人教版 (新课标)选修32 描述交变电流的物理量复习练习题

5.2 描述交变电流的物理量 每课一练（人教版选修3-2）

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变电流的峰值

B．用交流电流表和交流电压表测定的数值是交变电流的瞬时值

C．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值

D．跟交变电流有相同的热效应的恒定电流的数值是交变电流的有效值

2．图8表示两种电压的波形，其中图甲表示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是(  )

图8

A．图甲表示交流电，图乙表示直流电

B．两种电压的有效值都是311 V

C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V

D．以上说法都不对

3．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图9所示，由图可知(  )

图9

A．该交流电的电压的有效值为100 V

B．该交流电的频率为25 Hz

C．该交流电压瞬时值的表达式为u＝100sin 25t V

D．若将该交流电压加在阻值为100 Ω的电阻两端，该电阻消耗的功率为50 W

4．一个电热器接在10 V的直流电源上，在t s内产生的焦耳热为Q，今将该电热器接在一个交流电源上，它在2t s内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源的电压的最大值和有效值分别是(  )

A．最大值10 V，有效值10 V

B．最大值10 V，有效值5 V

C．最大值5 V，有效值5 V

D．最大值20 V，有效值10 V

5．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图10所示．下列说法正确的是(  )

图10

A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz

B．通过电阻的电流为 A

C．电阻消耗的电功率为2.5 W

D．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V

6．一个矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n r/s，则(  )

A．线框交变电动势的峰值为nπBS

B．线框交变电动势的有效值为nπBS

C．从开始转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为2nBS

D．感应电动势瞬时值为e＝2nπBSsin 2nπt

7．一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11甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则(  )

图11

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

8．在如图12所示的电路中，A是熔断电流I0＝2 A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝220sin 314t V．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于(  )

图12

A．110 Ω                   B．110 Ω

C．220 Ω                      D．220 Ω

9．有一个电子器件，当其两端电压高于100 V时则导通，等于或低于100 V时则不导通，若把这个电子器件接到100 V、50 Hz的正弦交变电源上，这个电子器件将(  )

A．不导通

B．每秒钟导通50次

C．每秒钟导通100次

D．每次导通时间为0.005 s

10．将一电热器接在10 V直流电源上，在时间t内可将一壶水烧开．现将电热器接到一个U＝10sin ωt V的交变电源上，煮开同一壶水需时间________；若接到另一交流电源上，需要时间为，那么这个交流电源的最大值为________．

11．某交流电的电压随时间变化的规律如图13所示，此交流电的频率为________，若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，则该用电器的额定功率为________．

图13

12．图14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14

13．如图15所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，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 r/min的转速匀速转动时，求：

图15

(1)转动中感应电动势的最大值和有效值．

(2)电路中交流电压表和电流表的示数．

(3)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量．

参考答案

课后巩固练

1．CD

2．D [只要电流的方向发生变化，就叫做交流电，所以A选项错误；两种电压的有效值都不是311 V，B选项错误；图甲中交变电流的周期为2×10－2 s，所以ω＝＝100π rad/s.但是最大值是311 V，所以选项C错误．]

3．BD [根据图象可知该交变电流的最大值为100 V，周期为4×10－2 s，所以频率为25 Hz.]

4．B [电热器接在直流电源上时，有Q＝t＝t.电热器接在交流电源上时，有Q＝·2t.故t＝2t，则U＝ V＝5 V，Um＝U＝10 V，所以选项B正确．]

5．C [由周期与频率的关系f＝知，f＝ Hz＝25 Hz；电动势的有效值U＝＝ V＝ V，通过电阻的电流I＝＝ A，电阻消耗的电功率为P＝＝2.5 W，交流电压表所测电压为有效值．]

6．BD [因为ω＝2πn，所以Em＝BSω＝2πnBS，所以A错误；E＝＝nπBS，B正确；因为T＝＝，所以＝＝＝＝4nBS，C错误；感应电动势瞬时值为e＝Emsin ωt＝2πnBSsin 2πnt，D正确．]

7．D [由电动势的图象知，其最大值为220  V，故有效值为220 V，电压表测量的是灯泡两端电压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．]

8．B [保险丝的熔断电流是指有效值，故由R＝得R＝110 Ω，故B正确．]

9．CD [“100 V,50 Hz”的正弦交变电源，其电压的最大值为100  V，当电压的瞬时值为100 V时，由100＝100sin θ，知在正半周有两个解就是θ＝45°和θ＝135°，可见交变电流每个周期内将有两次导通，总时间为周期的一半，选项C、D正确．]

10．2t 10  V

11．25 Hz 24.2 W

解析 由题中图象可知，交流的周期T＝0.04 s，所以频率f＝＝25 Hz，电压的最大值是220 V，有效值是 V，所以用电器的额定功率为P＝＝24.2 W

12．6 A

解析 设非正弦交变电流的有效值为I′，直流电的电流强度为I，让非正弦交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R)，在一周期(T＝0.3 s)内，非正弦交变电流产生的热量

Q′＝IRt1＋IRt2

  ＝()2Rt1＋()2Rt2

  ＝()2R×0.2＋()2R×0.1

  ＝10.8R

在这一个周期内，直流电产生的热量

Q＝I2RT＝0.3I2R

由Q＝Q′得0.3I2R＝10.8R，所以I＝6 A，I′＝I＝6 A

13．(1)50 V 35.4 V (2)31.86 V 3.54 A

(3)0.16 C

解析 (1)Em＝nBSω

＝100××0.05×2π× V

＝50 V

E＝＝25 V≈35.4 V

(2)电流表示数

I＝≈3.54 A

电压表示数：U＝IR≈3.54×9 V＝31.86 V

(3)从图示位置转过90°的过程中，

＝n，

又因为＝，所以q＝Δt，

解得：q＝＝＝ C≈0.16 C.