高二物理同步训练：5-2.doc

学而思网校
高二物理同步训练试题解析
第5章 第2节
1．下面关于交变电流的说法中正确的是(　　)
A．交流电器设备上所标的电压值和电流值是交流的峰值
B．用交流电流表和电压表测定的数值是交流的瞬时值
C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值
D．跟交流有相同的热效应的直流数值是交流的有效值
答案：CD
2.如图所示，已知交流电源的电动势为e＝220sin100πtV，电阻R＝2200 Ω，则电路中交流电流表和电压表的示数分别为(　　)
A．0.1 A,220 V B．0.1 A,220 V
C．0.1 A,220 V D．0.1 A,220 V
答案：D
3．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生的感应电动势为e＝220sin100πt V，则如下说法中正确的是(　　)
A．交流电的频率是50 Hz
B．t＝0时线圈平面恰与中性面重合
C．如果发电机功率足够大，它可使“220 V 110 W”的灯泡正常发光
D．用交流电压表测量时它的读数为220 V
答案：ABC
4．如图所示，正弦波和方波交变电流的最大值相等，周期也相等，现使它们通过完全相同的电阻，则在相同的时间(远大于周期)内，两电阻发热之比Q甲/Q乙等于(　　)

A．1/　　　　　　 B．1/2
C．1/4 D．1/1
答案：B
解析：计算电阻发热Q＝I2Rt需用交流电的有效值，图甲的有效值为I1＝，图乙的有效值为I2＝Im，所以代入可得Q甲/Q乙＝1/2.
小结：正弦交变电流，如果是不完整的或不对称的，要注意找出一个周期来研究，对于方波交变电流，要注意其间断性．同时还要注意正半轴与负半轴电流或电压的数值是否相等，对应的时间是否相等．
5.好多同学家里都有调光电灯、调速风扇，过去是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速．现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的．如图所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每个二分之一周期内，前周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为(　　)
A.　　　　　　　　 B.
C. D.Um
答案：A
解析：由于交变电流的剩余部分为两个的完整波形，则在～及T～T时间内电压有效值仍可按计算，故电灯在一个周期内产生的热量：Q＝··2＝T.由有效值的概念Q＝T，得U＝.
6．电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示的方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则(　　)

A．通过R1的电流有效值是1.2 V B．R1两端的电压有效值是6 V
C．通过R2的电流最大值是1.2 A D．R2两端的电压最大值是6 V
答案：B
解析：R1与R2串联，R1与R2中的电流变化情况应相同，电流有效值I1＝I2＝0.6 A，
电流最大值I1m＝I2m＝0.6 A，
电压有效值U1＝I1R1＝6 V，
U2＝I2R2＝12 V，
电压最大值U1m＝U1＝6 V，
综上所述，B项正确．
7.如图所示，有矩形线圈面积为S.匝数为n，整个线圈内阻为r，在匀强磁场B中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．磁通量的变化量为ΔΦ＝nBS
B．平均感应电动势为e＝2nBSω/π
C．电阻R所产生的焦耳热为
D．通过电阻R的电量值为Q＝nBS/(R＋r)
答案：BD
解析：＝n＝n＝2nBSω/π；Q＝·Δt＝，求电阻R的焦耳热应代入R两端的电压，故C错．
小结：求电量一定要用平均值，公式q＝N·等要熟记．
注意：对于公式q＝N·ΔΦ/R在选择题，填空题中可直接使用，对计算题要进行推导后方可使用．
8.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，电路中除小灯泡外其余部分的电阻不计，则小灯泡的电阻应为(　　)
A. B.
C. D.
答案：B
解析：Em＝Bl2·2πn，E＝，P＝
可得R＝，B对．
9．正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图甲所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V．图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则(　　)

A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝cos100πt(A)
B．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝cos50πt(A)
C．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝5cos100πt(V)
D．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝5cos50πt(V)
答案：A
解析：由于电压表的示数为交流电压的有效值，而交流电源的电压最大值为10 V，电流的最大值为Um/R＝A，则交流电流的瞬时值为i＝cos100πt，故A正确，而BCD均错．
10.如图是一交流发电机模型．单匝矩形线圈的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，线圈绕垂直于磁感线的转轴O以角速度ω做匀速转动，则下列说法中正确的是(　　)
A．线圈经过图示位置时，磁通量为最大值，Φm＝BS，磁通量的即时变化率为零，感应电动势的即时值e＝0
B．由图示位置转过90°时Φ＝0，磁通量的即时变化率最大，e＝Em＝BωS
C．由图示位置转过30°时Φ＝BS，e＝BωS
D．由图示位置转过θ角时，Φ＝BSsinθ，e＝BωSsinθ
答案：ABC
解析：当S⊥B时，Φm＝BS，e＝n＝0，A正确．当B∥S时，Φ＝0，e＝Em＝nBSω，n＝1，e＝BSω，B对．当θ＝30°时，Φ＝BScos30°＝BS，e＝Emsin30°＝BωS，C正确．由图示转过θ角时，Φ＝BS⊥＝BScosθ，e＝BSωsinθ.D错．
小结：当矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动且以中性面为计时起点时，电动势瞬时值表达式为e＝NBSωsinωt磁通量Φ＝BScosθ.
11.如图所示，在皮带带动下，固定在发动机轴上的正方形线圈以ω＝50 rad/s的角速度匀速转动，线圈每边长a＝20 cm，匝数n＝10匝，线圈总电阻r＝1 Ω，转动轴OO′穿过线圈对边的中点，整个装置位于磁感应强度B＝1T的匀强磁场中．线圈中产生的交流电经集电环向R＝9 Ω的电阻供电．求：
(1)交流电流表和电压表的示数．
(2)电源内的发热功率和电源的输出功率．
解析：(1)由题知感应电动势最大值
Em＝nBSω＝10×1×0.04×50 V＝20V
则有效值E＝Em/＝10 V
电流表示数I＝E/(R＋r)＝10/(9＋1) A＝ A＝1.414A
电压表示数U＝IR＝9 V＝12.76 V
(2)电源内的发热功率Pr＝I2r＝()2×1 W＝2 W
电源的输出功率P出＝I2R＝()2×9 W＝18 W
小结：题中两电表的示数均指有效值，本题为有效值、发电机、含内阻电源结合全电路欧姆定律进行求解的一道综合题．
注意：计算功率时一定要用有效值．本题为电磁感应现象，交变电流结合全电路欧姆定律的问题，也是高考中考查的热点问题．
12.交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R.当线圈由右图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：
(1)通过R的电荷量q为多少？
(2)R上产生的电热QR为多少？
(3)外力做的功W为多少？
答案：(1)　(2)
(3)
解析：(1)由电流的定义，计算电荷量应用平均电动势．
q＝·t而＝＝＝
所以q＝.
(2)求电热应用电流有效值．Em＝nBSω，
E＝＝，
所以I＝＝
t＝＝
QR＝I2R·t＝[]2R×＝.
(3)根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，故
W＝Q＝EIt＝××＝.

13．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，当外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则(　　)

A．电压表○V 的示数为220 V
B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡实际消耗的功率为484 W
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
答案：D
解析：由电动势的图象知，其最大值为220V，故有效值为220 V，电压表测量灯泡两端电压U＝209 V，A错；交流电的周期T＝0.02 s，方向每秒钟改变100次，B错；灯泡消耗的功率P＝I2R＝()2×95 W＝459.8 W，C错；发电机内阻每秒产生的热量Q＝I2rt＝()2×5×1 J＝24.2 J，D对．
14．如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(　　)

A．周期是0.01 s B．最大值是311 V
C．有效值是220 V D．表达式为u＝220sin100πt(V)
答案：BC
分析：本题考查交变电流的图象的应用等知识．
解析：由图可知周期是0.02 s，A错误；由图可知电压最大值是311 V，B正确；根据有效值U＝V＝220 V，可得C正确；根据交变电压的表达式：u＝Emsinωt(V)可知，D错误．
8