3.2描述交变电流的物理量 同步作业（解析版）高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

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1、 3.2描述交变电流的物理量A组基础达标1如图所示是一交变电流随时间而变化的图像，此交变电流的有效值是()A5 A B5 AC3.5 A D3.5 A【答案】B【解析】根据交变电流有效值的定义可得IRt1IRt2I2RT，即(4)2R0.01(3)2R0.01I2R0.02，解得I5 A2(2020年浙南名校联考)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R10 的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V图乙是穿过矩形线圈磁通量随时间t变化的图像则下列说法正确的是()A电阻

2、R的电功率为20 WB0.02 s时R两端的电压瞬时值为零CR两端的电压随时间变化的规律是u14.1cos(100t) VD通过R的电流随时间变化的规律是icos(50t) A【答案】C【解析】电阻R的电功率P10 W，A错误；0.02 s时穿过线圈的磁通量变化率最大，R两端的电压瞬时值最大，B错误；R两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos(100t) V，通过R的电流随时间变化的规律是i1.41cos(100t) A，C正确，D错误3匝数为100的线圈通过如图所示的交变电流(图中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()A80 JB8

3、5 JC90 JD125 J【答案】B【解析】由交变电流的有效值定义知2R(2 A)2R I2RT，该交变电流的有效值I A，线圈的总电阻R总1000.02 2 ，由QI2R总t，得Q85 J，B正确4如图所示，正弦交流电经过整流器后，电流波形正好去掉了半个周期这种单向电流的有效值为()A2 AB AC AD1 A【答案】D【解析】设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R.则I2RT2R，解得I1 A，故D正确5(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为2 ，则()At0时，线圈平面平行于磁

4、感线Bt1 s时，线圈中的电流改变方向Ct1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D一个周期内，线圈产生的热量为82 J【答案】AD【解析】t0时，磁通量为零，磁感线与线圈平面平行，A正确；当磁感线与线圈平面平行时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，画出感应电动势随时间变化的图像如图，由图可知，t1 s时，感应电流没有改变方向，B错误；t1.5 s时，感应电动势为0，C错误；感应电动势最大值EmNBSNm1000.04 V4 V，有效值E4 V2 V，QT82 J，D正确6(多选)(2020年荆门调研)如图所示，固定平行的长直导轨M、N放置于匀强磁场中，导轨间距L1 m，磁感应强度B5 T，方向垂

5、直于导轨平面向下，导体棒与导轨接触良好，驱动导体棒使其在磁场区域运动，速度随时间的变化规律为v2sin(10t) m/s，导轨与阻值为R9 的外电阻相连，已知导体棒的电阻为r1 ，不计导轨与电流表的电阻，则下列说法正确的是()A导体棒做切割磁感线运动，产生频率为5 Hz的正弦交流电B导体棒产生的感应电动势的有效值为10 VC交流电流表的示数为0.5 AD0时间内R产生的热量为0.45 J【答案】AD【解析】据题意，速度变化规律为v2sin(10t) m/s，则产生的电动势为EBLv10sin(10t) V，即产生频率为f5 Hz的正弦交流电；电动势峰值为Em10 V，则导体棒电动势的有效值E5

6、 V，故A正确，B错误；电流表示数I A A，故C错误；交流电的周期T0.2 s，在0内电阻R上产生的热量QI2R290.1 J0.45 J，故D正确7(多选)(2020年北京名校期末)如图甲所示，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像分别如图乙中曲线a、b所示，则()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【答案】AC【解析】t0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重合，A正确；图中a、b对应

7、的周期之比为23，因此线圈转速之比nanb32，B错误；曲线a表示的交流电动势的频率为fa25 Hz，C正确；曲线a对应线圈相应的电动势的最大值EamNBS，由图像知Eam15 V，曲线b对应线圈相应的电动势的最大值EbmNBS，因此，则Ebm10 V，有效值Eb V5 V，D错误8(多选)(2020年渭南一模)一矩形金属线圈，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变化的规律如图所示，下列说法中正确的是()A此交流电的频率为10 HzB此感应电动势的有效值为 VCt0.1 s时，线圈平面与磁场方向垂直D在线圈平面与磁场方向成30角时，感应电动势的大小为1 V

8、【答案】BC【解析】由图像知周期T0.2 s，所以频率f5 Hz，故A错误；由图像可知，感应电动势的最大值为2 V，有效值为E V V，故B正确；由图可知，t0.1 s时，感应电动势为0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C正确；在线圈平面与磁场方向成30时，感应电动势的大小e2sin60 V V，故D错误9在水平方向的匀强磁场中，有一个正方形闭合线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为N100匝，边长为20 cm，电阻为10 ，转动频率f50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T，求：(1)外力驱动线圈转动的功率；(计算结果保留2位小数)(2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为30时，线圈

9、产生的感应电动势及感应电流的大小；(3)线圈由中性面转至与中性面成60角的过程中，通过导线横截面的电荷量解：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值为EmNBS1000.5(0.2)2250 V628 V，感应电动势的有效值为E314 V.外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等，即P外 W1.97104 W.(2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为30时，线圈产生的感应电动势的瞬时值为eEmsin 30314 V，感应电流的瞬时值为i A31.4 A(3)在线圈由中性面转过60的过程中，线圈中的平均感应电动势为N，平均感应电流为N，故通过导线横截面的电荷量为qtN0.1 CB组能力提升1

10、0(2020年北京名校期末)如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示发动机线圈内电阻为1.0 ，外接灯泡的电阻为9.0 ，则()A在t0.01 s的时刻，穿过线圈磁通量为零B瞬时电动势的表达式为e6sin(100t) VC电压表的示数为6 VD灯泡的电功率为72 W【答案】B【解析】由题图可知，在t0.01 s的时刻，电动势为0，则为中性面，穿过线圈磁通量最大，故A错误；由题图可知电动势的最大值为Em6 V，周期为0.02 s，则瞬时电动势的表达式为eEmsin V6sin(100t)V，故B正确；因为电动势最大值为Em6 V，所以

11、有效值E V6 V，电压表的示数为外阻分压UE6 V5.4 V，故C错误；灯泡的电功率为P W3.24 W，故D错误11(多选)(2020年衡水模拟)如图所示，线圈ABCD匝数n10，面积S0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以10 rad/s的角速度匀速转动，则以下说法正确的是()A线圈产生的是正弦交流电B线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 VC线圈转动 s时瞬时感应电动势为40 VD线圈产生的感应电动势的有效值为40 V【答案】BD【解析】线圈在有界匀强磁场中将产生正弦半波脉动电流，故A错误；电动势最大值Emn

12、BS80 V，故B正确；线圈转动 s即转过角度时，瞬时感应电动势为eEmsin40 V，故C错误；在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有2R2RT，可得电动势有效值E40 V，故D正确12.如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO为轴，以角速度匀速转动，求：(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；(2)线圈从图示位置转过90的过程中电阻R上产生的热量；(3)线圈从图示位置转过90的过程中电阻R上通过的电荷量；(4)电阻R上的最大电压解：(1)线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ad边和bc边转动的线速度大小相等，当线圈平行于磁场时，产生的感应电动势最大，为EmnBLvnBLLnBL2.由闭合电路欧姆定律可知Im，当以图示位置为计时起点时，流过R的电流表达式为iImsin tsin t.(2)在线圈由图示位置匀速转动90的过程中，用有效值来计算电阻R产生的热量QI2R，其中I，T，即QI2R.(3)在转过90的过程中感应电动势的平均值为n，流过R的平均电流，所以流过R的电荷量q.(4)由部分电路欧姆定律可知电阻R上的最大电压UmImR.