2014高二物理52描述交变电流的物理量课件及练习题含答案.docx

课时提升卷（八） 描述交变电流的物理量 （40分钟50分） 一、选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分） 1.（多选）（2013汕头高二 检测）线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图所示，则（） A.在A和C时刻线圈平面和磁场平行 B.在A和C时刻线圈平面和磁场垂直 C.在B时刻线圈中的磁通量为零 D.若线圈转动的周期为0.02s，则该交变电流的频率为50Hz 2.标有“220V0.5F”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用（） A.220sin100tVB.220V的照明电路中 C.380sin100tV D.380V的动力电路中 3.如图所示是某正弦式交流发电机产生的感应电动势e与时间 t的关系图像。如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的二倍，则感应电动势的最大值和周期分别变为（） A.220 V，0.02 s B.311 V，0.01 s C.440 V，0.01 s D.440 V，0.02 s 4.（多选）（2013黔东南高二检测）一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势e=220 sin100t（V），那么（） A.该交变电流的频率是50Hz B.当t=0时，线圈平面恰好位于中性面 C.当t= s时，e有最大值 D.该交变电流电动势的有效值为220 V 5.（2013焦作高二检测）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（） A.t=0.01s时穿过线框的磁通量最小 B.该交变电动势的有效值为11 V C.该交变电动势的瞬时值表达式e=22 cos（100t）V D.电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角为45 二、非选择题（本题共2小题，共20分。需写出规范的解题步骤） 6.（8分）如图所示，ab=25cm、ad=20cm，匝数为50匝的矩形线圈，线圈总 电阻r=1，外电路电阻R=9，磁感应强度B=0.4T。线圈绕垂直于磁感线 的OO轴以角速度50rad/s匀速转动。求： （1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式。 （2）1min内R上消耗的电能。 7.（12分）（能力挑战题）如图所示，边长为L的正方形线圈，匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R， 磁感应强度为B，电压表为理想交流电压表。现在线圈以角速度绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，从线圈平面与磁感线平行时开始计时。试求： （1）闭合电路中电流瞬时值的表达式。 （2）电压表的示数。 （3）线圈从t=0开始，转过90的过程中，电阻R上通过的电荷量。答案解析 1.【解析】选A、D。在A和C时刻交变电流为最大值，该时刻线圈 平面和磁场平行，故A正确，B错误；B时刻线圈中磁通量为最大，C错误；根据f= ，D正确。 2.【解析】选A。电容器上标的电压为电容器的最大耐压值。A项中的最大值为220 V，故符合要求，A项正确；B、C、D中的最大值均超过220 V，将击穿电容器，故 B、C、D均错。 3.【解题指南】对于感应电动势的最大值和周期，要明确由哪些物理量来决定，再通过公式确定这两个量的变化。 【解析】选C。由正弦式交变电流的图像可得原来交变电流电动势的最大值为220 V、周期为0.02s，线圈的转速变为原来的二倍，由Em=NBS可知，感应电动势的最大值变为原来的两倍，即440V，而周期变为原来的一半，即0.01 s，C项正确。 4.【解析】选A、B。由瞬时值表达式知f=50Hz，A正确；当t=0时，e=0，故线圈恰好位于中性面， B正确；当t= s时，e=0，C错误；该交变电流电动势最大值为220 V，D错误。 5.【解析】选D。t=0.01s时感应电动势为零，穿过线框的磁通量最大，选项A错误；该交变电动势的有效值为22V，选项B错误；该交变电动势的瞬时值表达式为e=22 sin（100t）V，选项C错误；根据该交变电动势的瞬时值表达式可知，电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角为45，选项D正确。 【变式备选】（多选）一矩形金属线圈绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的电动势e随时间t变化的情况如图所示。下列说法正确的是（） A.此交流电的频率为0.5Hz B.此交流电的电动势有效值为2 V C.t=0.01s时，线圈平面与磁场方向垂直 D.t=0.02 s时，线圈磁通量变化率 为零【解析】选C、D。由 图像可以看出，交变电流是正弦式电流，最大值为2V，周期T=0.02s，所以频率f= =50Hz；电动势的有效值E= = V，所以选项A、B错；在t=0.01s和t=0.02s时，感应电动势为零，线圈各边都不切割磁感线， 线圈平面与磁场方向垂直，线圈磁通量变化率 为零，C、D选项正确。 6.【解析】（1）电动势的最大值为 Em=NBS=500.40.250.2050V=50 V， 所以感应电动势的瞬时值表达式为 e=Emcost=50cos50tV。 （2）1min内R上消耗的电能即为电流通过R做的功 W=I2Rt= 2Rt=6750J。 答案：（1）e=50cos50tV（2）6750J 【总结提升】交变电流平均值的计算方法 （1）可以用 图线与横轴（t轴）所围的面积跟时间的比值来表示交变电流在一定时间内的平均值，经常用 、 、 符号来表示。 （2）交变电流 的平均值是针对某一过程的物理量，在不同的时间段内平均值一般不相同。 它的计算公式为 =n 。例如，对于正弦交变电流，其前半周期或后半周期的平均电动势的大小为 =n =n = nBS，而在一个周期内的平均电动势却为零。在计算某一段时间内通过导体横截面的电荷量时， 一定要代入平均值来计算。 （3）用法拉第电磁感应定律E=n 和欧姆定律I= 计算。注意平均值不等于有效值。求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用交流电的平均值q= t，而不能用有效值。当交流电电流方向发生改变时，应考虑分段进行计算。 7.【解析】（1）线圈转动时，电动势的最 大值Em=nBL2由闭合电路的欧姆定律得：最大电流Im= 从垂直中性面开始计时，故闭合电路中电流瞬时值的表达式为：i= cost。 （2）电路中电流的有效值I= 则电压表的示数U=IR= 。 （3）由于R与线圈串联，则电阻R上通过的电荷量与通过线圈的电荷量相等 因q= t，而 = = ，所以q= = 。 答案：（1）i= cost（2） （3）20 20