【物理】2020届一轮复习人教版表征交变电流的物理量课时作业 8页

2020 届一轮复习人教版 表征交变电流的物理量 课时作业 1．(多选)如图所示，下列对图象的描述正确的是( ) A．该电压是直流电压 B．该电压是交流电压 C．该电压的周期是 0.2 s D．该电压的频率是10 3 Hz 解析：从图象可以看出每经过 0.3 s 开始重复上一个过程，所以 0.3 s 是一个周期，频率是10 3 Hz；在一个周期内，前 0.1 s 电压为正值，后 0.2 s 电压为负值，表示前后电流方向相反，所以是交变电流，B、D 正确，A、C 错误． 答案：BD 2. 电阻 R1、R2 与交流电源按照图甲方式连接，R1＝10 Ω， R2＝ 20 Ω.合上开关 S 后，通过电阻 R2 的正弦式交变电流 i 随时间 t 变化的 情况如图乙所示．则( ) A．通过 R1 的电流有效值是 1.2 A B．R1 两端的电压有效值是 6 V C．通过 R2 的电流最大值是 1.2 2 A D．R2 两端的电压最大值是 6 2 V 解析：从题图乙可以看出，该交变电流的电流最大值为 0.6 2 A， 正弦式交变电流有效值为 I＝Im 2 ＝0.6 A，R1 两端电压有效值为 U1＝IR1 ＝6 V，R2 两端电压最大值为 Um＝ImR2＝0.6 2×20 V＝12 2 V，综上 所述，选项 B 正确． 答案：B 3．一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交变电流的电动势为 e＝ 220 2sin 100πt (V)，对于这个交变电流的说法正确的是( ) A．此交变电流的频率为 100 Hz，周期为 0.01 s B．此交变电流电动势的有效值为 220 V C．耐压为 220 V 的电容器能够在该交变电路中使用 D．t＝0 时，线圈平面与中性面垂直，此时磁通量为零 解析：由交变电流的瞬时值的表达式知 e＝Emsin ωt (V)，故频率 f ＝ ω 2π ＝50 Hz，周期 T＝0.02 s，选项 A 错误；交变电流电动势的有效 值 E＝Em 2 ＝220 V，选项 B 正确；电容器的耐压值为交变电流的最大值， 即 220 2 V，故选项 C 错误；t＝0 时，感应电动势的瞬时值 e＝0，磁 通量的变化率为零，此时磁通量为最大，选项 D 错误． 答案：B 4. 一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知 ( ) A．该交变电流的电压瞬时值的表达式为 u＝100sin 25t (V) B．该交变电流的电压的有效值为 100 V C．该交变电流的方向每秒钟改变 25 次 D．该交变电流加在击穿电压为 110 V 的电容器两端，电容器不会 被击穿 解析：由图可知 T＝4×10－2 s，故 f＝1 T ＝25 Hz，ω＝2πf＝50 rad/s， 所以该交变电流电压的表达式为 u＝100× 2sin 50t(V)，A 错误；由图 象可知交变电流电压的最大值为 100 2 V，因此其有效值为100 2 2 V ＝100 V，故 B 正确；因为一个周期内电流方向改变两次，所以交变电 流的方向每秒钟改变 50 次，故 C 错误；由图象可知交变电流电压的最 大值为 100 2 V，电容器要能正常工作，其击穿电压必须大于 100 2 V， 故 D 错误． 答案：B 5．如图所示电路中，A 是熔断电流 I0＝2 A 的保险丝，R 是可变 电阻，S 是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化 的规律是 e＝220 2sin 314t(V)．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻 值应该大于( ) A．110 2 Ω B．110 Ω C．220 Ω D．220 2 Ω 解析：由题知电压有效值为 220 V，当电流 I0＝2 A 时，由闭合电 路欧姆定律得 R＝220 2 Ω＝110 Ω. 答案：B B 级 提能力 6. 如图所示，表示一交流电流随时间而变化的图象，此交变电流 的有效值是( ) A．5 2 A B．3.5 2 A C．3.5 A D．5 A 解析：交变电流的有效值是根据其热效应定义的，它从电流产生 焦耳热相等的角度出发，使交变电流与恒定电流等效．设交变电流的 有效值为 I，令该交变电流通过一阻值为 R 的纯电阻，在一个周期内 有：I2RT＝I21RT 2 ＋I22RT 2.所以该交变电流的有效值为 I＝ I21＋I22 2 ＝5 A. 答案：D 7. 如图所示电路，电阻 R1 与电阻 R2 阻值相同，都为 R，和 R1 并 联的 D 为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)， 在 A、B 间加一正弦交变电流 u＝20 2sin 100πt (V)，则加在 R2 上的 电压有效值为( ) A．10 V B．20 V C．15 V D．5 10 V 解析：电压值取正值时，即在前半个周期内，二极管电阻为零， R2 上的电压等于输入电压值；电压值取负值时，即在后半周期内，二 极管电阻无穷大，可看作断路，R2 上的电压等于输入电压值的一半．综 上，设加在 R2 的电压有效值为 U，根据电流的热效应，在一个周期内 满足 U2 R T＝202 R ·T 2 ＋102 R ·T 2 ，可求出 U＝5 10 V，故选项 D 正确． 答案：D 8．如图甲所示，调节台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级 调节灯的亮度的．现将某无级调光台灯接在 220 V 的正弦式交变电流 上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压 表的示数是( ) A．220 V B．156 V C．110 V D．78 V 解析：由题图可知，该电流不是正弦式交变电流，但每次通电是 1 4T 的正弦交变电流，其最大值与有效值的关系是 U＝Um 2 ，由 U2 R T＝ Um 2 2 R ·T 2 ，解得 U＝110 2 V≈156 V，故 B 正确． 答案：B 9．两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦交变电流和方波交 变电流，两种交变电流的最大值、周期如图所示，则在一个周期内， 正弦交变电流在电阻上产生的热量Q1与方波交变电流在电阻上产生的 热量 Q2 之比等于( ) A．3∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶1 解析：对于正弦式电流，有效值 I1＝ 2 2 Im＝5 2 2 A. 根据焦耳定律，得 Q1＝I21RT＝12.5RT. 对于方波，根据焦耳定律，得 Q2＝I22R·T 2 ＋I2′2R·T 2 ＝8RT＋4.5RT＝12.5RT， 所以，Q1∶Q2＝1∶1. 答案：D 10. 图甲为一台小型发电机示意图，产生的感应电动势随时间变化 如图乙所示．已知发电机线圈的匝数为 100 匝，电阻 r＝2 Ω，外电路 的小灯泡电阻恒为 R＝6 Ω，电压表、电流表均为理想电表．下列说法 正确的是( ) A．电压表的读数为 4 V B．电流表的读数为 0.5 A C．1 秒内流过小灯泡的电流方向改变 25 次 D．线圈在转动过程中，磁通量最大为0.08 2 π Wb 解析：由图乙可知，交变电流的最大值为 Em＝4 2 V，有效值为 E＝Em 2 ＝4 V；根据闭合电路的欧姆定律可知：U＝ E R＋rR＝ 4 6＋2 ×6 V ＝3 V，A 错误．电流表的示数为 I＝ E R＋r ＝ 4 6＋2 A＝0.5 A，B 正确．由 图乙可知，T＝4×10－2 s，f＝1 T ＝25 Hz，一个周期内电流方向改变两 次，所以 1 秒内流过小灯泡的电流方向改变 50 次，C 错误．根据 Em ＝nBSω，可知Φm＝BS＝Em nω ＝ 4 2 100×50π Wb＝0.000 8 2 π Wb，D 错误． 答案：B 11．交流发电机转子有 n 匝线圈，每匝线圈所围面积为 S，匀强 磁场的磁感应强度为 B，匀速转动的角速度为ω，线圈电阻为 r，外电 路电阻为 R，当线圈处于中性面时开始计时，逆时针匀速转动 180°过 程中： (1)写出 R 两端的电压瞬时值的表达式； (2)求 R 上产生的电热 Q； (3)通过 R 的电荷量 q. 解析：(1)线圈由中性面开始转动，感应电动势的瞬时值表达式为 e＝nBSωsinωt，由闭合电路欧姆定律可知 i＝ e R＋r ， 电阻 R 两端的电压为： u＝iR， 解以上三式，得 u＝ R R＋rnBSωsin ωt. (2)感应电动势的最大值为 Em＝nBSω， 感应电动势的有效值为 E＝Em 2 ， 由闭合电路欧姆定律可知 I＝ E R＋r ， 由焦耳定律，可知 Q＝I2Rt，其中 t＝π ω ， 解以上四式，得 Q＝ n2πB2S2ωR 2(R＋r)2 . (3)通过电阻 R 的电荷量为 q＝ — IΔt， 由闭合电路欧姆定律，得 — I＝ E－ R＋r ， 由法拉第电磁感应定律，得 — E＝nΔΦ Δt ， 又ΔΦ＝BS－(－BS)＝2BS， 联立以上四式，得 q＝2nBS R＋r. 答案：(1)u＝ R R＋rnBSωsin ωt (2)Q＝ πn2B2S2ωR 2(R＋r)2 (3)q＝2nBS R＋r