1、5.2描述交变电流的物理量能力提升训练()1好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，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电风扇的转速，现在的调光灯和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，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为AUm/2BUm/CUm/2 D.Um2.如图所示，电阻为r的矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动匀强磁场的磁感应强度为B，t0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流
2、电表，则()A滑片P下滑时，电压表的读数不变B图示位置线圈中的感应电动势最大C线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为D1s内流过R的电流方向改变次3一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，外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则()A电压表的示数为220VB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484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J4将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R(m)，让它在磁感应强度为B(T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动，转速为n(r/s)导线在a、b两处通过电刷与
3、外电路连接，外电路接有额定功率为P(W)的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻为()A. B.C. D.5如图甲为电热毯的电路图，把电热毯接在U311sin100tV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是：_.6一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为
4、60时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过60的过程中通过R的电量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？能力提升1好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，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电风扇的转速，现在的调光灯和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，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为()AUm/2BUm/CUm
5、/2 D.Um答案：A解析：每个二分之一周期被截去周期，原电源为正弦交流电，一个周期可以看成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得()2TT，所以U，故A正确2.(2011汕头模拟)如图所示，电阻为r的矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动匀强磁场的磁感应强度为B，t0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()A滑片P下滑时，电压表的读数不变B图示位置线圈中的感应电动势最大C线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为D1s内流过R的电流方向改变次答案：D解析：滑片P下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，选项A错误；图示位置，穿过线圈的磁通量最大
6、，感应电动势为零，选项B错误；线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为，选项C错误；一个周期内两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为，1s内流过R的电流方向改变次，选项D正确3(2011温州高二检测)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，外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则()A电压表的示数为220VB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484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J答案：D解析：电动势的有效值为EEm220V，所以电流的有效值为I2.2(A)所以电压表示数应为U2.2
7、95209(V)，选项A错；交流电的频率为f50 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B错；灯泡实际消耗的功率为P灯I2R2.2295.0 W459.8 W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QI2rt2.225.01J24.2J，选项D对. 4将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R(m)，让它在磁感应强度为B(T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动，转速为n(r/s)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(W)的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻为()A. B.C. D.答案：B解析
8、：由线圈在磁场中匀速转动所产生的感应电动势的最大值EmBS和2n可知，EmBR22n2R2nB，所以有效值E.由于小灯泡正常发光，所以R，B正确5如图甲为电热毯的电路图，把电热毯接在U311sin100tV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是：_.答案：156V解析：电压表的示数为有效值据有效值的定义有：TU156V.6一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电
9、流的方向(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过60的过程中通过R的电量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？答案：(1)电流方向沿dcba(2)EmNBL2(3)eNBL2(4)W(5)q(6)IU解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcba.(2)EmNBSNBL2(3)线圈平面与B成60角时的瞬时感应电动势eEmcos60NBL2.(4)电动势的有效值E电流的有效值I，柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的
10、功WEItt.(5)因为I平均，故电量qI平均t.(6)电流表显示干路电流的有效值，则读数为I.电压表显示路端电压的有效值，则读数为UIR.5.2描述交变电流的物理量能力提升训练()1好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，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电风扇的转速，现在的调光灯和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，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为AUm/2BUm/CUm/2 D.Um答案：A解析：每个
11、二分之一周期被截去周期，原电源为正弦交流电，一个周期可以看成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得()2TT，所以U，故A正确2.(2011汕头模拟)如图所示，电阻为r的矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动匀强磁场的磁感应强度为B，t0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()A滑片P下滑时，电压表的读数不变B图示位置线圈中的感应电动势最大C线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为D1s内流过R的电流方向改变次答案：D解析：滑片P下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，选项A错误；图示位置，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，选项B错误；线
12、圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为，选项C错误；一个周期内两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为，1s内流过R的电流方向改变次，选项D正确3(2011温州高二检测)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，外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则()A电压表的示数为220VB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484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J答案：D解析：电动势的有效值为EEm220V，所以电流的有效值为I2.2(A)所以电压表示数应为U2.295209(V)，选项A错；交流
13、电的频率为f50 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B错；灯泡实际消耗的功率为P灯I2R2.2295.0 W459.8 W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QI2rt2.225.01J24.2J，选项D对. 4将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R(m)，让它在磁感应强度为B(T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动，转速为n(r/s)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(W)的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻为()A. B.C. D.答案：B解析：由线圈在磁场中匀速转动所产生的
14、感应电动势的最大值EmBS和2n可知，EmBR22n2R2nB，所以有效值E.由于小灯泡正常发光，所以R，B正确5如图甲为电热毯的电路图，把电热毯接在U311sin100tV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是：_.答案：156V解析：电压表的示数为有效值据有效值的定义有：TU156V.6一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向(2)线圈转动过程中感应
15、电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过60的过程中通过R的电量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？答案：(1)电流方向沿dcba(2)EmNBL2(3)eNBL2(4)W(5)q(6)IU解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcba.(2)EmNBSNBL2(3)线圈平面与B成60角时的瞬时感应电动势eEmcos60NBL2.(4)电动势的有效值E电流的有效值I，柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功WEItt.(5)因为I平均，
16、故电量qI平均t.(6)电流表显示干路电流的有效值，则读数为I.电压表显示路端电压的有效值，则读数为UIR.第二节描述交变电流的物理量基础夯实1一个照明电灯两端允许加的最大交流电压为311V，当它接入220V照明电路上，这个灯将()A灯不亮B灯丝将烧断C只能暗淡发光 D能正常发光答案：D解析：电灯的额定电压为UV220V，当它接入220V的照明电路上时能正常发光2一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e220sin100t，则()A交流电的频率是100Bt0时，线圈位于中性面C交流电的周期是0.02sDt0.05s时，e有最大值答案：BC解析：由瞬时值表达式知：角速度100rad/s，
17、感应电动势是按正弦规律变化所以t0时，线圈平面位于中性面因2f，所以f50Hz；由T得Ts0.02s当t0.05s时，e220sin50故B、C选项正确3(2011深圳模拟)交流电源输出的电压U随时间t变化的图线如图所示，则下列说法正确的是()A交变电流的频率为50HzB交变电流的周期为2sC交变电压的最大值为220VD交变电压的有效值为220V答案：AC解析：由图象可知，交流电的周期为T2102s，频率f50Hz，交变电压最大值为220V，有效值为220V，故选项A、C正确4(2010天津一中高二期中)电阻R1、R2与交流电源按照图甲方式连接，R110，R220，合上开关S后，通过电阻R2的
18、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的电流有效值为1.2ABR1两端的电压有效值为6VC通过R2的电流最大值是1.2ADR2两端的电压最大值是6V答案：B解析：由it图象可知，电流最大值Im0.6A，有效值I0.6A，因R1与R2串联，则I1I0.6A，U1IR16V，I2mIm0.6A，U2mImR212V，故A、C、D错，B正确5下图表示一交流电的电流随时间而变化的图象此交流电的有效值是()A5A B5AC.A D.A答案：B解析：本题要求的是矩形交变电流的有效值，与平时所熟知的正弦交变电流的有效值(即I有效Im/)不同，因此，有的学生对这样的题目感到无从下手本题只
19、能从有效值的定义出发，才能顺利解答该交变电流通过阻值为R的电阻一个周期的时间(即0.02s)内所产生的热量为：Q交(4)2R0.01(3)2R0.01设直流电流I通过电阻R一个周期的时间(即0.02s)内产生的热量为Q直I2R0.02由交流的有效值定义得Q直Q交，即500.01RI20.02R则I5A，即交变电流的有效值为5A.6(2011余高中学高二期末)如图所示为交流发电机示意图，匝数为n100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5，在磁感应强度B0.5T的匀强磁场中绕OO轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈外部与20的电阻R相接求：(1)S断开时，电压表示数(2)电键S
20、合上时，电压表和电流表示数答案：(1)50V(2)40V2A解析：(1)感应电动势最大值EmnBS1000.50.10.250V50VS断开时，电压表示数为电源电动势有效值E50V.(2)电键S合上时，由闭合电路欧姆定律IA2.0AUIR220V40V即电流表示数为2A，电压表示数为40V.7如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式(2)线圈转过s时电动势的瞬时值为多大？(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少
21、？答案：(1)e50sin10tV(2)43.3V(3)31.86V3.54A解析：分别把Em、的数值推算出来，代入一般表达式 Emsint就得出了感应电动势的瞬时值表达式，求瞬时值时，只需要把t的值代入表达式就可以了，最后一问是求线圈中的电流和线圈的端电压，注意应为有效值(1)eEmsintNBS2nsin(2nt)1000.052sin(2t)V50sin10tV.(2)当ts时，电动势的瞬时值e50sin(10)V43.3V.(3)电动势的有效值EV35.4V，电流表的示数IA3.54A；电压表的示数UIR3.549V31.86V在求解交变电动势瞬时值时，首先要确定线圈转动从哪个位置开始
22、，以便确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化；其次是确定线圈转动的角带度(以rad/s作单位)；最后是确定感应电动势瞬时值表达式能力提升1好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，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电风扇的转速，现在的调光灯和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，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为()AUm/2BUm/CUm/2 D.Um答案：A解析：每个二分之一周期被截去周期，原电源
23、为正弦交流电，一个周期可以看成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得()2TT，所以U，故A正确2.(2011汕头模拟)如图所示，电阻为r的矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动匀强磁场的磁感应强度为B，t0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()A滑片P下滑时，电压表的读数不变B图示位置线圈中的感应电动势最大C线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为D1s内流过R的电流方向改变次答案：D解析：滑片P下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，选项A错误；图示位置，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，选项B错误；线圈从图示位置转过180的过程中
24、，流过电阻R的电荷量为，选项C错误；一个周期内两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为，1s内流过R的电流方向改变次，选项D正确3(2011温州高二检测)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，外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则()A电压表的示数为220VB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484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J答案：D解析：电动势的有效值为EEm220V，所以电流的有效值为I2.2(A)所以电压表示数应为U2.295209(V)，选项A错；交流电的频率为f50 Hz，每个周
25、期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B错；灯泡实际消耗的功率为P灯I2R2.2295.0 W459.8 W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QI2rt2.225.01J24.2J，选项D对. 4将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R(m)，让它在磁感应强度为B(T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动，转速为n(r/s)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(W)的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻为()A. B.C. D.答案：B解析：由线圈在磁场中匀速转动所产生的感应电动势的最大值EmBS和2
26、n可知，EmBR22n2R2nB，所以有效值E.由于小灯泡正常发光，所以R，B正确5如图甲为电热毯的电路图，把电热毯接在U311sin100tV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是：_.答案：156V解析：电压表的示数为有效值据有效值的定义有：TU156V.6一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线
27、圈平面与磁感线夹角为60时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过60的过程中通过R的电量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？答案：(1)电流方向沿dcba(2)EmNBL2(3)eNBL2(4)W(5)q(6)IU解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcba.(2)EmNBSNBL2(3)线圈平面与B成60角时的瞬时感应电动势eEmcos60NBL2.(4)电动势的有效值E电流的有效值I，柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功WEItt.(5)因为I平均，故电量qI平均t.(6)电流表显示干路电流的有效值，则读数为I.电压表显示路端电压的有效值，则读数为UIR.