还剩6页未读,继续阅读
文本内容:
5-2描述交变电流的物理量 时间40分钟 满分100分
一、选择题每小题6分,共60分1.以下说法正确的是 A.交变电流的有效值就是它的平均值B.任何交变电流的有效值都是它峰值的C.如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q,那么该交变电流的有效值为D.以上说法均不正确答案 D解析 交变电流的有效值不同于它的平均值,A错误;正弦式交变电流的有效值是它峰值的,B错误;根据有效值定义,交变电流接在电阻R上,Q=I2Rt,I=,C错误2.如图所示是一交变电流的it图象,则该交流电电流的有效值为 A.4AB.2AC.AD.A答案 D解析 设交流电电流的有效值为I,周期为T,电阻为R则I2RT=2·R·+42·R·T,计算得出I=A,所以D正确3.如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图,电热毯接在交变电源上,通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 A.110VB.156VC.220VD.311V答案 B解析 交流电压表测量的是交流电压的有效值题图乙所示波形为正弦交变电流在时间轴上方的部分取一个周期T的时间,根据有效值的定义有·=·T,所以U≈156V,故选B4.调光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220V的正弦交变电源上,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.220VB.156VC.110VD.78V答案 B解析 虽然图示不是正弦交变电流,根据正弦交变电流图的对称性,只要是有四分之一图线就满足最大值是有效值的倍,根据交变电流有效值的定义有·T=·,解得U=110V≈156V,B正确,A、C、D错误5.多选如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2Ω从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1A那么 A.线圈消耗的电功率为4WB.线圈中感应电流的有效值为2AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4costVD.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=sintWb答案 AC解析 当线圈转过60°时,磁场与线圈平面夹角为60°故有i=Imcos60°,Im=2A,电流的有效值为I==A,线圈消耗的电功率P=I2R=4W,故A正确,B错误由上面可知Em=ImR=4V,由图示位置产生余弦交流电,所以e=4costV,即C正确;Em=NBSω=Φmω=Φm·,即Φm=,任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=sintWb所以D选项错误6.多选在如图甲所示的电路中,电阻R的阻值为50Ω,在ab间加上图乙所示的正弦交流电,则下面说法中正确的是 A.交流电压的有效值为100VB.电流表示数为2AC.交流电的频率为
0.02HzD.交流电电压的表达式为u=100sin100πtV答案 BD解析 由题图乙知交流电压的最大值为100V,A错误;电流表显示有效值,示数为I=A=2A,B正确;由题图乙知交流电压的频率为f=Hz=50Hz,C错误;交流电电压的表达式为u=Umsinωt=100sin100πtV,D正确
7.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l,它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动,转速为n,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为 A.B.C.D.答案 B解析 不封闭的正方形导线在磁场中转动产生正弦交流电,其产生交流电的最大值Um=NBSω=Bl2·2πn,其有效值U==nBπl2,由于灯泡正常发光功率为P,由P=,可得R=故选B
8.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成零,反向电阻可看成无穷大,在A、B间加一正弦交流电u=20sin100πtV,则加在R2上的电压有效值为 A.10VB.20VC.15VD.5V答案 D解析 由二极管的单向导电性可知,若二极管导通,加在R2上的电压波形为半个周期,有效值为20V,若二极管截止,R
1、R2串联,则R2上的电压波形为半个周期,有效值为10V由有效值的定义可得·+·=·T,解得U有=5V,选项D正确9.一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为
0.36Ω磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为 A.×10-5AB.×10-5AC.×10-5AD.×10-5A答案 B解析 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律E==S·,I==·,可得0~3s内,I1=×A=2×10-5A3~5s内,I2=×A=-3×10-5A于是可作出i随时间变化的图象如图所示由有效值的定义,Q直=Q交,IRt1+IRt2=I2Rt,其中t1=3s,t2=2s,t=t1+t2,代入数据,解得I=×10-5A,故B选项正确10.传统的自行车发电机内部电路如图甲所示,驱动轴一端与自行车车轮相连,另一端连接条形永磁铁,车轮转动过程中,驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动,发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示已知波形图中正负尖峰电压分别为Um和-Um两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为Δt,发电机线圈匝数为n以下判断正确的是 A.驱动轴转动的角速度ω=B.线圈电压的有效值U=C.穿过线圈磁通量变化率的最大值km=D.相邻两个向上尖峰时间内,线圈电压的平均值U=答案 C解析 根据题述两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为Δt,可得交变电流周期T=2Δt,驱动轴转动的角速度ω==,选项A错误由于产生的交变电流不是按照正弦规律变化,线圈电压的有效值不是U=,选项B错误根据法拉第电磁感应定律,感应电动势与磁通量变化率成正比,Um=nkm,穿过线圈磁通量变化率的最大值km=,选项C正确相邻两个向上尖峰时间内,线圈电压的平均值U=n,因为线圈转过一个完整的周期,磁通量变化量ΔΦ=0,所以电压平均值等于零,选项D错误
二、非选择题共2小题,40分11.20分如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=
100、电阻r=10Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90Ω,与R并联的交流电压表为理想电表在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化求1交流发电机产生的电动势的最大值;2电路中交流电压表的示数;3线圈从图示位置开始转动90°的过程中通过电阻R的电荷量答案 1200V 290V
32.0×10-2C解析 1由题图乙可以知道,每匝线圈磁通量的最大值为Φm=BS=
2.0×10-2Wb,线圈转动的周期为T=
6.28×10-2s发电机产生的电动势最大值为Em=nBSω=nΦm=100×
2.0×10-2×V=200V2由闭合电路的欧姆定律,可得感应电流的最大值Im==A=2A,感应电流的有效值为I==A=A,电压表的读数是U=IR=×90V=90V3电动势的平均值为=,由闭合电路的欧姆定律,可得电流的平均值为=通过电阻R的电荷量q=Δt==C=
2.0×10-2C12.20分如图所示,间距为l的光滑平行金属导轨,水平地放置在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,右端接阻值为R的电阻一电阻为r、质量为m的导体棒放置在导轨上,在外力F作用下从t=0时刻开始运动,其速度随时间的变化规律为v=vmsinωt不计导轨电阻,求1从t=0到t=时间内电阻R产生的热量;2从t=0到t=时间内外力F所做的功答案 1 2mv+解析 导体切割磁感线产生的电动势为e=Blv=Blvmsinωt=Emsinωt,可见它是一个正弦交变电流,所以其有效值为E==,电流的有效值为I=1时间t==T,所以这段时间内产生的热量为Q=I2Rt=2t′==,在四分之一周期内产生的热量为Q′=I2·R+r·=·R+r·=由功能关系得W外=mv+Q′=mv+。