高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册3.2 交变电流的描述复习练习题

【精选】第2节交变电流的描述作业练习

一．填空题

1．一电阻接一直流电源，通过4 A的电流时热功率为P，若换接一正弦交流电源，它的热功率变为，则该交流电电流的最大值为____________

2．如图所示是我国民用交流电的电压图像，根据图像可知，交流电的频率是_______；用交流电压表测量电压，测出的电压值是_______V。

3．某照明电路的正弦交流电的电压为220V，则它的有效值是　   　V，峰值是　   　V．

4．如图所示为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，这种电流的周期是____秒，这个电流通过一个100Ω的电阻时， 在1秒内产生的热量为_____________焦。

5．如图是一电热水壶铭牌，由铭牌可知，该电热水壶在额定电压下工作时，所使用的交流电压的最大值为____V，交流电的周期为 _____s。

6．正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的。线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示，则此感应电动势的有效值为________ V；周期是________ s；在1s内线圈中电流方向变化了________次；假设线圈的匝数为10匝，磁通量为________.

7．
一个做匀速圆周运动的物体，。若半径保持不变，当它的转速变为原来的4倍时，它的线速度将变为原来的_______倍，它所受到的向心力将变为原来的_______倍，若线速度不变，当它的角速度变为原来的4倍，它的轨道半径将变为原来的_______倍。

8．有效值是根据电流的　       　来规定的．如图所示为一交变电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之二周期电压按正弦规律变化，后三分之一周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为　          ．

9．一交流电压随时间变化的图象如图所示。若将该电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值应不小于________V；若将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的熔断电流不能低于________A.

10．频率为50 Hz的正弦式电流,有效值36 V。这个交流电压的周期是___ s,峰值是____ V。

11．
有两颗人造地球卫星，质量之比是m1︰m2＝6︰1，轨道半径之比是r1︰r2＝2︰1，则它们的向心加速度之比是a1︰a2＝________，所受向心力之比F1︰F2＝_________。

12．如图所示，单匝矩形线框面积为，电阻为，处于水平方向匀强磁场中，磁感应强度为．线框可以绕着边以角速度匀速运动，当线框转至如图位置时为计时起点，

（1）线框中感应电动势的最大值__________．

（2）线框中感应电流的瞬时值表达式为__________．

（3）线框从此位置开始转过的过程中，通过线框的电量__________．

（4）一个周期内线框中产生的热量__________．

13．如图是一个按正弦规律变化的交变电流的图象．根据图象可知该交变电流的电流有效值是　　      A，频率是　    　Hz．

14．交流电压的图形如图所示，由图像可知，有效值是_______V，频率是_________Hz．

15．一交流发电机产生的电动势为e=110cos50πt(V)，则该交流电电动势有效值为________V；该交流电的周期为________s？

16．有一正弦交流电，它的电压随时间变化的情况如图，则电压的有效值为　  　 V；频率为　   　 Hz．

17．如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直径的2倍，A是大轮边缘上一点，B是小轮边缘上一点，C是大轮上一点，C到圆心O1的距离等于小轮半径.转动时皮带不打滑，则A．B．C三点的角速度之比ωA：ωB：ωC=                  ，向心加速度大小之比aA：aB：aC=                   .

18．一台内阻r=1Ω的交流发电机，其电动势的瞬时值e=50sin50πt（V），发电机与阻值为R=9Ω的负载电阻连接．若把发电机的转速增大到原来4倍，其他条件都保持不变，则负载电阻两端电压的有效值将变为_____V，负载消耗的电功率将是___________W．

参考答案与试题解析

1．【答案】4A

【解析】【来源】山西省阳高县第一中学2017-2018学年高二下学期第一次月考物理试题

【详解】

电阻接直流电源，通过4 A的电流时热功率为P，则。换接正弦交流电源，它的热功率变为，则，解得：正弦交流电电流的有效值；所以该交流电电流的最大值。

【点睛】

有效值是根据电流热效应来规定的，让一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，那么就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。计算电功．电功率使用有效值，交流电表的读数是有效值。

2．【答案】    (1). 50    (2). 220

【解析】根据图象可知，交流电的频率是50Hz；用交流电压表测得的是交流电的有效值，故测量电压，测出的电压值是.

3．【答案】220；  311

【解析】【考点】正弦式电流的最大值和有效值．周期和频率；正弦式电流的图象和三角函数表达式．

【专题】定量思想；推理法；交流电专题．

【分析】我国正弦交流电的频率为50Hz，电压220V为有效值，而最大值与有效值关系是倍，从而即可求解

【解答】解：正弦式交流电的最大值是交流电有效值的倍，

照明用的正弦交流电的电压是220V，则它的峰值是311V

故答案为：220；  311

【点评】考查我国的交流电的知识，认识有效值与最大值的关系，要理解交流电的“四值”各自含义

4．【答案】0.02    100   

【解析】【来源】四川省攀枝花市第十五中学校2018-2019学年高二下学期期中考试物理试题

【详解】

由正弦电流的波形图可知，周期：T=0.02s；

设电流的有效值为I，则：，得：

在1秒内产生的热量为：Q=I2Rt=()2Rt＝×100×1J＝100J

5．【答案】    (1).      (2). 0.02s

【解析】试题分析：该铭牌上的电压为有效电压，故根据交流电与有效值的关系可得

从铭牌上可以看出交流电的频率为50Hz，根据公式可得该交流电的周期为

考点：看出了交流电有效值最大值的关系．交流电的频率。

6．【答案】    (1). 10V    (2). 0.25    (3). 8次    (4). 0

【解析】试题分析：MN处于通电导线产生的磁场中，当有感应电流时，则MN在磁场力作用下向右运动，说明MN受到的磁场力向右，由左手定则可知电流由M指向N，由楞次定律可知，线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小，或向下增加；再由楞次定律可知PQ的运动情况。

从图中可知该交流电电压的最大值为20V，故电动势的有效值为，周期为0.25s，频率为，即1s内线圈电流方向改变了2×4=8次，从图中可知时，电动势最大，即线圈平行与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零。

7．【答案】  4．  16．  1/4

【解析】据；一个做匀速圆周运动的物体，若半径保持不变，当它的转速变为原来的4倍时，它的线速度将变为原来的4倍。

据；一个做匀速圆周运动的物体，若半径保持不变，当它的转速变为原来的4倍时，它所受到的向心力将变为原来的16倍。

据，可得；若线速度不变，当它的角速度变为原来的4倍，它的轨道半径将变为原来的倍。

8．【答案】热效应，2V．

【解析】【考点】正弦式电流的最大值和有效值．周期和频率．

【分析】正弦式电流给灯泡供电，电压表显示是电源电压的有效值，要求电路中灯泡的电流或功率等，均要用正弦式电流的有效值．而求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值．

【解答】解：有效值是根据电流的热效应来规定的．

由图象可知，交流电的周期为T；

取一个周期进行分段，在0﹣T是正弦式电流，则电压的有效值等于=3V，

在T﹣T是恒定电流，则有效值等于6V．

则在0﹣Ts内，产生的热量×+×=×T

解得：U=2V

故答案为：热效应，2V．

9．【答案】    (1). 200    (2).

【解析】

...............

10．【答案】0.02    36   

【解析】【来源】海南华侨中学三亚学校2018-2019学年高二12月月考物理试题

【详解】

频率为50 Hz的正弦式电流，有效值36 V。这个交流电压的周期是；峰值是36V。

11．【答案】  1:4  3:2

【解析】卫星围绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力有:

两颗人造地球卫星，质量之比是m1︰m2＝6︰1，轨道半径之比是r1︰r2＝2︰1所以两者的向心力之比为F1︰F2＝3:2

根据万有引力提供向心力可得：

两颗人造地球卫星，轨道半径之比是r1︰r2＝2︰1，所以向心加速度之比是a1︰a2＝1:4

点睛：人造地球卫星的向心力由万有引力提供,则由公式可得出各量的表达式,则可得出各量间的比值.

12．【答案】  （1）  （2）   （3）  （4）

【解析】【来源】陕西西安市新城区西安市第八十三中学2017-2018学年高二下期中物理试题

（1）感应电动势的最大值，Em=BSω
（2）当线框转至如图位置时为计时起点，即垂直于中性面计时，则有感应电动势的瞬时值e=Emcosωt=BSωcosωt；
因此感应电流的瞬时值表达式i=cosωt．
（2）因q=It，根据闭合电路欧姆定律I＝E/R
又
所以
（3）交流电的有效值

根据焦耳定律，则有一个周期内线框中产生的热量

点睛：本题是简单的交流发电机的原理，考查综合应用法拉第定律．欧姆定律．楞次定律．焦耳定律等电磁学规律分析实际问题的能力；注意计算电量时要用交流电的平均值，计算焦耳热时要用交流电的有效值．

13．【答案】，5．

【解析】【考点】正弦式电流的最大值和有效值．周期和频率

【分析】由交流电的图象的纵坐标的最大值读出电流的最大值，读出周期，求出频率．

【解答】解：根据图象可知该交流电的电流最大值是Im=10A，有效值为=5，周期T=0.2s，则频率为f==5Hz

故答案为：，5．

【点评】根据交流电i﹣t图象读出交流电的最大值．周期及任意时刻电流的大小是基本能力．比较简单．

14．【答案】    (1). 220    (2). 50

【解析】由图象可知电压最大值为311V，周期为0.02s，所以频率为=50Hz，，电压有效值为.

【点睛】本题考查了交流电的峰值和有效值的关系，要会从图象中获取有用的物理信息．

15．【答案】    (1). ；    (2). 0.04

【解析】由题可知交流发电机产生的感应电动势的表达式为：，有效值为：，角速度为：，故周期为：。

16．【答案】5，2.5．

【解析】

考点： 正弦式电流的最大值和有效值．周期和频率．

专题： 交流电专题．

分析： 根据图象可读出该交流电的周期和最大值，然后根据频率和周期，最大值与有效值的关系可直接求解．

解答： 解：由图可知，该交流电的电压最大值为：Um=10V，

所以有效值为：U==5V，

周期为0.4s，所以有：f==2.5Hz

故答案为：5，2.5．

点评： 本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值．有效值．周期．频率．角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式．

17．【答案】ωA：ωB：ωC=1：2：1；   aA：aB：aC=2：4：1

【解析】考点：线速度．角速度和周期．转速.

专题：匀速圆周运动专题.

分析：靠传送带传动轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点具有相同的角速度.根据v=rω，a=和a=rω2可得出A．B．C三点的角速度之比和向心加速度之比.

解答：解：A．B两点的线速度相等，A的半径是B的半径的2倍，根据v=rω，知ωA：ωB=1：2.

A．C共轴转动，角速度相等，即ωA：ωC=1：1.所以ωA：ωB：ωC=1：2：1.

A．B两点的线速度相等，A的半径是B的半径的2倍，根据a=，知aA：aB=1：2，

A．C具有相同的角速度，根据a=rω2，知aA：aC=2：1.所以aA：aB：aC=2：4：1.

故答案为：ωA：ωB：ωC=1：2：1；   aA：aB：aC=2：4：1.

点评：解决本题的关键知道靠传送带传动轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点具有相同的角速度.掌握线速度与角速度的关系，以及线速度．角速度与向心加速度的关系.

18．【答案】    (1). 180V    (2). 3600W

【解析】根据e=50sin50πt（V）可知，感应电动势的最大值为 Em=50V，有效值为; 将发电机的转速增加4倍后，由Em=NBSω，得感应电动势的最大值为 Em′=4Em=200V，有效值为 E′=4E=200V；负载电阻两端电压的有效值将变为；负载消耗的功率为