高中物理人教版 (新课标)选修32 描述交变电流的物理量精练

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描述交变电流的物理量我夯基 我达标1.如图5-2-4所示为正弦式交变电流的图象，由图可知该交变电流的周期为T=___________，频率f=___________，电流峰值Im=___________，电流的有效值I=___________.图5-2-4思路解析：由i-t图线知T=0.02 s，f== Hz=50 Hz电流峰值即为最大值Im=10 A，有效值I=0.707Im=7.07 A.答案:0.02 s 50 Hz 10 A 7.07 A（或5 A）2.一个耐压为250 V、电容量为4.0×10-8 F的电容器，它可与电动势为___________ V的交流电源连接，当接在交流电源上时所带的最大电荷量为___________ C.思路解析：电容器的耐压值是最大值，交流电的电动势是有效值，所以有：E==176.8 V.电容器的最大带电荷量为qm=CUm=4.0×10-8×250 C=1.0×10-5 C.答案:176.8 1.0×10-53.一阻值恒定的电阻器，当两端加上10 V的直流电压时，测得它的功率为P；当两端加上某一正弦交流电压时，测得它的功率为.由此可知该交流电压有效值为___________ V，最大值为___________ V.答案:7.07 104.一交流电压u=536sin100πt V，它的周期为___________ s，0.035 s时的电压为___________ V，用交流电压表测量时读数应是___________ V.答案:0.02 -536 3805.某电流的图象如图5-2-5所示，此电流的有效值为( )图5-2-5A.2A B.A C.A D.2 A思路解析：在前半周是正弦的，后半周是0，根据有效值的定义，(4)2R×0.1+0=I2R×0.2，计算知I=2 A.答案:D6.在如图5-2-6所示的电路中，已知交流电源电压u=200sin（100πt） V，电阻R=100 Ω.则电流表和电压表的读数分别为( )图5-2-6A.1.41 A，200 V B.1.41 A，141 VC.2 A，200 V D.2 A，141 V答案:B7.如图5-2-7所示，一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4π rad/s匀速转动，产生的交变电动势的图象如图，则( )图5-2-7A.交变电流的频率是4π Hz B.当t=0时，线圈平面与磁感线垂直C.当t=0.5 s时，e有最大值 D.交流电的周期是0.5 s答案:BD8.一电阻接一直流电，通过4 A的电流时热功率为P，若换接一正弦交流电，它的热功率变为，则该交流电电流的最大值为( )A.4A B.6A C.2A D.4A思路解析：根据有效值的物理意义，I2R=（）2R，所以Im=4 A.答案:A9.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°角过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为( )A.π/2 B.2/π C.2π D.π思路解析：由==，Em=BS，得：.答案:B10.如图5-2-8所示，矩形线框匝数n=250匝，ab=12 cm，ad=10 cm，线框置于B= T的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′以120 r/min的转速匀速转动，线框通过滑环与外电路相连，外电路接有R=12 Ω的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12 V的氖泡L.求：图5-2-8(1)当S接e时，电流表读数为多少？R的热功率为多大？10 min内外力对线框做功多少？(2)当S接f时，氖泡闪光频率为多大？通电10 min，氖泡发光总时间为多长？（线框电阻不计）思路解析：对转动的线圈，电动势的最大值为Em=nBSω=250××0.12×0.10×4π V=24 V，电动势的瞬时值为e=24sin4πt V.(1)当S接e时，电路中的电流为I=A= A=1.41 AR上的热功率为PR=I2R=24 W在10 min内外力做功等于电路中的电热W=Q=I2Rt=（）2×12×600 J=1.44×104 J.(2)当S接f时,根据正弦曲线知，在交变电流的每一个周期，氖管闪光两次，每次闪光的时间为，因T= s，闪光的总时间t总=×2×=400 s.答案:(1)1.41 A 24 W 1.44×104 J (2)4 Hz 400 s11.一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈的匝数n=100，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图5-2-9甲所示，发电机线圈的电阻r=5 Ω，外电路电阻R=95 Ω.求串联在外电路中的交流电流表的读数.图5-2-9思路解析：根据交变电动势的最大值，Em=nBSω，其中BS=1.0×10-2 Wb，从图象中可读出T=3.14×10-2 s,则ω==200 rad/s，代入最大值公式得Em=100×1.0×10-2×200 V=200 VE==100 V则交流电流表的读数应为I== A=1.41 A.答案:1.41 A我创新 我超越12.如图5-2-10所示线圈abcd面积为0.05 m2，共100匝数，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R=9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B= T，当线圈以300 rad/min转速匀速旋转时，求：图5-2-10（1）若线圈处于中性面开始计时，写出经圈中感应电动势的瞬时值表达式.（2）经圈转过 s时电动势的瞬时值为多大？思路解析：由Em=NBωS,ω=2πf=2πn,可直接写出e=Emsinωt，得出电动势的瞬时值表达式.求瞬时值时，只需要把t的时刻代入表达式就可以了.解：（1）e=Emsinωt=NBS2πnsin2πnt=100××0.05×2π×sin2πt=50sin10πt.（2）当t= s时，e=50sin(10π×) V=43.3 V.13.如图5-2-11所示，交变电流发电机的矩形框ab=dc=0.40 m,bc=ab=0.20 m，共有50匝线圈，其电阻r=1.0 Ω，在磁感应强度B=0.20 T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的对称轴OO′以 r/s的转速匀速转动，向R=9.0 Ω的电阻器供电，求：图5-2-11（1）发电机产生的电动势的最大值；（2）从线框处于中性面时开始计时，写出闭合电路中电流随时变化的函数表达式；（3）交变电流电压表和电流表的示数；（4）此发电机的功率.答案:（1）线圈面积：S=ab·ad=0.4×0.2 m2=0.08 m2线圈旋转角速度：ω= r/s= rad/s=200 rad/sEm=NBωS=50×0.2×200×0.08 V=160 V.（2）e=Emsinωt=160sin200ti==16sin200t.（3）电压表示数（即路端电压示数）：U=·R=×9.0 V=101.8 V电流表示数：I== A=11.32 A.（4）发电机的功率：P=UI== W=1 280 W.