【物理】2020届一轮复习人教版 交变电流的产生和描述 课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版 交变电流的产生和描述 课时作业

‎　交变电流的产生和描述 ‎1.(多选)下面关于交变电流的说法中正确的是(　　)‎ A.交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的峰值 B.用交流电流表和电压表测定的数值是交变电流的瞬时值 C.给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值 D.和交变电流有相同热效应的直流电流的数值是交变电流的有效值 答案　CD ‎2.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，以下说法错误的是(　　)‎ A.线圈中的感应电动势为零 B.线圈平面与磁感线方向垂直 C.通过线圈的磁通量达到最大值 D.通过线圈的磁通量变化率达到最大值 答案　D 解析　在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大.通过线圈的磁通量变化率为零，感应电动势为零，故A、B、C正确，D错误.‎ ‎3.(多选)交变电动势瞬时值表达式e＝10sin 4πt V，下列说法正确的是(　　)‎ A.此交变电流的频率是4π Hz B.该交变电流的周期是0.5 s C.当t＝0时，产生此交变电流的线圈与中性面重合 D.当t＝0.5 s时，此交变电动势有最大值 答案　BC 解析　由表达式可知ω＝4π rad/s＝2πf，f＝2 Hz，故选项A错误；由T＝＝0.5 s，可知选项B正确；当t＝0时，由e＝10sin 4πt V＝0可知此时线圈与中性面重合，故选项C正确；当t＝0.5 s时，由e＝10sin 4πt V＝0可知交变电动势最小，故选项D错误.‎ ‎4.标有“220 V　100 W”的一灯泡接在u＝311sin 314t V的正弦交变电流上，则(　　)‎ A.产生该交变电流的发电机转速为每分钟50转 B.与该灯泡串联的理想电流表读数为0.64 A C.与该灯泡并联的理想电压表读数为311 V D.通过该灯泡的电流i＝0.64sin 314t A 答案　D 解析　灯泡接在u＝311sin 314t V的正弦交变电流上，ω＝314 rad/s，由ω＝2πn 知产生该交变电流的发电机转速为每秒50转，故A错误；由交变电流u＝311sin 314t V可知，电压的最大值Um＝311 V，有效值U＝Um≈220 V，可以使“220 V　100 W”的灯泡正常发光，电流表的示数I＝≈0.45 A，故B错误；与灯泡并联的理想电压表读数为220 V，故C错误；灯泡的最大电流为Im＝I≈0.64 A，因此通过该灯泡的电流i＝0.64sin 314t A，故D正确.‎ ‎5.一交流电压为u＝100sin (100πt)V，由此表达式可知(　　)‎ A.用电压表测该电压其示数为50 V B.该交流电压的周期为0.02 s C.将该电压加在“100 V　100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100 W D.t＝ s时，该交流电压的瞬时值为50 V 答案　B 解析　电压有效值为100 V，故用电压表测该电压其示数为100 V，A项错误；ω＝100π rad/s，则周期T＝＝0.02 s，B项正确；将该电压加在“100 V　100 W”的灯泡两端，灯泡恰好正常工作，实际功率等于100 W，C项错；将t＝ s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100 V，D项错.‎ ‎‎ ‎6.如图1所示，表示一交流电的电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是(　　)‎ 图1‎ A.5 A B.3.5 A C.3.5 A D.5 A 答案　D ‎7.(2018·辽宁大连质检)A、B是两个完全相同的电热器，A通以图2甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流，则两电热器的电功率PA∶PB等于(　　)‎ 图2‎ A.5∶4 B.3∶2 C.∶1 D.2∶1‎ 答案　A 解析　根据电流有效值的定义可知I02R＋()2R＝IA2RT，解得有效值IA＝I0，而IB＝，根据功率的计算公式P＝I2R可得PA∶PB＝IA2∶IB2＝5∶4，故A正确.‎ ‎8.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图3所示，由图可知(　　)‎ 图3‎ A.该交变电流的电压的瞬时值表达式为u＝100sin 25t(V)‎ B.该交变电流的频率为4 Hz C.该交变电流的电压的有效值为100 V D.若将该交变电压加在阻值为R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W 答案　D 解析　由题图可知，该交变电压的周期T＝4×10－2 s，则频率f＝＝25 Hz，电压的最大值Um＝‎ ‎100 V，则有效值U＝＝50 V，瞬时值表达式u＝Umsin t＝100sin 50πt (V)，选项A、B、C错误；将该交变电压加在R＝100 Ω的电阻两端时，电阻消耗的功率P＝＝50 W，选项D正确.‎ ‎9.(多选)(2017·山西五校四联)如图4甲所示，一台线圈内阻为2 Ω的小型发电机外接一只电阻为10 Ω的灯泡，发电机内匀强磁场的磁感应强度为 T，线圈的面积为0.01 m2，发电机正常工作时灯泡的电流i随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示.下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A.t＝0.05 s时，穿过线圈的磁通量为零 B.t＝0.05 s时，理想交流电压表的示数为30 V C.发电机内线圈的匝数为240‎ D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为9 J 答案　AB 解析　由题图乙可知t＝0.05 s时，发电机的输出电流为最大值，此时线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零，A项正确.由题图乙可知电流的有效值I＝3 A，理想交流电压表的示数U＝3×10 V＝30 V，B项正确.电流最大值为3 A，则发电机产生的感应电动势的最大值Em＝(2 Ω＋10 Ω)×3 A＝36 V＝nBSω，又B＝ T，S＝0.01 m2，ω＝＝10π rad/s，解得n＝360匝，C项错误.Q＝32×2×1 J＝18 J，D项错误.‎ ‎10.(2018·四川成都调研)如图5所示，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表，那么可以确定的是(　　)‎ 图5‎ A.从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e＝NBωSsin ωt B.电流表的示数I＝NBS C.R两端电压的有效值U＝NBS D.一个周期内R上产生的热量Q＝ 答案　B 解析　从图示时刻起，线框的瞬时电动势为e＝sin ωt，A错误.R两端电压的有效值为U＝NBS，电流表示数I＝＝NBS，故C错误，B正确.Q＝T＝，D错误.‎ ‎11.如图6甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，L1和L2是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，为交流电压表.当原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压时，电路稳定后，两只灯泡的亮度相同，则(　　)‎ 图6‎ A.与副线圈并联的电压表在t＝1×10－2 s时的示数为0‎ B.与副线圈并联的电压表在t＝0.5×10－2 s时的示数为22 V C.当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100 Hz时，灯泡L1变亮，灯泡L2变暗 D.当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100 Hz时，灯泡L1变暗，灯泡L2变亮 答案　C 解析　与副线圈并联的电压表的示数为副线圈两端电压的有效值，在不改变其他条件时，其示数不变，为U＝＝22 V，A、B错；正弦交变电压原频率为f＝＝50 Hz，当频率变为100 Hz时，容抗XC＝减小，L1中电流增大，功率增大，灯泡变亮，感抗XL＝2πfL增大，L2中电流减小，功率减小，灯泡变暗，C对，D错.‎ ‎12.(多选)(2017·辽宁沈阳二中月考)如图7甲所示，将阻值为R＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，理想电流表串联在电路中测量电流的大小.对此，下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A.电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5sin (200πt) V B.电阻R消耗的电功率为1.25 W C.如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 A D.这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为1∶ 答案　AD 解析　题图乙所示电流的最大值为Im＝0.5 A，周期为T＝0.01 s，其角速度为ω＝＝200π rad/s，由欧姆定律得Um＝ImR＝2.5 V.所以电阻R两端电压的表达式为u＝2.5sin (200πt) V，选项A正确.该电流的有效值为I＝，电阻R消耗的电功率为P＝I2R，解得P＝0.625 W，B选项错误.电流表的示数为有效值，若该交变电流由题图丙所示矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值Em＝nBSω变为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2× A≠1 A，选项C错误.题图乙中的正弦交变电流的有效值为 A，题图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A，可知选项D正确.‎ ‎13.(2017·甘肃兰州一中期中)如图8甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的左端接一只小灯泡，线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直且均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n＝100匝、总电阻r＝1.0 Ω、所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e＝nBmScos t，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化.求：‎ 图8‎ ‎(1)线圈中产生感应电动势的最大值；‎ ‎(2)小灯泡消耗的电功率；‎ ‎(3)在磁感应强度变化的0～时间内，通过小灯泡的电荷量.‎ 答案　(1)8.0 V　(2)2.88 W　(3)4.0×10－3 C 解析　(1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T＝π×10－2 s，所以Em＝nBmS＝8.0 V.‎ ‎(2)电流的最大值Im＝＝0.80 A，有效值I＝＝ A，小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88 W.‎ ‎(3)在0～时间内，电动势的平均值＝＝，平均电流＝＝，流过灯泡的电荷量Q＝Δt＝＝4.0×10－3 C.‎