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1、【红对勾红对勾】2016】2016 版高中物理版高中物理 5.95.9 描述交变电流的物理量课后巩固提描述交变电流的物理量课后巩固提升升 新人教版选修新人教版选修 3-23-2限时：45 分钟 总分：100 分一、单项选择题(每小题 7 分，共 49 分)1下列关于交流电的几种说法中，正确的是( )A交流电气设备上所标的电压、电流值是峰值B交流电流表和交流电压表测得的值是瞬时值C跟交流有相同热效应的直流的值是交流的有效值D跟直流有相同热效应的交流的值是交流的有效值2下列说法中正确的是( )A交变电流在一个周期内电流方向改变两次B交变电流的有效值总是最大值的12C因为有效值表示交变电流产生的平均
2、效果，所以有效值与平均值相同D若正弦式交变电流的最大值是 10 A，则它的最小值是10 A3.在如图所示的电路中，已知交流电源电压 u200sin10t(V)，电阻 R10 ，则电流表和电压表读数分别为( )A14.1 A, 200 VB14.1 A, 141 VC2 A, 200 VD2 A, 141 V4.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )At0.005 s时线框的磁通量变化率为零Bt0.01 s时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为 311 VD线框产生的交变电动势频率为 100 Hz5一个多匝闭合
3、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电的电动势 e 随时间变化的函数表达式为 e100sin 50 t(V)，则下列判断正确的是( )A通过该矩形线圈磁通量的最大值为 100 WbB该交变电流电动势的有效值是 70.7 VC通过该矩形线圈磁通量变化率的最大值为 100 Wb/sD1 s内该交流电电流的方向变化 100 次6如图甲所示，为电热毯的电路图，电热丝接在 u311sin 100t (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 ( )A110 V B156 VC220 V D31
4、1 V7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 1 ，外接灯泡的电阻为 9 ，则( )A电压表的示数为 6 VB在 t102 s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二、多项选择题(每小题 7 分，共 21 分)8关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是( )A任何形式的交流电压的有效值都是 UUm/的关系2B只有正弦式交流电才具有 UUm/的关系2C照明电压 220 V和动力电压 380 V指的都是有效值D交
5、流电压表和电流表测量的是交流电的最大值答案1C 为了表明交流电通过用电器产生的效果，用电器上所标的都是交流电的有效值，A选项错误因为交流电用的最多的是有效值，所以交流电流表或交流电压表都测的是有效值，B选项错误根据有效值的定义，可知C选项正确，D选项错误2A 线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面对于正弦式交变电流有效值是最大值的，而对于其他的交变电流不一定12有这样的关系交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，正弦式交变电流的最小值为零3B 由表达式可读得电压最大值 Um200 V，在交
6、流电路中电流表和电压表测量的是交流电的有效值，所以电压表的示数为 U V141 V，电流表的示数为 I 2002U RA14.1 A.2002 104B 由图乙可知该正弦交变电流的电压最大值为 311 V，周期等于 0.02 s，因此，根据正弦交变电流的最大值与有效值之间的关系式 U得知选项C错误，又 f ，则频Um21 T率为 f50 Hz，选项D错误，当 t0.005 s时，un311 V，取得最大值，穿过线 t圈的磁通量变化率最大，选项A错误，当 t0.01 s时，交变电压及电流方向发生改变，电压值最小，等于零，线框平面与中性面重合，选项B正确5B 由法拉第电磁感应定律知，A项错感应电动
7、势的最大值为 100 V，根据法拉第电磁感应定律：En ，磁通量的变化率并不等于电动势，还与匝数有关，故C项 t错交变电流电动势的有效值 E，B项正确；该交流电的频率是 25 Hz，故 1 s内交流Em2电电流的方向变化 50 次，D项错误6B 交流电压表测的是交流电压的有效值，设为 U，则有：T ，解得U2 R(3112)2RT 2U155.5 V，故B项正确7C 电压表的示数是有效值，UR9 V5.4 V，A错误；t102 sE有效 Rr6 91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n50 r/s，当线圈的转速改为 25 r/s时，感应电动势的最大值 Um 22
8、2T6 22V3 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，D2错误8BC 只有正弦交流电的有效值和最大值之间满足 U的关系，故B、C选项正Um2确交流电压表和电流表测量的是交流电的有效值，故D选项错误9.一个矩形线框的面积为 S，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为 n r/s，则( )A线框交变电动势的峰值为 nBSB线框交变电动势的有效值为nBS2C从开始转动经过 1/4 周期，线框中的平均感应电动势为 2nBSD感应电动势的瞬时值为 e2nBSsin2nt10.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线
9、圈的周期为 T，转轴 O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为 2 .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 e4cost2 TD任意时刻穿过线圈的磁通量为 sintT 2 T三、非选择题(共 30 分)11.一个电阻为 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 匀速转动，外电路电阻为 R.求：(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？(
10、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？ 12.如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕 OO轴从图示位置开始匀速转动，已知从图示位置转过时，线圈中电动势大小为 10 V求： 6(1)交变电动势的峰值；(2)交变电动势的有效值；(3)设线圈电阻为 R1 ，角速度 100 rad/s，线圈由图示位置转过的过程中 2通过导线横截面的电荷量 q.答案9.BD 因为 2n，所以 EmBS2nBS，所以A错误；EnBS
11、，B正Em22确；因为 T ，所以 4nBS，C错误；eEmsin 2 1 nE tBS 1 4TBS 1 4nt2nBSsin2nt，D正确10AC 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 eEmcos t，当转过 60时eEmcos 60，而 i 1 A，所以 Em4 V故电动势有效值Em 2e REm 2 2 Em 4 E2 V，则线圈消耗功率 P W4 W，则选项A正确；线圈中感应电Em22E2 R2 222流的有效值 I A A，则选项B错误；因为 Em4 V，所以 eEmcos t4cosE R2 222t
12、 V，则选项C正确；因为 EmBS，所以 mBS，所以任意时刻穿2 T2 TEmT 22T 过线圈的磁通量为 msin tsint，所以选项D错误2T 2 T11(1)图略，方向沿 dcba (2)NBL2(3) NBL2 (4)1 2N2B2L4 Rr(5) (6)，3NBL22RrNBL22RrNBL2R2Rr解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿 dcba.(2)EmNBSNBL2.(3)线圈平面与 B 成 60角时的瞬时感应电动势：eEmcos 60 NBL2.1 2(4)电动势的有效值：E；Em2电流的有效值 I，E Rr柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功： WEItt
13、E2 Rr(NBL22)2Rr2 N2B2L4 Rr(5)因为 ，IE RrN tRr故电量：qt.INBSsin 60 Rr3NBL22Rr(6)电流表显示路端电流的有效值，则读数为：I；Im2NBL22Rr电压表显示路端电压的有效值，则读数为：UIR.NBL2R2Rr12(1)20 V (2)10 V (3)0.2 C2解析：(1)由题意知图中位置是中性面，从此时开始计时，正弦交变电动势的瞬时值为：eEmsin t，将 t，e10 V代入上式，解得峰值为 Em20 V. 6(2)因为此电流为正弦交变电流，所以交变电动势的有效值为：E V10 V.Em22022(3)在线圈转过的过程中，穿过线圈平面的磁通量变化量BS，据 EmBS 得， 2BS0.2 Wb，所以 E，IER.又因为 qIt，故通过导线Em t tR R横截面的电荷量 q C0.2 C. R0.2 1
