吉林省吉林市第一中学2020学年高二物理上学期反馈作业（11） 8页

‎5.2　描述交变电流的物理量 ‎ ‎1．一个照明电灯两端允许加的最大交流电压为311V，当它接入220V照明电路上，这个灯将(　　)‎ A．灯不亮　　　　　　　 B．灯丝将烧断 C．只能暗淡发光 D．能正常发光 ‎2．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝220sin100πt，则(　　)‎ A．交流电的频率是100π B．t＝0时，线圈位于中性面 C．交流电的周期是0.02s D．t＝0.05s时，e有最大值 ‎3．交流电源输出的电压U随时间t变化的图线如图所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．交变电流的频率为50Hz B．交变电流的周期为2s C．交变电压的最大值为220V D．交变电压的有效值为220V ‎4．电阻R1、R2与交流电源按照图甲方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω，合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则(　　)‎ A．通过R1的电流有效值为‎1.2A B．R1两端的电压有效值为6V C．通过R2的电流最大值是‎1.2‎A D．R2两端的电压最大值是6V ‎5．下图表示一交流电的电流随时间而变化的图象．此交流电的有效值是(　　)‎ A．‎5‎A B．‎‎5A C.A D.A ‎6．如图所示为交流发电机示意图，匝数为n＝100匝的矩形线圈，边长分别为‎10cm和‎20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈外部与20Ω的电阻R相接．求：‎ ‎(1)S断开时，电压表示数．‎ ‎(2)电键S合上时，电压表和电流表示数．‎ ‎7．如图所示，线圈abcd的面积是‎0.05m2‎，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：‎ ‎(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．‎ ‎(2)线圈转过s时电动势的瞬时值为多大？‎ ‎(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少？‎ 基础夯实 ‎1．一个照明电灯两端允许加的最大交流电压为311V，当它接入220V照明电路上，这个灯将(　　)‎ A．灯不亮　　　　　　　 B．灯丝将烧断 C．只能暗淡发光 D．能正常发光 答案：D 解析：电灯的额定电压为U＝＝V＝220V，当它接入220V的照明电路上时能正常发光．‎ ‎2．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝220sin100πt，则(　　)‎ A．交流电的频率是100π B．t＝0时，线圈位于中性面 C．交流电的周期是0.02s D．t＝0.05s时，e有最大值 答案：BC 解析：由瞬时值表达式知：角速度ω＝100πrad/s，感应电动势是按正弦规律变化．‎ 所以t＝0时，线圈平面位于中性面．‎ 因ω＝2πf，所以f＝＝＝50Hz；‎ 由T＝得T＝s＝0.02s 当t＝0.05s时，e＝220sin5π＝0‎ 故B、C选项正确．‎ ‎3．(2020·深圳模拟)交流电源输出的电压U随时间t变化的图线如图所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．交变电流的频率为50Hz B．交变电流的周期为2s C．交变电压的最大值为220V D．交变电压的有效值为220V 答案：AC 解析：由图象可知，交流电的周期为T＝2×10－2s，频率f＝＝50Hz，交变电压最大值为220V，有效值为220V，故选项A、C正确．‎ ‎4．(2020·天津一中高二期中)电阻R1、R2与交流电源按照图甲方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω，合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则(　　)‎ A．通过R1的电流有效值为‎1.2A B．R1两端的电压有效值为6V C．通过R2的电流最大值是‎1.2‎A D．R2两端的电压最大值是6V 答案：B 解析：由i－t图象可知，电流最大值Im＝‎0.6A，有效值I＝＝‎0.6A，因R1与R2串联，则I1＝I＝‎0.6A，U1＝IR1＝6V，I‎2m＝Im＝‎0.6A，U‎2m＝ImR2＝12V，故A、C、D错，B正确．‎ ‎5．下图表示一交流电的电流随时间而变化的图象．此交流电的有效值是(　　)‎ A．‎5‎A B．‎‎5A C.A D.A 答案：B 解析：本题要求的是矩形交变电流的有效值，与平时所熟知的正弦交变电流的有效值(即I有效＝Im/)不同，因此，有的学生对这样的题目感到无从下手．‎ 本题只能从有效值的定义出发，才能顺利解答．该交变电流通过阻值为R的电阻一个周期的时间(即0.02s)内所产生的热量为：‎ Q交＝(4)2×R×0.01＋(3)2×R×0.01‎ 设直流电流I通过电阻R一个周期的时间(即0.02s)内产生的热量为Q直＝I2R×0.02‎ 由交流的有效值定义得Q直＝Q交，即 ‎50×0.01R＝I2×0.02R 则I＝‎5A，即交变电流的有效值为‎5A.‎ ‎6．(2020·余高中学高二期末)如图所示为交流发电机示意图，匝数为n＝100匝的矩形线圈，边长分别为‎10cm和‎20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈外部与20Ω的电阻R相接．求：‎ ‎(1)S断开时，电压表示数．‎ ‎(2)电键S合上时，电压表和电流表示数．‎ 答案：(1)50V　(2)40V　‎‎2A 解析：(1)感应电动势最大值 Em＝nBSω＝100×0.5×0.1×0.2×50V＝50V S断开时，电压表示数为电源电动势有效值E＝＝50V.‎ ‎(2)电键S合上时，由闭合电路欧姆定律I＝＝A＝‎‎2.0A U＝IR＝2×20V＝40V 即电流表示数为‎2A，电压表示数为40V.‎ ‎7．如图所示，线圈abcd的面积是‎0.05m2‎，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：‎ ‎(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．‎ ‎(2)线圈转过s时电动势的瞬时值为多大？‎ ‎(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少？‎ 答案：(1)e＝50sin10πtV　(2)43.3V　(3)31.86V　‎‎3.54A 解析：分别把Em、ω的数值推算出来，代入一般表达式 Emsinωt就得出了感应电动势的瞬时值表达式，求瞬时值时，只需要把t的值代入表达式就可以了，最后一问是求线圈中的电流和线圈的端电压，注意应为有效值．‎ ‎(1)e＝Emsinωt＝NBS2πnsin(2πnt)＝100××0.05×2π×sin(2π×t)V＝50sin10πtV.‎ ‎(2)当t＝s时，电动势的瞬时值e＝50sin(10π×)V＝43.3V.‎ ‎(3)电动势的有效值E＝＝V＝35.4V，电流表的示数I＝＝A＝‎3.54A；‎ 电压表的示数U＝IR＝3.54×9V＝31.86V 在求解交变电动势瞬时值时，首先要确定线圈转动从哪个位置开始，以便确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化；其次是确定线圈转动的角带度ω(以rad/s作单位)；最后是确定感应电动势瞬时值表达式． ‎