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1、1课时分层作业课时分层作业( (八八) ) 描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量基础达标练(时间：15 分钟 分值：50 分)一、选择题(本题共 6 小题，每小题 6 分)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 D220 V 交流电压【解析】 电容器击穿电压指电容器两端能承受的电压的最大值【答案】 C2下列关于交变电流的说法正确的是( )A若交变电流的峰值为 5 A，则它的最小值为5 AB用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动C我国工农业生产和生活用的交变电流频率为 50 Hz，故电流方向每秒改变 100 次D正弦交变电流i20sin
2、10t(A)的峰值为 20 A，频率为 100 Hz【解析】 电流的负值表示电流方向与规定正方向相反，不表示大小，A 项错误；交流电流表测交变电流时，指针不会来回摆动，B 项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流，周期为 0.02 s，交流电方向一个周期改变两次，所以每秒改变 100 次，C 项正确；由2f，得正弦交变电流i20sin 10t(A)的频率为 5 Hz，D 项错误【答案】 C3(多选)如图 528 甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则( )【导学号：57272101】甲 乙 图 528
3、A两次t0 时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为 23C曲线a表示的交变电动势频率为 25 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为 10 V【解析】 由题图乙知t0 时两次转动产生的瞬时电动势都等于零，故 A 正确；由题图乙知两次转动所产生的交变电动势的周期之比TaTb23，再由周期与转速的关系n 得1 Tnanb32，故 B 错误；因Ta4102 s，故fa25 Hz，C 正确；因Ema15 V，1 Ta2而EmNBS，故EmbEma10 V，Eb5 V，D 错误2NBS TTa TbEmb22【答案】 AC4如图 529 所示为一交变电流的it图象，则此交变电流的有效值
4、为( )图 529A5 A B5 A52C10 A D2.5 A10【解析】 对于正弦式交变电流可直接应用最大值为有效值的倍这一规律，将此交变电2流分为前后两部分正弦式交流，可直接得到这两部分正弦式交变电流的有效值，分别为I12.5 A 和I27.5 A，分别取一个周期T中的前 0.01 s 和后 0.01 s 计算产生的电22热QI R0.01 JI R0.01 J，再利用有效值的定义得QI2R0.02 J，解得I2.52 12 2A.10【答案】 D5(多选)有一个电子元器件，当其两端电压高于 100 V 时导电，等于或低于 100 V 时不导电，若把这个电子元器件接到 100 V、50
5、Hz 的正弦交变电压上，这个电子元器件将( )A不导电B每秒导电 50 次C每秒导电 100 次D每秒电流方向改变 100 次【解析】 电源电压 100 V 为有效值，则电源电压的最大值为 100 V，在每个周期的 02内，有一段时间加在电子元器件上的电压大于 100 V，电子元件导电，在每个周期的 TT 2T 2内，有一段时间加在电子元器件上的电压大于 100 V，电子元件导电，即一个周期电子元件导电两次，而每秒有 50 个周期，故每秒导电 100 次，A、B 错误，C 正确；每秒有 50 个周期，每个周期内电流方向改变两次，故每秒电流方向改变 100 次，D 正确【答案】 CD6如图 52
6、10 甲所示，调节台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的现将某无级调光台灯接在 220 V 的正弦式交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是( )甲 乙 3图 5210A220 V B156 V C110 V D78 V【解析】 由题图可知，该电流不是正弦式交变电流，但每次通电是T的正弦交变电流，1 4其最大值与有效值的关系是U，由T ，解得U110 V156 V，故 B 正Um2U2 R(Um2)2RT 22确【答案】 B二、非选择题(14 分)7如图 5211 所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动，磁场方向与转动轴垂直已知线圈匝数
7、n400，电阻r0.1 ，长L10.05 m，宽L20.04 m，角速度100 rad/s，磁场的磁感应强度B0.25 T线圈两端外接电阻R9.9 的用电器和一个交流电流表(内阻不计)，求：图 5211(1)线圈中产生的最大感应电动势；(2)电流表的读数；(3)电阻上消耗的电功率【解析】 (1)EmnBS，代入数据得Em4000.250.050.04100 V20 V.(2)Im，代入数据得Im A2 A.Em Rr20 9.90.1因为是正弦式交变电流，所以电流表读数即有效值I A1.41 A.Im22(3)PI2R()29.9 W19.8 W.2【答案】 (1)20 V (2)1.41 A
8、 (3)19.8 W能力提升练(时间：25 分钟 分值：50 分)一、选择题(本题共 6 小题，每小题 6 分)1如图 5212 所示，实验室中有一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接R9.0 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 2410t(V)，则( )【导学号：57272102】图 5212A该交变电流的频率为 10 HzB该电动势的有效值为 10 V2C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 1.0 A【解析】 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
9、 错误；电路中交流电流表的示数为电流的有效值，为I1.0 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E Rr误【答案】 D2一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( )1 12A2 V B2 V C. V D. V2222【解析】 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(2 TT 12)2【答案】 A3匝数为 100 的线圈通有如图 5213 所示的交变电流(图中
10、曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r0.02 ，则在 010 s 内线圈产生的焦耳热为( )图 5213A80 J B85 JC90 J D125 J【解析】 由交变电流的有效值定义知2R (2 A)2R I2RT，该交变电流的有(32 A)T 2T 25效值I A，线圈的总电阻R总1000.02 2 ，由QI2R总t得Q85 J，选172项 B 正确【答案】 B4如图 5214 所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝纯电阻矩形线圈的周期为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下列说法正确的是( )图 5214A
11、线圈消耗的电功率为 1 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e2cos t(V)22 TD任意时刻穿过线圈的磁通量为sin t ( Wb)2T 2 T【解析】 从垂直中性面开始其瞬时表达式为iImcos ，则电流的最大值Im2 A；线圈消耗的电功率PI2r2 r4 W，选项 A 错误；有效值I1 A cos 60(22Im)Im2A，选项 B 错误；感应电动势的最大值EmImr22 V4 V，任意时刻线圈中的感应2电动势eEmcos t4cos t(V)，选项 C 错误；任意时刻穿过线圈的磁通量2 T2 TBSsin t，根据公式EmNBS得BS，sin t(Wb
12、)，选项 D 正确2 TEm N2T 2 T【答案】 D5(多选)如图 5215 是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定( )【导学号：57272103】图 5215A此交变电流的频率为 5 HzB该交变电流的电压瞬时值的表达式为u12sin 10t(V)C将标有“12 V 3 W”的灯泡接在此交流电源上，灯泡可以正常发光D图象上对应的 0.1 s 时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面6【解析】 由题图象可知，交变电流的周期T0.2 s，交变电压的最大值Um12 V，所以此交变电流的频率f 5 Hz，角速度10 rad/s，交变电压瞬时值的表达式1 T2 TuUmsin t12si
13、n 10t(V)，选项 A、B 均正确；标有“12 V 3 W”的灯泡正常发光时其两端电压的有效值为 12 V，而交变电压有效值U6 V，所以灯泡不能正常发光，Um22选项 C 错误；题图象上对应的 0.1 s 时刻，交变电压瞬时值为零，穿过发电机中的线圈的磁通量最大，发电机中的线圈刚好转至中性面，选项 D 正确【答案】 ABD6如图 5216 所示电路中，电源电压u311sin 100t V，A、B间接有“220 V 440 W”的电暖宝、 “220 V 220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝下列说法正确的是( )图 5216A交流电压表的示数为 311 VB电路要正常工作，保险丝的额定
14、电流不能小于 3 A2C电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍D1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104 J【解析】 由u311sin 100t(V)可知，交变电压的有效值为 220 V，故交流电压表的示数为 220 V，选项 A 错误；由两用电器的额定功率为 660 W，根据PUI可知，保险丝的额定电流应不小于 3 A，选项 B 错误；因抽油烟机 220 W 包括热功率及机械功率，故电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍还要多，选项 C 错误；根据WPt可得 1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104 J，选项 D 正确【答案】 D二、非选择题(14 分)7如图 5
15、217 所示，在匀强磁场中有一个内阻r3 、面积S0.02 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5 2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 5217(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7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，2则感应电动势的瞬时值表达式eEmcost10cos 100t(V)2(2)线框转过 90的过程中，产生的平均电动势，E t2BS 灯泡电阻R3 ，U2 0 P0故流过的电荷量qT C；E Rr1 4BS Rr260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，Em2灯泡两端电压UR5 V6 V，E Rr故灯泡不能正常发光，其实际功率P W.U2 R25 3【答案】 (1)e10cos 100t V (2) C 无关 (3)不能 W2260253