变电流5_2描述交变电流的物理量强化演练新人教版选修3_2.doc

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1、1第五章 第 2 节 描述交变电流的物理量课后强化演练一、选择题1如图所示， ABCD 为一矩形导体框，处于匀强磁场中， O1O1与 O2O2为 ABCD 的两条对称轴，开始时 ABCD 所在平面与磁场垂直，若让线框分别以角速度 1、 2绕O1O1、 O2O2匀速转动，已知 AB CD L1， AD BC L2，则下列说法正确的是( )A若 1 时，则产生的感应电动势的峰值相等 22B若 1 2时，两种情况下电流最大时安培力的功率相等C若 1 2时，两种情况下电流的有效值之比 I1 I221D因为导体框匀速转动，动能不变，而又产生了电能，所以此电磁感应现象不满足能量守恒定律解析：根据交变电流产

2、生规律可知，感应电动势的峰值 Em BS ，若 1 ，则产 22生的感应电动势的峰值为 Em1 Em2，A 选项错误；若 1 2时，感应电动势的峰值相同，12感应电流的峰值相同，有效值相同，安培力的功率 P BIL1v BIL1L2 BIS ，B 选项正确，C 选项错误；因为导体框匀速转动，动能不变，而又产生了电能，需要消耗其他形式的能，所以此电磁感应现象满足能量守恒定律，D 选项错误答案：B2把一只电热器接在 100 V 的直流电源上，在 t 时间内产生的热量为 Q，若将它分别接到 u1100sin t (V)和 u250sin2 t (V)的交流电源上，仍要产生 Q 的热量，则所需时间分别

3、是( )A t,2t B2 t,8t C2 t,2t D t,4t解析：由 Q t 得，接直流电时 Q t，接 u1时 Q t1，所以 t12 t，同理U2R 1002R (1002)2Rt28 t，所以选 B.答案：B23(多选)(2017邻水县期末)如图所示，有矩形线圈，面积为 S，匝数为 N，整个线圈内阻为 r，在匀强磁场 B 中绕 OO轴以角速度 匀速转动，外电路电阻为 R.当线圈由图示位置转过 90的过程中，下列说法正确的是( )A磁通量的变化量为 NBSB平均感应电动势为 E2NBSC电阻 R 所产生的热量为 Q(NBS2 )2RD通过电阻 R 的电荷量为 qNBSR r解析：初态

4、磁通量 10，转过 90时磁通量 2 BS，当线圈由图示位置转过 90的过程中，磁通量的变化量 2 1 BS，A 选项错误；根据法拉第电磁感应定律可知，平均感应电动势为 N ，B 选项正确；感应电动势的最大值E t 2NBSEm NBS ，有效值 E ，电阻 R 产生的热量 Q t ，C 选项错误；Em2 E2R NBS 2 R4 R r 2通过电阻 R 的电量 q N ，D 选项正确 R r NBSR r答案：BD4如图所示的交流电压加在一电阻两端，下列说法不正确的是( )A该交流电压的频率为 50 HzB该交流电压的周期为 0.03 sC并联在该电阻两端的交流电压表的示数为 110 VD该

5、交流电压的瞬时表达式为 u110 sin100 t(V)2解析：分析图象可知，交流电压的周期为 0.02 s，频率为 50 Hz，A 选项正确，B 选项错误；交流电压表的示数为有效值， U 110 V，C 选项正确；角速度 100 Um2 2T3rad /s，交流电压的瞬时值表达式为 u Umsint 110 sin100 t(V)，D 选项正确2答案：B5.(多选)如图所示， A、 B 两输电线间的电压是 u200 sin100 t(V)，输电线电阻不2计，把电阻 R50 的用电器接在 A、 B 两输电线上，对此，下列说法正确的是( )A电流表示数为 4 AB电压表示数为 200 VC通过

6、R 的电流方向每秒钟改变 50 次D用电器消耗的电功率为 1.6 kW解析：由 u200 sin100 t(V)可知，电压最大值 Um200 V，角速度 100 2 2rad/s，所以电压的有效值 U 200 V，周期 T 0.02 s，频率 f 50 Hz.由欧Um2 2 1T姆定律得 I A4 A，所以 A、B 两项正确；一周期内电流方向改变两次，而 f50 UR 20050Hz，则 1 s 内电流方向改变 100 次，C 项错误；电功率 P IU4200 W800 W，所以 D项错误答案：AB6(2017哈尔滨模拟)某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻 R 的阻值不随温度变

7、化与 R 并联的是一个理想的交流电压表，D 是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)在 A、 B 间加一交流电压，瞬时值的表达式为u20 sin100 t(V)，则交流电压表示数为( )2A10 V B20 VC15 V D14.1 V解析：分析电路可知，二极管和电阻 R 串联，二极管具有单向导电性，前半个周期内R1通路，后半个周期内 R1断路，根据电流热效应可知， T，解得电压有效值(Um2)2R T2 U2RU10 V14.1 V，故交流电压表示数为 14.1 V，D 选项正确2答案：D4二、非选择题7一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向

8、的固定轴转动，线圈匝数 n100.穿过每匝线圈的磁通量 随时间按正弦规律变化如图所示，发电机内阻 r5.0 ，外电路电阻 R95 .已知感应电动势的最大值 Em n m，其中 m为穿过每匝线圈磁通量的最大值求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数解析：从 t 图象可以看出： m1.010 2 Wb，T3.1410 2 s，已知 Em n m，又 ，2T故电路中电流最大值：Im EmR r n2 mT R r A10023.141.010 23.1410 2 95 5.02 A.交流电流表读数 I 1.4 A.Im2答案：1.4 A8如图甲所示，长、宽分别为 L1、 L2的矩形金属线框位于

9、竖直平面内，其匝数为 N，总电阻为 r，可绕其竖直中心轴 O1O2转动线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、 D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻 R 相连线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度 B 的大小随时间 t 的变化关系如图乙所示，其中 B0、 B1和 t1均为已知在 0 t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直； t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度 匀速转动求：(1)0 t1时间内通过电阻 R 的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻 R 产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过 90的过程中，通过

10、电阻 R 的电荷量5解析：(1)0 t1时间内，线圈的面积不变，磁感应强度线性变化，属于感生电动势的类型，根据法拉第电磁感应定律， E N NL1L2 NL1L2 ，根据闭合电路欧姆 t B t B1 B0t1定律得通过电阻 R 的电流为 I NL1L2 .ER r B1 B0 R r t1(2)线圈匀速转动，属于动生电动势的类型，根据交变电流的产生原理可知，产生的电流是正弦式交流电，最大值 Em NB1L1L2 ，有效值 E NB1L1L2 ，电流通过电阻 REm2 22产生的热量 Q 2RT 2R (ER r) NB1L1L22 R r 2.N2B21L21L2 R R r 2(3)电荷量的计算需要使用平均值，线圈匀速转动 90的过程中，平均感应电动势E N NB ，流过电阻 R 的平均电流 I ，则通过电 t L1L22 2 NBL1L2 ER r 2 NBL1L2 R r 阻 R 的电荷量 q It .2 NBL1L2 R r 2 NBL1L2R r答案：(1) NL1L2 (2) (3)B1 B0 R r t1 N2B21L21L2 R R r 2 NBL1L2R r