【物理】2020届一轮复习人教版 描述交变电流的物理量 课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版 描述交变电流的物理量 课时作业

‎ 描述交变电流的物理量 课时作业 ‎1．在阻值为70 Ω的电阻中通以正弦交变电流，测得在10 min内放出的热量为2.1×104 J，则此交变电流的最大值为(　　)‎ A．0.24 A　　　　　　　 B．0.5 A C．0.707 A D．1 A 解析：选D　根据Q＝I2Rt得I＝ A，所以Im＝I＝1 A。‎ ‎2．如图所示是一个正弦式交变电流的图像，下列说法正确的是(　　)‎ A．周期是0.2 s，电流的峰值是10 A B．周期是0.15 s，电流的峰值是10 A C．频率是5 Hz，电流的有效值是10 A D．频率是0.2 Hz，电流的有效值是7.07 A 解析：选A　由图像可知T＝0.2 s，Im＝10 A，故频率f＝＝5 Hz，I＝＝5 A＝7.07 A，选项A正确，B、C、D错误。‎ ‎3．匝数为100的线圈通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r＝0.02 Ω，则在0～10 s内线圈产生的焦耳热为(　　)‎ A．80 J B．85 J C．90 J D．125 J 解析：选B　由交变电流的有效值定义知2R·＋(2 A)2R·＝I2RT，‎ 该交变电流的有效值I＝A，线圈的总电阻R总＝100×0.02 Ω＝2 Ω，‎ 由Q＝I2R总t得Q＝85 J，选项B正确。‎ ‎4．[多选]有两支交变电流表达式分别是：u1＝110·sinV，u2＝220·sinV。下列说法正确的是(　　)‎ A．它们的峰值相同 B．它们的周期相同 C．它们的相位差恒定 D．它们的变化步调一致 解析：选BC　u1代表的交流的电压峰值为110 V，角速度为ω＝2πf＝100π，则频率f＝50 Hz，初相位为。u2代表的交流的电压峰值为220 V，角速度为ω＝2πf＝100π，则频率f＝50 Hz，初相位为。所以它们的峰值不同，A错误；由于频率相同，故T均为0.02 s，B正确；其相位差ΔΦ＝－＝为定值，C正确，D错误。‎ ‎5．如图甲是阻值为5 Ω的线圈与阻值为15 Ω的电阻R构成的回路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则(　　)‎ A．电压表的示数为14.14 V B．通过电阻R的电流为0.707 A C．电阻R上消耗的功率为3.75 W D．通过电阻R的电流方向每秒变化100次 解析：选B　由图像可得Em＝20 V，则有效值E＝10 V，电压表示数U＝R＝10.6 V，A错误；通过电阻R的电流I＝＝0.707 A，B正确；R上消耗的功率P＝I2R＝7.5 W，C错误；T＝0.04 s，f＝25 Hz，电流方向每秒变化50次，D错误。‎ ‎6．电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，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的变化情况如图乙所示。则(　　)‎ A．通过R1的电流的有效值是1.2 A B．R1两端的电压有效值是6 V C．通过R2的电流的有效值是1.2 A D．R2两端的电压有效值是6 V 解析：选B　通过R1和R2的电流的有效值都是0.6 A，故A、C错；R1两端的电压有效值U1＝IR1＝6 V，故B正确；R2两端的电压有效值U2＝IR2＝12 V，故D错。‎ ‎7．两个相同的定值电阻1、2分别接在正弦交流电源和直流电源的两端，直流电压恒为U0。当电阻1、2的通电时间分别为t和2t时，两个电阻上产生的热量均为Q。则该正弦交流电源电压的最大值是(　　)‎ A.U0 B．2U0‎ C.U0 D.U0‎ 解析：选B　设两电阻的阻值均为R，正弦交流电源电压的最大值为Um，‎ 则Q＝t，Q＝·2t，解得Um＝2U0，选项B正确。‎ ‎8．[多选]如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是(　　)‎ A．交流电流表的示数为NBS B．一个周期内通过R的电荷量为 C．R两端电压的有效值为 NBS D．图示位置电流表的示数为0‎ 解析：选AB　设回路中电流的有效值为I，由电流的热效应可知，2RT＝I2RT，I＝，A正确，D错误。在一个周期内只有半周期的时间有电流通过R，其中ΔΦ＝2BS，则通过R的电荷量q＝＝，B正确。电阻R两端电压U＝IR＝，C错误。‎ ‎9.如图所示是某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S＝0.03 m2，共有10匝，线圈总电阻为r＝1 Ω，线圈处于磁感应强度大小为 T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R＝9 Ω的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度ω＝10π rad/s绕轴OO′匀速转动时，下列说法正确的是 ‎(　　)‎ A．电阻R的发热功率是3.6 W B．理想交流电流表的示数是0.6 A C．用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 s D．如果将电阻R换成标有“6 V　3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作 解析：选B　线圈中的感应电动势最大值为Em＝nBSω＝6 V，所以电动势有效值为E＝6 V，电流表的示数I＝＝0.6 A，电阻R的发热功率P＝I2R＝3.24 W，所以选项A错误，选项B正确；T＝＝0.2 s，故用该电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔是0.2 s，因此选项C错误；电动势有效值是6 V，但由于线圈有电阻，所以“6 V　3 W”的小灯泡不能正常工作，选项D错误。‎ ‎10．[多选](2016·全国卷Ⅲ)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则(　　)‎ A．两导线框中均会产生正弦交流电 B．两导线框中感应电流的周期都等于T C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等 D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 解析：选BC　两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝ 时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误。 ‎ ‎11.如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r＝3 Ω、面积S＝0.02 m2的半圆形导线框可绕OO′轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B＝ T。若线框以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V 12 W”的小灯泡供电，则：‎ ‎(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？‎ ‎(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？‎ 解析：(1)线框转动时产生感应电动势的最大值Em＝BSω＝10 V，‎ 则感应电动势的瞬时值表达式e＝Emcos ωt＝10cos 100πt(V)。‎ ‎(2)线框转过90°的过程中，产生的平均电动势＝＝，‎ 灯泡电阻R＝＝3 Ω，‎ 故流过的电荷量q＝·T＝＝ C；‎ 与线框转动的快慢无关。‎ ‎(3)线框产生的电动势的有效值E＝＝10 V，‎ 灯泡两端电压U＝R＝5 V<6 V，‎ 故灯泡不能正常发光，其实际功率 P＝＝ W。‎ 答案：(1)e＝10cos 100πt(V)　(2) C　无关　 (3)不能　 W ‎12.如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：‎ ‎(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；‎ ‎(2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量；‎ ‎(3)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上通过的电荷量；‎ ‎(4)电阻R上的最大电压。‎ 解析：(1)线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ad边和bc边转动的线速度大小相等，当线圈平行于磁场时，产生的感应电动势最大，为 Em＝nBLv＝nBL·ω·L＝nBL2ω。‎ 由闭合电路欧姆定律可知Im＝，当以图示位置为计时起点时，‎ 流过R的电流表达式为i＝Imsin ωt＝sin ωt。‎ ‎(2)在线圈由图示位置匀速转动90°的过程中，用有效值来计算电阻R产生的热量，‎ Q＝I2R，其中I ＝＝，T＝，即 Q＝I2R＝。‎ ‎(3)在转过90°的过程中感应电动势的平均值为 ＝n＝＝，‎ 流过R的平均电流＝＝，‎ 所以流过R的电荷量q＝·＝。‎ ‎(4)由部分电路欧姆定律可知电阻R上的最大电压 Um＝ImR＝。‎ 答案：(1)i＝sin ωt　(2) (3)　(4)