2019年秋人教版物理选修3-2同步含解析练习：5.2描述交变电流的物理量

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1、A 级 抓基础1.（多选）关于交变电流的有效值和最大值，下列说法正确的是（ ）A.任何形式的交流电压的有效值和最大值的关系都是 UUm2B.只有正弦式交变电流才具有 U 的关系Um2C.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变电流的最大值解析：只有正弦式交流电才有 U 的关系，其他交流电不适用，故 A 错误，B 正Um2确；家用照明电压、动力电压均指有效值，交流电表测量的也是有效值，故 C 正确、D 错误.答案：BC2.一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 t T 时，线圈中感应电动势的瞬时值为

2、 2 V，则此交变电流的有效值为（ ）112A.2 V B.2 V C. V D. V2 222解析：先用代入法求出感应电动势的最大值：由 eE msin t得 2 VE msin，由此得 Em4 V，因此有效值为 2 V，选项 A 正确.(2TT12) 2答案：A3.实验室一台手摇交流发电机如图所示，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 e10 sin 10t（V ） ，则（ 2）A.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 A 的示数

3、为 1.0 A解析：因 e10 sin 10t（V ） ，故 10 rad/s，f 5 Hz，选项 A 错误；22Em10 V，故其有效值 E 10 V，选项 B 错误；交流电表的示数及功率的计算均要2Em2用有效值，因此电路中理想电流表 A 的示数 I 1.0 A，选项 D 正确；外接电阻 R所ER r消耗的电功率为 PI 2R1.0 29 W9 W，选项 C 错误.答案：D4.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象如图乙中曲线 a、b 所示，则（ ）A.两次 t0 时刻线圈平面均与中性面垂直B.曲线 a、b 对应的线圈

4、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：线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A 错误；转速之比等于周期的反比，故该比值为 32，B 错误；频率为周期的倒数，a 的周期为 0.04 s，频率为 25 Hz，C 正确；正弦式交变电流的电动势的有效值为 E ，已知 Ea V，且Em2 NBS2 152b a，故可知 Eb V5 V，D 错误.23 23 152 2答案：CB 级 提能力5.（多选）如图所示，甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（ ）A.图甲表示交流电，图乙表示

5、直流电B.两种电压的有效值相等C.图甲所示电压的瞬时值表达式为 u311 sin （100 t）VD.两种电压的周期相同解析：题图甲、乙都表示交流电，题图甲中有效值 U V220 V，而题图乙中的3112有效值不存在这一关系，所以它们的有效值不相同，故 A、B 错误；由题图甲看出T210 2 s， 100 rad/s，所以 u311sin （100t ） （V ） ，由题图象可知两种电压2T的周期都是 2102 s，C、D 正确.答案：CD6.一个小型电热器若接在输出电压为 10 V 的直流电源上，消耗电功率为 P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为 .如果电热器电阻不变，则此交流

6、电源输出P2电压的最大值为（ ）A.5 V B.5 V2C.10 V D.10 V2解析：设电热器电阻为 R，正弦交流电源的电压有效值为 U 有效 ，接 10 V 直流电源时，P ；接交流电源时 ，联立得 U 有效 5 V，故输出电压的最大值U2R P2 2Um U 有效 10 V，选项 C 正确.2答案：C7.两个完全相同的电热器，分别通过如图 a 和图 b 所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比 PaP b 等于多少？解析：有效值与最大值的关系 I 仅对正弦交变电流适用，即对于图 b 才有Im2Ib ，P bI R I R，对于图 a 的方波交变电流来

7、说，由于每时刻通过电阻 R的电流都Im2 2b 122m是 Im，只是方向做周期性变化，而对于电流通过电阻发热来说，它与电流方向是没有关系的.因此从热效应来说，图 a 的交变电流与恒定电流 Im是等效的，也可以说图 a 交变电流的有效值就是 Im.因此 IaI m，P aI RI R，所以 PaPb1 21.2a 2m128.一个电阻为 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.（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

8、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？解析：（1）由右手定则可判定电流的方向沿 dcba方向.（2）E mNBSNBL 2.（3）线圈平面与 B成 60角时的瞬时感应电动势为eE mcos 60 NBL2.12（4）电动势的有效值 E ；电流的有效值 I .Em2 ER r柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功为WEIt t .E2R r (NBL22 )2 R r 2 N2B2L4R r（5）因为 ，E R r Nt（R r）故电量 qIt .NBSsin 60R r 3NBL22（R r）（6）电流表显示电流的有效值，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 .NBL2R2（R r）