1、1第五章 第 2 节 描述交变电流的物理量基础夯实 一、选择题(15 题为单选题，6 题为多选题)1(2017江西省玉山一中高二下学期检测)电流方向每秒钟改变 100 次的交变电流，它的周期和频率分别是( C )A0.01s 和 100Hz B0.01s 和 50HzC0.02s 和 50Hz D0.02s 和 100Hz解析：一个周期内电流方向改变两次，所以 f50Hz，则： T0.02s，故选 C。2一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( D )A灯不亮 B灯丝将烧断C只能暗淡发光 D能正常发光解析：电灯的额定电压为 U V220V，当
2、它接入 220V 的照明电路上时能正常Um2 3112发光。3(2016山东文登市高二下学期期末)我国家庭照明电路的电压随时间变化的规律为u311sin100 t(V)。下列说法中正确的是( A )A标有“输入电压 100V240V、50Hz”旅行充电器接在该交流电上可以正常工作B标有“输入电压 100V240V、100Hz”旅行充电器接在该交流电上可以正常工作C该交流电只能给标有 311V 的用电器供电D该交流电给某电器供电与用 311V 的稳恒直流电给该电器供电，效果相同解析：该交流电的最大值为 311V，有效值为 220V；角速度为 100；则频率f50Hz，故 A 正确，B 错误；该交
3、流电只能为 220V 的用电器工作，故 C 错误；根据有效值的定义可知，该交流电给某电器供电与用 220V 的稳恒直流电给该用电器供电，效果相同，故 D 错误，故选 A。4小型手摇发电机线圈共 N 匝，每匝可简化为矩形线圈 abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴 OO，线圈绕 OO匀速转动，如图所示。矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( D )A峰值是 e0 B峰值是 2e02C有效值是 Ne0 D有效值是 Ne022 2解析：由题意可知，线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 e0，因此对单匝矩形
4、线圈总电动势最大值为 2e0，又因为发电机线圈共 N 匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为 2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为 2Ne0，故选项 A、B 错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知， U，即 U Ne0，故选项 C 错误，选项 D 正确。Um2 25(2017江苏省泰州中学高二下学期期末)如图所示为一正弦交变电压随时间变化的图象，由图可知( B )A该交流电的周期为 2sB该交流电电压的有效值为 220VC用电压表测量该交流电压时， t0.01s 时
5、读数为 0VD用电压表测量该交流电压时，任何时刻电压表的读数均为 311V解析：由图象知周期为 2102 s，A 错误；该交流电的有效值为 U V220V，电3112压表在任何时刻显示的读数均为该交流电的有效值，故为 220V，B 正确 CD 错误。6甲交变电流的电压随时间变化规律为 u 甲 141sin(100 t )V，乙交变电流的电 2压随时间的变化规律为 u 乙 311sin(100 t )V，比较甲、乙两电流( CD ) 6A甲的峰值是 282V，乙的峰值是 622VB甲、乙的周期都是 100sC甲的频率 f 甲 等于乙的频率 f 乙D甲、乙的相位差不变，是 3解析：甲、乙的峰值分别
6、是 141V 和 311V，A 错误；甲、乙的周期T 6.2810 2 s，B 错误；甲、乙的周期相等，频率也相等，即 f 甲 f 乙 ，C 正确；2 甲 乙 ，频率相同，相位差不变，D 正确。 3二、非选择题7(2016山东枣庄市滕州二中高二下学期质检)如图甲所示为一台小型发电机的示意3图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻 r1.0，外接灯泡的电阻为 R9.0。试求：(1)线圈匀速转动过程中穿过线圈的最大磁通量。(计算结果可保留根号和 )(2)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功。答案：(1)2.710 2 Wb (2)7.
7、210 2 J解析：(1)设线圈匀速转动过程中穿过线圈的最大磁通量为 ，匀强磁场的磁感应强度为 B；线圈的面积为 S，匀速转动的周期为 T，角速度为 ，匀速转动过程中产生的电动势的最大值为 Em，由图乙可知： Em6 V， T0.02s。由题意可知：2 2TEm BS BS 联立式，代入数据解得： Wb2.710 2 Wb3250(2)设线圈匀速转动过程中产生的电动势的有效值为 E；线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功为 W。由题意可得 E Em2W T E2R r联立式，代入数据解得： W7.210 2 J 能力提升 一、选择题(1、2 题为单选题，35 题为多选题)1如图所示电路中，电源
8、电压 u311sin100 tV， A、 B 间接有“220V 440W”的电暖宝、 “220V 220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是( D )A交流电压表的示数为 311VB电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于 3 A2C电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍4D1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104J解析：由 u311sin100 tV 可知，交变电压的有效值为 220V，故交流电压表的示数为 220V，选项 A 错误；由两用电器的额定功率为 660W，根据 P UI 可知，保险丝的额定电流应不小于 3A，选项 B 错误；因抽油烟机 220W 包括
9、热功率及机械功率，故电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍还要多，选项 C 错误；根据 W Pt 可得 1min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104J，选项 D 正确。2(2017海南省海南中学高二上学期期末)如图所示是一交变电流的 i t 图象，则该交变电流的有效值为( D )A4A B2 A2C A D A83 2303解析：设交流电电流的有效值为 I，周期为 T，电阻为 R，则有：I2RT( )2R I RIm2 T3 2m2T3代入数据解得： I A，故 ABC 错误，D 正确，故选 D。23033如图所示， A、 B 两输电线间的电压是 u200 sin100 t(V)，输电
10、线电阻不计，2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( AB )A电流表示数为 4AB电压表示数为 200VC通过 R 的电流方向每秒钟改变 50 次D用电器消耗的电功率为 1.6kW解析：由 u200 sin100 t(V)可知，电压最大值 Um200 V，角速度2 2 100rad/s，所以电压的有效值 U 200V，周期 T 0.02s，频率Um2 2f 50Hz。由欧姆定律得 I A4A，所以 A、B 两项正确；一周期内电流方向改1T UR 20050变两次，而 f50Hz，则 1s 内电流方向改变 100 次，C 项错误；电功率P IU4200W8
11、00W，所以 D 项错误。54(2016辽宁葫芦岛市高二上学期期末)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象，如图甲所示。已知发电机线圈内阻为 5.0，外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图乙所示，则( BD )A电压表 的示数为 220VB电路中的电流方向每秒钟改变 100 次C灯泡实际消耗的功率为 484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2J解析：电动势的有效值为 E Em220V，所以电流的有效值为22I 2.2(A)ER r 22095 5所以电压表示数应为 U2.295209(V)，选项 A 错；交流电的频率为 f 50 1THz，每个周期内电流方向改变 2 次
12、，故每秒钟内电流方向改变 100 次，选项 B 正确；灯泡实际消耗的功率为 P 灯 I2R2.2 295.0 W459.8 W，故选项 C 错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 Q I2rt2.2 25.01J24.2 J，选项 D 对。 5(2018山东师大附中第 7 次学分认定)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( BD )A磁通量的变化量为 nBSB平均感应电动势为 e2 nBS /C电阻 R 所产生的焦耳热为n2B2S2 4RD通过电阻 R
13、的电量值为 Q nBS/(R r)解析：A 项：根据公式 2 1 BS，故 A 错误；B 项：由法拉第电磁感应定律6可知， E n n n ，故 B 正确；C 项：最大感应电动势： t BS t BS2 14 2nBSEm nBS ，电动势有效值： E ，回路中的电流有效值为： I ，所以Em2 ER r nBS2 R r电阻 R 所产生的焦耳热为 Q I2Rt 2R ，故 C 错误；nBS2 R r 14 2 n2B2S2 R4 r R 2D 项：由公式 q ，故 D 正确。n R r nBSR r二、非选择题6(2016北京师大附中高二下学期期中)如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO轴匀
14、速转动，磁场方向与转轴垂直，磁场的磁感应强度为 B。线圈匝数为 n，电阻为r，长为 l1，宽为 l2，转动角速度为 。线圈两端外接阻值为 R 的电阻和一个理想交流电流表。求：(1)线圈转至图示位置时的感应电动势； (2)电流表的读数；(3)从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式；(4)从图示位置开始，转过 90角的过程中通过电阻 R 横截面的电荷量；(5)图示位置时，图中左侧的边(长为 l1)所受安培力的大小和方向。答案：(1) nBl 1l2 (2) (3) e nBl 1l2sint (4) (5)2nB l1l22 R r nBl1l2R r垂直纸面向里n2B2l21l2R r解析：(1)此时电动势有最大值 Em nBl 1l2(2)由 Im ， Im I，求出 IEmR r 2 2nB l1l22 R r(3)e nBl 1l2sint(4)q n R r nBl1l2R r(5)F nBIml1 nB l1 垂直纸面向里nBl1l2R r n2B2l21l2R r7
