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2018人教版高中物理选修(3-2)5.2《描述交变电流的物理量》同步练习

对描述交变电流物理量的认识 1.某小型发电机产生的交变电动势为 e=50sin 100πt(V).对此电动势,下列表述正确的有 ( ) B.频率是 100 Hz D.周期是 0.02 s A.最大值是 50 2 V C.有效值是 25 2 V 解析 从中性面开始计时,交变电动势的表达式为 e=Emsin ωt,因 e=50 sin 100πt(V),所 以最大值 Em=50 V,A 错误;由 ω=2πf=100π rad/s 得 f=50 Hz,B 错误;有效值 E= 1 25 2 V,C 正确;T= =0.02 s,D 正确. f 解析 交变电流有效值的计算 答案 CD 交变电流有效值的计算 2.如图 527 所示的(a)、(b)两图分别表示两个交变电压,比较这两个交变电压,它们具有共 同的( ). Em = 2 图 527 A.有效值 C.最大值 B.频率 D.均不一样 解析 由题图可知,两个交变电压最大值均为 2 V,周期均为 0.4 s,可知 B、C 正确.题图 Um (a)中电压有效值 Ua= ,题图(b)中电压有效值 Ub=Um,A 错. 2 答案 BC 3.如图 528 所示是一交变电流随时间变化的图象,求此交变电流的有效值. 图 528 解析 设该交变电流的有效值为 I′,直流电的电流为 I,让该交变电流和直流电分别通过 同一电阻(阻值为 R),在一个周期(T=0.2 s)内,该交变电流产生的热量: 2 Q′=I2 1Rt1+I2Rt2 =(4 2)2R×0.1+(-3 2)2R×0.1=5R 在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量 Q=I2RT=0.2I2R. 由 Q=Q′得,0.2I2R=5R,解得 I=5 A,即此交变电流的有效值 I′=I=5 A 答案 5 A 有效值和平均值的区别及应用 4. 如图 529 所示, 单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中, 线框面积为 S,电阻为 R.线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴以角速度 ω 匀速转动,线框中 π 感应电流的有效值 I=________.线框从中性面开始转过 的过程中,通过导线横截面的电荷 2 量 q=________. 图 529 解析 本题考查交变电流的产生和最大值、 有效值、 平均值的关系及交变电流中有关电荷量 的计算等知识.电动势最大值 Em= BSω.电动势的有效值 E= E 2BSω ΔΦ ΔΦ BS ,q= I Δt= Δt= Δt= = . 2R R RΔ t R R 答案 2BSω BS 2R R Em E ,电流的有效值 I = = R 2 (时间:60 分钟) 题组一 对描述交变电流物理量的认识 1.下列提到的交流电,不是指有效值的是( A.交流电压表的读数 B.保险丝熔断电流 C.电容器击穿电压 D.220 V 交流电压 解析 电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值. 答案 C 2.下列关于交变电流的说法正确的是( ) ) A.若交变电流的峰值为 5 A,则它的最小值为-5 A B.用交流电流表测交变电流时,指针来回摆动 C.我国工农业生产和生活用的交变电流频率为 50 Hz,故电流方向每秒改变 100 次 D.正弦交变电流 i=20sin 10πt A 的峰值为 20 A,频率为 100 Hz 解析 电流的负值表示电流方向与原来方向相反,不表示大小,A 项错误;交流电流表测交 变电流时,指针不会来回摆动,B 项错误;我国工农业生产和生活用的交变电流,周期为 0.02 s,交流电方向一个周期改变两次,所以每秒改变 100 次,C 项正确;由 ω=2πf 得正弦 交变电流 i=20sin 10πt A 的频率为 5 Hz,D 项错. 答案 C 3.图 5210 甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化,下列说法 正确的是( ) 图 5210 A.图甲表示交流电,图乙表示直流电 B.两种电压的有效值相等 C.图甲所示电压的瞬时值表达式为 u=311sin 100πt V D.两种电压的周期相同 311 解析 图 5210 甲、乙都表示交流电,图甲中有效值 U= V,而图乙中的有效值不存在 2 2π 这一关系,所以它们的有效值不相同.由图甲看出 T=2×10-2s,ω= =100π,所以 u= T 311sin 100πt V.由图象可知两种电压的周期都是 2×10-2s. 答案 CD 题组二 非正弦交流电有效值的计算 4.某一交变电流的电压波形如图 5211 所示,求这一交变电流的电压的有效值 U. 图 5211 解析 假设让一直流电压 U 和如题图所示的交流电压分别通过同一电阻,交变电流在一个 周期内产生的热量 Q1=2( 2 U2 U2 T 82 T 42 T 1 T · + · )= · + · .直流电在一个周期内产生的热量 Q2= R 4 R 4 R 2 R 2 U2 82 T 42 T U 2 · T.由交变电流有效值的定义知 Q1=Q2,即 · + · = · T,解得 U=2 10V. R R 2 R 2 R 答案 2 10V 5.阻值为 1 Ω 的电阻上通以交变电流,其 it 关系如图 5212 所示,则在 0~1 s 内电阻上产 生的热量为( ) 图 5212 A.1 J C.2 J B.1.5 J D.2.8 J 解析 因为所加的电流为交变电流,大小在变化,所以只能分时间段来求热量.在 0~1 s 2 内有效电流为 1 A 和 2 A 的时间段分别为 t1=0.4 s,t2=0.6 s,所以 Q=I2 1Rt1+I2Rt2=2.8 J. 答案 D 6.夏天空调器正常工作时,制冷状态与送风状态交替运行.一空调器在不同工作状态下电 功率随时间变化的关系如图 5213 所示,此空调器运转 1 h 用电( ) 图 5213 A.1.0 度 C.2.0 度 B.1.5 度 D.2.5 度 解

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