ＝0.055度＝5.5×10－2度，故B 选项正确，A 、C 、D 选项错误．答案： B5.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin 25t VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W 解析： 由题图知：T ＝4×10－2s ，根据ω＝2π/T 有ω＝50π rad/s ，故A 错； 从图象读出：T ＝4×10－2s ，根据f ＝1T可得f ＝25 Hz ，故B 对；从图象读出：U m ＝100 V ，根据U ＝U m2可得U ＝1002V ，故C 错； 由C 得：U ＝1002 V ，，根据P ＝U2R 有P ＝50 W ，故D 对．答案： BD6．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t ＝0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3∶2C ．交流电a 的瞬时值为u ＝10sin 5πt (V)D ．交流电b 的最大值为203V解析： 由图可知t ＝0时刻时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项A 错误；由图可知T a ＝0.4 s ，T b ＝0.6 s ，线圈先后两次转速之比n a ∶n b ＝T b ∶T a ＝3∶2，选项B 正确；交流电a 的瞬时值为u ＝U m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT a t ，得u ＝10sin 5πt (V)，选项C 正确，感应电动势最大值U m ＝NBS ω＝NBS ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT ，所以U m a ∶U m b ＝T b ∶T a，交流电b 的最大值为203 V ，选项D正确．答案： BCD7．电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲的方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示，则( )甲乙A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V解析： 从图象可以看出，交变电流中电流最大值为0.6 2 A ，电流有效值为：I ＝I m2＝0.6 A ，R 1两端电压有效值为U 1＝IR 1＝6 V ，R 2两端电压最大值为U m ＝I m R 2＝0.62×20 V ＝12 2 V ，综上所述，正确选项为B.答案： B8．如图甲是阻值为5 Ω的线圈与阻值为15 Ω的电阻R 构成的回路．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示．则( )A ．电压表的示数为14.14 VB ．通过电阻的电流为0.707 AC ．电阻R 上消耗的功率为7.5 WD ．通过电阻的电流方向每秒变化100次解析： 根据题中图乙可知交流电的有效值为E ＝202V ＝10 2 V ，电压表的示数为1025＋15×15 V＝7.5 2 V ，A 错误；通过电阻的电流为I ＝1025＋15A ＝0.5 2 A≈0.707 A，B正确；电阻R 上消耗的功率为P ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1025＋152×15 W＝7.5 W ，C 正确；根据产生交流电的特点，线圈每转一圈，电流方向改变两次，则每秒变化10.04×2＝50次，D 错误．答案： BC9．有一交流发电机模型，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图所示，求：(1)电动势的最大值和有效值，(2)当t ＝1200 s 时，电动势的瞬时值，并指出此时线圈相对于磁场的位置．(3)已知线圈面积为16 cm 2，共25匝，计算匀强磁场的磁感应强度．解析： (1)由图象可知电动势的最大值E m ＝5 V ，根据正弦交流电的最大值和有效值的关系，故有效值为：E ＝22E m ＝3.5 V. (2)因为e ＝E m sin ωt ＝5sin 100πt ，当t ＝1200s 时，e ＝5sin 100π×1200V ＝5 V. 这时线圈平面跟磁感线平行． (3)由于E m ＝nBS ω，所以B ＝E m nS ω＝525×2π×50×16×10－4T ＝0.4 T. 答案： (1)5 V 3.5 V (2)5 V 线圈平面跟磁感线平行 (3)0.4 T10．甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的匝数n ＝100，电阻r ＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R ＝90 Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表．在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t 按图乙所示正弦规律变化．求：(1)交流发电机产生的电动势最大值； (2)电路中电压表的示数；(3)R 上的热功率．解析： (1)交流发电机产生电动势的最大值E m ＝nBS ω而Φm ＝BS ，ω＝2πT，所以E m ＝2n πΦmT由Φ－t 图线可知：Φm ＝2.0×10－2WbT ＝6.28×10－2 s ，所以E m ＝200 V.(2)电动势的有效值E ＝E m2＝100 2 VU ＝R R ＋r E ＝90100×100 2 V ＝90 2 V ＝127.3 V. (3)R 上的功率为：P R ＝U 2R＝2290W ＝180 W答案： (1)200 V (2)127.3 V (3)180 W ◎选做部分11．如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →d →aD ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力解析： 线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转动轴所在位置无关，故A 对，B 、D 错；图示时刻产生电流的方向为a →d →c →b →a ，故C 错．答案： A12.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πTtD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πTt解析： 线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正(或余)弦式交变电流，因为从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以瞬时电动势表达式e ＝E m cos ωt ，当转过60°时e ＝E m cos60°＝E m 2，而i ＝e R ＝E m22 Ω＝E m 4 Ω＝1 A ，所以E m ＝4 V ．故电动势有效值E ＝E m2＝2 2 V ，则线圈消耗功率P ＝E 2R＝222W ＝4 W ，则选项A 正确；线圈中感应电流的有效值I ＝E R ＝222A ＝ 2 A ，则选项B 错误；因为E m ＝4 V ，所以e ＝E m ·cos ωt ＝4 cos 2πTt V ，则选项C 正确；因为E m ＝BS ·2πT ，所以Φm ＝BS ＝E m ·T 2π＝2Tπ，所以任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝Φm ·sin ωt ＝2T πsin 2πTt ，所以选项D 错误．答案： AC。
【创新设计】2015-2016学年高二物理人教版选修3-2学案：5.3 习题课 交变电流的产生及描述 Word版含解析[ww
第3讲 习题课 交变电流的产生及描述[目标定位] 1.进一步熟悉交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值.2.进一步理解交变电流图象的物理意义.3.知道交变电流“四值”的区别，应用“四值”求解相关问题．1．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m sin_ωt (从中性面开始计时)．2．交变电流感应电动势的最大值E m ＝nBSω，即最大值由线圈匝数n 、磁感应强度B 、转动角速度ω及线圈面积S 决定，与线圈的形状、转轴的位置无关(填“有关”或“无关”)． 3．线圈在转动过程中的平均感应电动势，要用法拉第电磁感应定律计算，即E ＝n ΔΦΔt .4．正弦交流电的有效值E ＝E m 2，I ＝I m2.其他非正弦交流电的有效值根据有效值的定义求解.一、交变电流的瞬时值及图象问题 1．求解感应电动势瞬时值 (1)确定线圈转动从哪个位置开始；(2)确定线圈转动的角速度ω(以rad/s 作单位)； (3)确定感应电动势瞬时值表达式．2．正弦交流电的图象是一条正弦曲线，从图象中可以得到以下信息 (1)周期(T )和角速度(ω)：线圈转动的角速度ω＝2πT .(2)峰值(E m ，I m )：图象上的最大值，可计算出有效值E ＝E m 2，I ＝I m2. (3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值．(4)可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻． (5)判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率ΔΦΔt的变化情况．例1 如图1所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知( )图1A ．此感应电动势的瞬时表达式为e ＝200sin (0.02t ) VB ．此感应电动势的瞬时表达式为e ＝200sin (100πt ) VC ．t ＝0.01 s 时，穿过线圈的磁通量为零D ．t ＝0.02 s 时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 答案 B二、平均值及电荷量的求解 1．感应电动势的平均值E ＝nΔΦΔt. 2．求电荷量要用感应电流的平均值：I ＝ER ＋r ，q ＝I ·Δt ＝n ΔΦR ＋r.例2 发电机的转子是匝数为100匝、边长为20 cm 的正方形线圈，将它置于磁感应强度B ＝0.05 T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以ω＝100π rad/s 的角速度转动，当线圈平面与磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻R ＝10 Ω. (1)写出交变电流的瞬时值表达式．(2)线圈从计时开始，转过π3过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？解析 (1)感应电动势的最大值为E m ＝nBSω＝100×0.05×0.2×0.2×100π V ＝20π V ， I m ＝E mR＝2π A ，所以i ＝I m sin ωt ＝2πsin (100πt ) A. (2)线圈从计时开始，转过π3过程中通过线圈某一截面的电荷量q ＝I t ＝n ΔΦR .从中性面开始计时，转过π3，如图所示．ΔΦ＝B ΔS ＝BS (1－sin 30°)＝12BS ，q ＝nBS 2R ＝100×0.05×0.2×0.220 C ＝1×10－2 C.答案 (1)i ＝2πsin (100πt ) A (2)1×10－2 C 三、有效值的计算对于交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：1．对于按正(余)弦规律变化的电流，可先根据E m ＝nBSω求出其最大值，然后根据E ＝E m2求出其有效值．有关电功、电功率的计算，各种交流仪表读数都要用有效值．2．当电流按非正(余)弦规律变化时，必须根据有效值的定义求解，在计算有效值时要注意三同：相同电阻、相同时间(一般要取一个周期)、产生相等热量．例3 有两个完全相同的电热器，分别通以如图2甲和乙所示的峰值相等的方波交变电流和正弦交变电流．求这两个电热器的电功率之比．图2解析 交变电流通过纯电阻用电器R 时，其电功率P ＝I 2R ，I 应该是交变电流的有效值． 对于题图甲所示的方波交变电流，因大小恒定，故有效值I 甲＝I m 对于题图乙所示的正弦交变电流，有效值I 乙＝22I mP 甲＝I 2m R ，P 乙＝⎝⎛⎭⎫I m 22R ＝12I 2m R所以P 甲∶P 乙＝2∶1. 答案 2∶1例4 如图3表示一交流电随时间变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为I m ；电流的负值为－I m ，则该交变电流的有效值为多少？图3解析 在各正半周内交流电为正弦交流电，相应有效值为I 1＝I m2；各负半周为方波交流电，相应有效值为I 2＝I m .取电阻为R ，考虑一个周期内电流的热效应，设该交变电流的有效值为I ，根据有效值的定义有I 2RT ＝I 21R ·T 2＋I 22R ·T2，由此得I ＝ I 21＋I 222＝32I m . 答案32I m四、交变电流“四值”的综合应用最大值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的使用： 1．在研究电容器的耐压值时，只能用最大值．2．在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值W ＝EIt ，Q ＝I 2Rt ，交流电表指示的也是有效值．3．在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值． 4．在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值．例5 如图4所示，在匀强磁场中有一个内阻r ＝3 Ω、面积S ＝0.02 m 2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 ＝52π T ．若线框以ω＝100π rad/s 的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V,12 W ”的小灯泡供电，则：图4(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，通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)由题目所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡的实际功率为多大？解析 (1)线框转动时产生感应电动势的最大值E m ＝BSω＝52π×0.02×100π V ＝10 2 V因线框转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m cos ωt ＝102cos (100πt ) V.(2)线框转过90°过程中，产生的平均电动势E ＝ΔΦΔt ＝2BSωπ，流过的电荷量q ＝I ·14T ＝BSR ＋r ，灯泡电阻R ＝U 20P 0＝6212Ω＝3 Ω.故q ＝BS R ＋r ＝52π×0.023＋3 C ＝260π C ，与线框转动的快慢无关．(3)线框产生的感应电动势的有效值E ＝E m 2＝10 V ，灯泡两端电压U ＝ER ＋rR ＝5 V ．因U ＜6 V ，故灯泡不能正常发光，其实际功率P ＝U 2R ＝523 W ＝253 W.答案 (1)e ＝102cos (100πt ) V(2)260π C 无关 (3)不能 253W图象信息分析1．某正弦式交流电的电流i 随时间t 变化的图象如图5所示．由图可知( )图5A ．电流的最大值为10 AB ．电流的有效值为10 AC ．该交流电的周期为0.03 sD ．该交流电的频率为0.02 Hz 答案 B解析 由题图知此交流电的电流的最大值为10 2 A ，则有效值为I ＝1022 A ＝10 A ；周期为0.02 s ，则频率为f ＝1T＝50 Hz.有效值的理解和计算2．如图6所示，为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是( )图6A ．这也是一种交流电B ．电流的变化周期是0.01 sC ．电流的有效值是1 AD ．电流通过100 Ω的电阻时，1 s 内产生的热量为200 J 答案 C解析 因电流方向不变，故不是交流电，A 错；其周期为0.02 s ，B 错；由电流的热效应可知⎝⎛⎭⎫22 A 2R T 2＝I 2RT ，解得I ＝1 A ，故C 对；由Q ＝I 2Rt 可知Q ＝1×100×1 J ＝100 J ，D 错． 3．如图7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ω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( )图7A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R答案 D解析 线框转动的角速度为ω，进磁场的过程用时18周期，出磁场的过程用时18周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为I ′＝12BL 2ωR ，则转动一周产生的感应电流的有效值满足I 2RT ＝(12BL 2ωR )2R ×14T ，解得I ＝BL 2ω4R.D 正确．交变电流“四值”的应用4．交流发电机线圈电阻r ＝1 Ω，用电器电阻R ＝9 Ω，电压表示数为9 V ，如图8所示，那么该交流发电机( )图8A ．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 2 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202π 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 ＝U R ＝99A ＝1 A ，所以电动势的有效值为：E ＝I (R ＋r )＝1×(1＋9) V ＝10 V ，所以电动势的最大值为E m ＝2E ＝10 2 V ，故选项A 、B 错；线圈通过中性面时Φ最大，但ΔΦΔt ＝0，故e ＝0，选项C 错；线圈从中性面转过90°的过程中，ΔΦ＝BS ，Δt ＝T 4＝π2ω，所以E ＝n ΔΦΔt ＝2nBSωπ，由于E m ＝nBSω，所以E ＝2E m π＝202πV ，选项D 对．(时间：60分钟)题组一 交变电流的产生规律及图象的应用1．一矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图1所示，下列说法中正确的是( )图1A ．此交流电的频率为0.2 HzB ．此感应电动势的有效值为1 VC ．t ＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行D ．在线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为1100πWb 答案 D解析 由题图可知，此交流电的周期T ＝0.2 s ，频率f ＝1T ＝5 Hz ，A 错；E ＝E m 2＝22 V ，B错．t ＝0.1 s 时，电动势为0，线圈平面与磁感线垂直，C 错．因E m ＝nBSω，其中n ＝10，ω＝2πT ＝10π rad/s ，故Φm ＝BS ＝1100πWb ，D 正确．2．风速仪的简易装置如图2甲所示．在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化．风速为v 1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为v 2，且v 2＞v 1，则感应电流的峰值I m 、周期T 和电动势E 的变化情况是( )图2A．I m变大，T变小B．I m变大，T不变C．I m变小，T变小D．I m不变，E变大答案 A解析风速增大，周期T变小，电动势E变大，感应电流的峰值I m变大，选项A正确．3．电阻为1 Ω的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的正弦交流电的图象如图3图线a所示；当调整线圈转速后，该线圈中所产生的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()图3A．在图中t＝0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3∶2C．交流电a的电动势的有效值为5 2 VD．交流电b的电动势的最大值为5 V答案BC解析由题图可知，t＝0时刻线圈中的感应电流为0，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量的变化率为0，所以穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由题图可得线圈先后两次转动的周期之比为0.4∶0.6＝2∶3，所以转速之比为3∶2选项B正确；由题图可得交流电a的电流的最大值为10 A，有效值为10A＝5 2 A，又矩形线圈的电阻为1 Ω，所以交流电a的2可得电动势与周期成反比，电动势的有效值为5 2 V，选项C正确；由E＝nBSω、ω＝2πT所以交流电b的电动势的最大值为203V，选项D错误．题组二有效值的应用4．一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V 答案 C解析 根据P ＝U 2R ，对直流电有P ＝(10 V )2R ，对正弦式交流电有P 2＝U ′2R ，所以正弦式交流电的有效值为U ′＝ PR2＝5 2 V ，故交流电源输出电压的最大值U m ′＝2U ′＝10 V ，故选项C 正确．5．好多同学家里都有调光电灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速．现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的，如图4所示，为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每个二分之一周期内，前14周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为( )图4A.U m 2 B ．22U m C.U m 22 D.2U m答案 A解析 题图所示电压与正弦半波电压等效，由(U m 2)2R ·T 2＝U 2R T ，得：U ＝U m2.6．如图5甲所示为电热毯电路示意图，交流电压u ＝311sin (100πt ) V ，当开关S 接通时，电热丝的电功率为P 0；当开关S 断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，则( )图5A ．开关接通时，交流电压表的读数为220 VB ．开关接通时，交流电压表的读数为311 VC ．开关断开时，交流电压表的读数为311 V ，电热丝功率为P 02D ．开关断开时，交流电压表的读数为156 V ，电热丝功率为P 02答案 AD解析 交流电压表的读数为有效值，计算热功率要用有效值．开关接通时，交流电压峰值U m ＝311 V ，所以有效值U ＝U m2＝220 V ，A 正确；开关断开时，取一个周期T ，电热丝产生的热量减半，所以电热丝功率为P 02，由P ＝U 2R ，电压有效值为U2≈156 V ，电压表示数为156 V ，D 正确．7．如图6所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )图6A ．1∶ 2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6答案 C解析 计算电功时，I 要用有效值．图甲中，设周期为T ，由有效值的定义得(12A)2R ·T3＋0＋(12A)2R ·T 3＝I 21RT ，得I 1＝33 A ；图乙中，电流的值不变，I 2＝1 A ，由W ＝I 2Rt 可以得到W 甲∶W 乙＝1∶3.C 正确． 题组三 交流电“四值”的应用8．标有“220 V,0.5 μF ”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用？( ) A ．e ＝220sin (100πt ) V B ．220 V 的照明电路中 C ．e ＝380sin (100πt ) V D ．380 V 的照明电路中答案 A9．如图7所示，交流电压u ＝311sin (314t ＋π6) V 加在阻值为220 Ω的电阻两端，则( )图7A ．电压表的读数为311 VB ．电流表的读数为1.414 VC ．电流表的读数为1 AD ．2 s 内电阻产生的电热是440 J答案 CD解析 电压表测的是有效值，故读数为3112V ≈220 V ，电流表示数应为1 A ，故C 、D 正确．图810．在图8所示电路中，A 是熔断电流I 0＝2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源．交流电源的内阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝2202sin (314t ) V ．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )A ．110 2 ΩB ．110 ΩC ．220 ΩD ．220 2 Ω答案 B解析 E ＝220 V ，R min ＝E I 0＝2202Ω＝110 Ω. 11．如图9所示，线圈面积为0.05 m 2，共100匝，线圈总电阻为1 Ω，与外电阻R ＝9 Ω相连，线圈在B ＝2πT 的匀强磁场中绕OO ′轴以转速n ＝300 r/min 匀速转动．从线圈处于中性面开始计时，求：图9(1)电动势的瞬时值表达式；(2)两电表○A 、○V 的示数；(3)线圈转过160s 时电动势的瞬时值； (4)线圈转过130s 的过程中，通过电阻的电荷量； (5)线圈匀速转一周外力做的功．答案 见解析解析 (1)E m ＝NBSω，ω＝2πn ，因为n ＝300 r /min ＝5 r/s ，ω＝2πn ＝2π×5 rad /s ＝10π rad/s ，所以E m ＝NBSω＝100×2π×0.05×10π V ＝100 V. 从线圈处于中性面开始计时，则e ＝E m sin ωt ，所以e ＝100sin (10πt ) V.(2)此时两表的示数：I ＝E R ＋r ＝E m2R ＋r＝1002×10 A ＝5 2 A ≈7.1 A. U R ＝IR ＝52×9 V ＝45 2 V ≈63.6 V.(3)当线圈转过160s 时， e ＝100sin (10π×160) V ＝100sin π6 V ＝50 V. (4)线圈转过t ＝130s 的过程中，转过的角度为： θ＝ωt ＝10π×130＝π3， 通过电阻的电荷量为：q ＝I Δt ＝ER ＋r Δt ＝N |ΔΦ|Δt R ＋r Δt ＝N |ΔΦ|R ＋r . |ΔΦ|＝|Φ2－Φ1|＝|BS (cos π3－1)|＝12BS ， 所以q ＝N |ΔΦ|R ＋r＝100×12BS 10＝12π C. (5)线圈匀速转动一周，外力做功与电流做功相等W F ＝E 2R ＋r T ＝(1002)210×15 J ＝100 J ．。
2017人教版高中物理选修第五章 第2节《描述交变电流的物理量》达标训练
【创新方案】2015-2016学年高中物理第五章第2节描述交变电流的物理量课时达标训练新人教版选修3—2一、单项选择题1、下列提到的交流电,哪一个不就是指有效值( )A、交流电压表读数B、保险丝熔断电流C、电容器击穿电压D、220 V交流电压2、（北京高考）一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上,消耗电功率为P；若把它接在某个正弦式交流电源上,其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（）A、5 VB、5错误! VC、10 VD、10错误! V3、(全国卷）一台电风扇的额定电压为交流220 V.在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示.这段时间内电风扇的用电量为( )A、3、9×10－2度B、5、5×10－2度C、7、8×10－2度D、11、0×10－2度4、电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10 Ω,R2＝20 Ω。
合上开关S 后,通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示.则( )A、通过R1的电流有效值就是1、2 AB、R1两端的电压有效值就是6 VC、通过R2的电流最大值就是1、2 2 AD、R2两端的电压最大值就是6 错误! V5、在阻值为R1与R2的两个电阻的两端,分别加上50 V的直流电压与某一交流电压,则下面关于交流电压有效值的说法中正确的就是( ）A、若两电阻在相等时间内产生的热量相等,则交流电压有效值为50/错误! VB、若R1＝R2，且两电阻热功率相等，则交流电压有效值为50 VC、若R1＝R2，且两电阻产生的热量相等,则交流电压有效值为50 VD、不论R1就是否等于R2，只要两电阻的热功率相等，就有交流电压的有效值为50 V二、多项选择题6、下列关于交流电的说法中正确的就是( ）A、交流电器设备上所标的电压与电流值就是交流电的峰值B、用交流电流表与电压表测定的读数值就是交流电的瞬时值C、给定的交流数值，在没有特别说明的情况下就是指有效值D、跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值就是交流电的有效值7、某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin 100πt V。
高中物理选修3-2(人教版)练习：第五章2描述交变电流的物理量
第五章交变电流2 描述交变电流的物理量A级抓基础1．下列提到的交流电，不是指有效值的是( )A．交流电压表的读数B．保险丝熔断电流C电容器击穿电压D．220 V交流电压解析：电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值．答案：C2．(多选)矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是( )A ．交流电压的有效值为36 2 VB ．交流电压的最大值为36 2 V ，频率为0.25 HzC ．2 s 末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大D ．1 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：BC3．一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t ＝112T 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( )A ．2 2 VB ．2 V C. 2 VD.22V 解析：先用代入法求出感应电动势的最大值：由e ＝E m sin ωt 得2 V ＝E m sin ⎝⎛⎭⎪⎫2πT ×T 12，由此得E m ＝4 V ，因此有效值为2 2 V ，选项A 正确． 答案：A4.(多选)一交流电压的图象如图所示．将该交流电压加在一阻值为22 Ω的电阻两端，下列说法中正确的是 ( )A．该电阻消耗的功率为550 WB．该交流电压的瞬时值表达式为u＝1102sin 100πt VC．并联在该电阻两端的交流电压表的示数为110 2 VD．流过电阻的电流方向每秒改变50次解析：由题图可知U m＝110 2 V，而电压表示数应为有效值即110 V，C错误；又T＝0.02 s，故f＝50 Hz，电流方向每周期改变两次，所以每秒改变100次，D错误；ω＝2πT＝100π rad/s，所以B正确；P＝U2R＝550 W，A正确．答案：AB5.在如图所示电路中，A是熔断电流I0＝2 A的保险丝，R是可变电阻，S 是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝2202 sin 314t V．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )A．1102ΩB．110ΩC．220ΩD．2202Ω解析：U＝220 V，R min＝UI0＝2202Ω＝110Ω.答案：BB级提能力6．图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则( )A．电压表的示数为6 VB．在t＝10－2s的时刻，穿过线圈的磁通量为零C．若线圈转速改为25 r/s，则电动势的有效值为3 VD．若线圈转速改为25 r/s，则通过电灯的电流为1.2 A解析：电压表的示数是有效值，U＝E有效R＋r R＝69＋1×9 V＝5.4 V，A错误；t＝10－2s时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，B错误；原来线圈的转速为n＝ω2π＝2π2πT＝50 r/s，当线圈的转速改为25 r/s时，感应电动势的最大值U m＝622V＝3 2 V，有效值为3 V，C正确；若线圈转速改为25 r/s，通过灯泡的电流为0.3 A，D错误．7.(多选)如图所示，边长为L 的正方形单匝线圈abcd ，其电阻为r ，外电路的电阻为R ，ab 的中点和cd 的中点的连线O′O 恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O 匀速转动，则以下判断正确的是( )A ．图示位置线圈中的感应电动势最大，为E m ＝BL 2ωB ．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e ＝12BL 2ωsin ωtC ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为q ＝2BL 2R ＋rD ．线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ＝πB 2ωL 4R4（R ＋r ）2解析：图示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A 错误；线圈产生的感应电动势最大值为E m ＝12BL 2ω，故对应的瞬时值表达式为e ＝12BL 2ωsin ωt ，B 正确；由q ＝ΔΦR ＋r可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量q ＝BL 2R ＋r，C 错误；电阻R 上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量：Q ＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤E m 2（R ＋r ）2R ×2πω＝πB 2ωL 4R 4（R ＋r ）2，D 正确．8．图甲为电热毯的电路图，电热丝接在u ＝311sin 100πt(V)的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为如图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是( )A ．110 VB ．156 VC ．220 VD ．311 V解析：交流电压表测的是交流电压的有效值，设为U ，则有：U 2R T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫31122R·T 2，解得U≈156 V ，故B 项正确．答案：B9．两个完全相同的电热器，分别通过如图(a)和(b)所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P a ∶P b 等于多少？解析：有效值与最大值的关系I＝I m2仅对正弦交变电流适用，即对于图(b)才有I b＝I m2，P b＝I2b R＝12I2m R，对于图(a)的方形交变电流来说，由于每时刻通过电阻R的电流都是I m，只是方向做周期性变化，而对于电流通过电阻发热来说，它与电流方向是没有关系的．因此从热效应来说，图(a)的交变电流与恒定电流I m是等效的，也可以说图(a)交变电流的有效值就是I m.因此I a＝I m，P a＝I2a R＝I2m R，所以P a∶P b＝1∶12＝2∶1.10．一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向．(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcba ， (2)E m ＝NBSω＝NBL 2ω.(3)线圈平面与B 成60°角时的瞬时感应电动势： e ＝E m cos 60°＝12NBL 2ω.(4)电动势的有效值：E ＝E m 2；电流的有效值I ＝ER ＋r ，柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功： W ＝EIt ＝E 2R ＋r t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫NBL 2ω22R ＋r ·2πω＝πN 2B 2L 4ωR ＋r.(6)电流表显示电流的有效值，则读数为： I ＝I m 2＝NBL 2ω2（R ＋r ）；电压表显示路端电压的有效值，则读数为： U ＝IR ＝NBL 2ωR 2（R ＋r ）.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
人教版高二物理选修3-2第五章 交变电流 第二节 描述交变电流的物理量 每课一练教师版-精选教育文档
第五章交变电流第二节描述交变电流的物理量每课一练班别姓名学号1．（多选）关于交变电流的有效值U和最大值U m，下列说法正确的是()A．任何形式的交流电压的有效值都是UB．正弦式交变电流具有UC．照明电压220 V和动力电压380 V指的都是有效值D．交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值2．标有“220 V0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用()A．220sin100πt VB．220 V的照明电路中C．380sin100πt VD．380 V的动力电路中3．一个电热器接在10 V的直流电源上，在t s内产生的焦耳热为Q，今将该电热器接在一个交流电源上，它在2t s内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源的电压的最大值和有效值分别是()A．最大值V，有效值10 VB．最大值10 V，有效值VC．最大值V，有效值5 VD．最大值V，有效值V4．（多选）如图所示的(a)、(b)两图分别表示两个交变电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的() A．有效值B．频率C．最大值D．均不一样5．如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示。
此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为()A．110 V B．156 VC．220 V D．311 V6．（多选）有一个电子器件，当其两端电压高于100 V时则导通，等于或低于100 V时则不导通，若把这个电子器件接到100 V、50 Hz的正弦交变电源上，这个电子器件将()A．不导通B．每秒钟导通50次C．每秒钟导通100次D．每次导通时间为0.005 s7．（多选）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知()A ．该交流电的电压的有效值为100 VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电压瞬时值的表达式为u ＝100sin 25t VD ．若将该交流电压加在阻值为100 Ω的电阻两端，该电阻消耗的功率为50 W8．（多选）如图所示xOy 平面为光滑水平面，现有一长为d 、宽为L 的线框MNPQ 在外力F 作用下，沿正x 轴方向以速度v 做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B ＝B 0cos dπx (式中B 0为已知量)，规定竖直向下为磁感应强度正方向，线框电阻为R ，t ＝0时刻MN 边恰好在y 轴处，则下列说法正确的是( )A ．外力F 为恒力B ．t ＝0时，外力大小F ＝2204B L v RC ．通过线框的瞬时电流I ＝02cosvt B Lv d R πD ．经过t ＝d v，线框中产生的电热Q ＝2202B L vd R 9．我国照明电压的瞬时值表达式为e ＝sin 100πt V ，它的周期是________，频率是________，在1 s 内电流的方向改变________次，电压最大值为________。
人教版高二物理选修3-2第五章第2节描述交变电流 的物理量对点训练
高二物理选修3-2第五章第二节描述交变电流的物理量对点训练1一、单选题1.如图中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中甲电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )A.甲表示交流电，乙表示直流电B.两种电压的有效值相等C. 甲电压的瞬时值表达式为u＝311sin100πtVD. 甲交变电流的有效值比乙交变电流的有效值小2.某矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生交流电，该交流电电动势瞬时值的表达式为，以下关于此装置及产生的交流电的说法中正确的是（）A. 时刻穿过线框的磁通量最大B. 电动势的有效值为C. 该交流电的周期为D. 若线框转速增大1倍，其他条件不变，则电动势瞬时值表达式为3.一理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t变化的规律如图所示，副线圈接一个R=10Ω的电阻，则（）A. 电阻R两端电压的有效值为B. 电阻R中电流的频率为0.25HzC. 1分钟内电阻R产生的热量D. 变压器的输入功率为250W4.某交变电动势瞬时值表达式V，则（）A. 交变电流的频率为2HzB. 交变电流的周期为0.25秒C. 交变电流的有效值为D. 当t＝0.25秒时，感应电动势为5.一正弦交流电通过一特殊电子整流装置后，得到如图所示的交流电，则该交流电的电压有效值为（）A. B. C. D.6.如图甲所示，标有“6V，3W”的灯泡和标有“2μF，7V”的电容器并联到交流电源上，V为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，下列判断正确的是（）A. 灯泡恰好正常发光B. 电容器不可能被击穿C. V的示数在0~ 之间不断变化D. t=0.01s时，线圈中的磁通量为零7.图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1min的时间，两电阻消耗的电功W甲：W乙之比为（）A. 1：B. 1：2C. 1：3D. 1：68.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，那么（）A. 频率是50赫兹B. 当t=0时，线圈平面恰好与中性面重合C. 当秒时，e有最大值D. 有效值为9.一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交流电动势的瞬时值为，则下列说法中正确的是（）A. 当t=0时，线圈平面与中性面垂直B. 当时，穿过线圈的磁通量等于零C. 该交流电能让标注为“300V，5μF”的电容器正常工作D. 若转速n提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变为10.如图所示，一交流电的电流随时间而变化的图象。
2015-2016学年高中物理 第5章 交变电流 5 电能的输送课时作业 新人教版选修3-2
电能的输送基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．以下关于电能输送的说法不正确的是导学号 12220287( ) A ．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B ．减小输电导线上功率损失的唯一方法是要采用高压输电C ．增大导线的横截面积可以减小输电导线上的功率损失D ．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等答案：B解析：输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。
减小输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济。
实际输电时，应综合考虑各种因素。
故选B 。
2．(北京市西城区2013～2014学年高二下学期期末)某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电线的总电阻为R 线。
则下列说法不正确的是导学号 12220288( )A ．输电线上的电流I ＝UR 线 (P 0U)2R 线 ＝P 0UR 线 A 错，B 对；根据P 线＝I 2R 线，U 线＝I 线R 线知C 、D 正)远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R 。
变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是导学号 12220289( )A.I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22R D ．I 1U 1＝I 2U 2答案：D解析：根据变压器电流与匝数关系知，I 1I 2＝n 2n 1，选项A 错误；U 2不是电阻R 的电压，故I 2≠U 2R，选项B 错误；I 22R 仅是输电线上损失的功率，而I 1U 1是升压变压器的输入功率，二者并不相等，选项C 错误；根据功率关系知，I 1U 1＝I 2U 2，选项D 正确。
4．(沈阳市第二中学2013～2014学年高二上学期期末)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有导学号12220290( )A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损失的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 A 错误；在电能输出P 变大，I 变大，所以U 线变大，降压变压器B 错误；由P 损＝(P U)2R 线，因P 变大，P U 2R 线P＝PR 线U 2，因P 变大，所以比值变大，D 正确。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1
【创新方案】2015-2016学年高中物理 第五章 第2节 描述交变电
流的物理量课时达标训练 新人教版选修3-2
一、单项选择题
1．下列提到的交流电，哪一个不是指有效值( )
A．交流电压表读数 B．保险丝熔断电流
C．电容器击穿电压 D．220 V交流电压
2．(北京高考)一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；
若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为P2。如果电热器电阻不变，则此交流
电源输出电压的最大值为( )
A．5 V B．52 V C．10 V D．102 V
3．(全国卷)一台电风扇的额定电压为交流220 V。在其正常工作过程中，用交流电流
表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。这段时间内电风扇的用电量为
( )
A．3.9×10－2 度 B．5.5×10－2 度
C．7.8×10－2 度 D．11.0×10－2 度
4．电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω。合上开关S
后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则( )
A．通过R1的电流有效值是1.2 A
B．R1两端的电压有效值是6 V
C．通过R2的电流最大值是1.2 2 A
D．R2两端的电压最大值是6 2 V
5．在阻值为R1和R2的两个电阻的两端，分别加上50 V的直流电压和某一交流电压，
则下面关于交流电压有效值的说法中正确的是( )
A．若两电阻在相等时间内产生的热量相等，则交流电压有效值为50/2 V
B．若R1＝R2，且两电阻热功率相等，则交流电压有效值为50 V
C．若R1＝R2，且两电阻产生的热量相等，则交流电压有效值为50 V
D．不论R1是否等于R2，只要两电阻的热功率相等，就有交流电压的有效值为50 V
二、多项选择题
2
6．下列关于交流电的说法中正确的是( )
A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流电的峰值
B．用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬时值
C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值
D．跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交流电的有效值
7．某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin 100πt V。对此电动势，下列表述正
确的是( )
A．最大值是50 V B．频率是100 Hz
C．有效值是252 V D．周期是0.02 s
8．图甲、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．两种电压的有效值相等
C．图甲所示电压的有效值为220 V
D．一个周期内两种电流的电压平均值相等
三、非选择题
9．如图所示的电流i通过一个R＝1 Ω的电阻，它不是恒定电流。
(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。
10．先后用如图甲、乙所示的电流通过丙图中的电阻R，则电流表的示数分别为多少？
答案
1．解析：选C 根据对交流电有效值的定义及理解，C是交流电的峰值。
2．解析：选C 设该电热器的电阻为R，题中正弦交流电源输出电压的有效值为U，则
P2＝U
2R；加直流电时，P＝2
R
；又由最大值Um＝2U，可解出Um＝10 V，C正确。
3．解析：选B 根据电流的变化情况，分段计算求电功，W1＝I1Ut1＝3.96×104 J，
W
2
3
＝I2Ut2＝5.28×104 J，W3＝I3Ut3＝1.056×105 J，则总功W＝W1＋W2＋W3＝1.98×105 J＝
5.5×10－2 度，B正确。
4．解析：选B 由题图可知通过电阻R2的电流最大值为0.6 2 A，故其有效值为0.6
A，根据串联电路的特点可得通过R1的电流有效值也为0.6 A，A、C错误；R1两端的电压有
效值为U1＝IR1＝6 V，B正确；R2两端的电压最大值为Um＝ImR2＝12 2 V，D错误。
5．解析：选B 对A、D项，因不确定两个电阻间的大小关系，所以不能确定交流电的
有效值，A、D错误；对B项，两只电阻相等，又有热功率相等，所以直流电压值就等于交
流电压的有效值，B正确；对C项，没有强调在相等的时间内产生相等的热量，C错误。
6．解析：选CD 对于交变电流，在没有特别说明的情况下是指有效值，交流电流表和
电压表的读数值是交流电的有效值，交流电器的铭牌上所标的电压和电流值也是有效值，A、
B错误，C、D正确。
7．解析：选ACD 最大值Em＝50 V，有效值为E＝Em2＝25 2 V，频率为50 Hz，周期
为T＝1f＝0.02 s，B错误，A、C、D正确。
8．解析：选CD 图甲、图乙均表示交流电，A错误；图甲是正弦式交流电，有效值等
于12×311 V≈220 V，C正确；图甲和图乙的有效值并不相同，B错误；两种电流一个周期
内的电压平均值都为零，D正确。
9．解析：(1)由图甲可知I1＝1 A，t1＝0.2 s，I2＝2 A，t2＝0.3 s，电流i在1 s内
产生的热量
Q＝2I21Rt1＋2I22Rt
2
＝2.8 J
(2)由I2Rt＝Q得电流I＝QRt≈1.67 A
即该交变电流的有效值为1.67 A。
答案：(1)2.8 J (2)1.67 A
10．解析：电流表的示数为通过R的电流的有效值。图甲中的i t图象是正弦式曲线，
在前半个周期内，它的有效值与正弦式交变电流的有效值相同，I＝Im2＝52 2 A，后半个
周期不产生热量，则交流电在一个周期内通过电阻R所产生的热量Q交＝I2RT2
直流电在一个周期内通过电阻R所产生的热量
Q直＝I2ART
由于Q交＝Q直，所以I2RT2＝I2ART
解得IA＝I2＝2.5 A
图乙中周期为0.04 s，前0.02 s内i大小方向不变，产生的热量Q1＝I2mR·T2
后0.02 s内有效值为Im2，产生的热量
Q2＝Im22R
·T2
由有效值的定义有
4
I2mR·T2＋Im22R·T2＝I2R·T
解得I＝2.5 3 A≈4.33 A
答案：2.5 A 4.33 A(或2.53 A)