1、【红对勾】2016 版高中物理 5.9 描述交变电流的物理量课后巩固提升 新人教版选修 3-2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
2、10 A3.在如图所示的电路中，已知交流电源电压 u200 sin10 t(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
3、达式为 e100 sin 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 u311 sin 100 t (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 D311 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
4、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 t10 2 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 UU m/ 的关系2B只有正弦式交流电才具有 UU m/ 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交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值答案1 C
5、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2 A 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零3 B 由表达式可读得电压最大值 Um200 V，在交流电路中电流表和电压表测量的
6、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 2002 URA14.1 A.2002104 B 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Um2 1T率为 f50 Hz，选项 D 错误，当 t0.005 s 时，un 311 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5 B 由法拉第电磁感应定律知， A 项错感应电
7、动势的最大值为 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6 B 交流电压表测的是交流电压的有效值，设为 U，则有： T ，解得U2R (3112)2R T2U155.5 V，故 B 项正确7 C 电压表的示数是有效值，U R 9 V 5.4 V， A 错误；t10 2 sE有 效R r 69 1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 50 r/s，当线圈的转速改为
8、 25 r/s 时，感应电动势的最大值 Um 2 22 T 622V3 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8 BC 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 n BSB线框交变电动势的有效值为 n BS2C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
9、势的瞬时值为 e2n BSsin2n t10.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 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 e4 cos t2TD任意时刻穿过线圈的磁通量为 sin tT 2T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：
10、(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？ 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
11、横截面的电荷量 q.答案9.BD 因为 2 n，所以 EmBS2 nBS，所以 A 错误；E n BS， B 正Em2 2确；因为 T ，所以 4nBS， C 错误；eE msin 2 1n E t BS14T BS14nt2 nBSsin2 nt， D 正确10 AC 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 eE mcos t，当转过 60时eE mcos 60 ，而 i 1 A，所以 Em4 V故电动势有效值Em2 eR Em22 Em4 E 2 V，则线圈消耗功率 P W4 W，则选项 A 正确；线圈中感应电Em
12、2 2 E2R 22 22流的有效值 I A A，则选项 B 错误；因为 Em4 V，所以 eE mcos t4 cosER 222 2t V，则选项 C 正确；因为 EmBS ，所以 m BS ，所以任意时刻穿2T 2T EmT2 2T过线圈的磁通量为 msin t sin t，所以选项 D 错误2T 2T11(1)图略，方向沿 dcba (2)NBL 2(3) NBL2 (4)12 N2B2L4R r(5) (6) ，3NBL22 R r NBL22 R r NBL2 R2 R r解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿 dcba.(2)EmNBSNBL 2.(3)线圈平面与 B 成 60
13、角时的瞬时感应电动势：eE mcos 60 NBL2.12(4)电动势的有效值：E ；Em2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： WEIt t E2R r (NBL22 )2R r 2 N2B2L4R r(5)因为 ，IER r N t R r故电量：q t .INBSsin 60R r 3NBL22 R r(6)电流表显示路端电流的有效值，则读数为：I ；Im2 NBL22 R r电压表显示路端电压的有效值，则读数为：UIR .NBL2 R2 R r12(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：eE msin 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.Em2 202 2(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， 2 BS 0.2 Wb，所以 E ，IER .又因为 qI t ，故通过导线Em t tR R横截面的电荷量 q C0.2 C. R 0.21
