2019届高中物理 第五章 交变电流 5.1 习题课交变电流的产生及描述检测（含解析）新人教版选修3-2

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1、习题课:交变电流的产生及描述一、A组(20分钟)1.某正弦式交变电流i随时间t变化的图象如图所示。由图可知()A.电流的最大值为10 AB.电流的有效值为10 AC.该交变电流的周期为0.03 sD.该交变电流的频率为0.02 Hz解析:由题图知此交变电流的最大值为10 A,则有效值为I= A=10 A;周期为0.02 s,则频率为f=50 Hz。答案:B2.如图所示,在水平方向的匀强磁场中,有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动。在线框由水平位置以角速度匀速转过90的过程中,穿过线框面的最大磁通量为,已知导线框的电阻为R,则下列说法中正确的是()A.导线框转到如图所示的位置时电流的

2、方向将发生改变B.导线框转到如图所示的位置时电流的方向为badcC.以图中位置作为计时起点,该导线框产生感应电动势的瞬时值表达式为e=sin tD.以图中位置作为计时起点,该导线框产生感应电动势的瞬时值表达式为e=cos t答案:D3.面积均为S的两个电阻相同的线圈,分别放在如图甲、乙所示的磁场中,甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO轴匀速转动,乙图中磁场变化规律为B=B0cost,从图示位置开始计时,则()A.两线圈的磁通量变化规律相同B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C.经相同的时间t(tT),两线圈产生的热量不同D.从此时刻起,经过时间,通过两线圈横截面

3、的电荷量不同解析:甲图中磁通量的变化规律为甲=B0Scos t,乙图中磁通量的变化规律为乙=B0Scos t。由于两线圈的磁通量变化规律相同,则两线圈中感应电动势的变化规律相同,达到最大值的时刻也相同,有效值E也相同,又因两线圈电阻相同,所以Q=t也相同,经过时间,通过两线圈横截面的电荷量q=也相同,故A正确。答案:A4.(多选)如图所示,A、B两输电线间的电压是u=200sin 100t V,输电线电阻不计,把电阻R=50 的用电器接在A、B两输电线上,下列说法正确的是()A.电流表示数为4 AB.电压表示数为200 VC.通过R的电流方向每秒改变50次D.用电器消耗的电功率为1.6 kW解

4、析:由u=200sin 100t V可知,电压最大值Um=200 V,角速度=100 rad/s,所以电压的有效值U=200 V,周期T=0.02 s,频率f=50 Hz,由欧姆定律得I= A=4 A,所以A、B两项正确;一周期内电流方向改变两次,而f=50 Hz,则1 s内电流方向改变100次,C项错误;电功率P=IU=4200 W=800 W,所以D项错误。答案:AB5.标有“220 V0.5 F”字样的电容器能接入下列选项中哪个电路中使用()A.220sin 100t VB.220 V的照明电路中C.380sin 100t VD.380 V的照明电路中答案:A6.导学号95814062电

5、阻R1、R2与交流电源按照图甲所示的方式连接,R1=10 ,R2=20 。闭合开关S后,通过电阻R2的正弦式交变电流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 AB.R1两端的电压有效值是6 VC.通过R2的电流最大值是1.2 AD.R2两端的电压最大值是6 V答案:B7.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1 ,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动,角速度=2 rad/s,外电路电阻R=4 ,求:(保留三位有效数字)(1)转动过程中感应电动势的最大值。(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)

6、转过60角时的瞬时感应电动势。(3)交流电压表的示数。(4)周期内通过电阻R的电荷量为多少。解析:(1)感应电动势的最大值Em=nBS=1000.50.122 V3.14 V。(2)转过60时的瞬时感应电动势e=Emcos 60=3.140.5 V=1.57 V。(3)电压表示数为外电压的有效值Em3.14 V1.78 V。(4)周期内通过电阻R的电荷量q= C0.086 6 C。答案:(1)3.14 V(2)1.57 V(3)1.78 V(4)0.086 6 C二、B组(15分钟)1.导学号95814063(多选)如图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中甲电压按正弦规律变化。下列说法正确的是(

7、)A.甲表示交变电流,乙表示直流电B.两种电压的有效值相等C.甲电压的瞬时值表达式为u=311sin 100t VD.甲交变电流的有效值比乙交变电流的有效值大解析:题图中两交变电流的大小和方向都随时间变化,在t轴的上方为正,下方为负,A错。有效值E=只对正弦式交变电流适用,将两个图象叠放在一起,可以看出两个交变电流的最大值相等,甲对应的有效值大,所以B错,D对。由题图甲可知C对。答案:CD2.如图所示电路,电阻R1与电阻R2值相同,都为R,和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A、B间加一正弦式交变电流u=20sin 100t V,则加在R2上的电压有效值为(

8、)A.10 VB.20 VC.15 VD.5 V解析:由二极管的单向导电性可知,若二极管导通,加在R2上的电压波形为半个周期,最大值为20 V,若二极管截止,R1、R2串联,则R2上的电压半个周期最大值为10 V。由有效值的定义可得加在R2上的电压有效值为5 V,选项D正确。答案:D3.一矩形金属线圈共10匝,绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示,下列说法中正确的是()A.此交变电流的频率为0.2 HzB.此感应电动势的有效值为1 VC.t=0.1 s时,线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动过程中,穿过线圈的最大磁通量为 Wb解析:由题

9、图可知,此交变电流的周期T=0.2 s,频率f=5 Hz,A错。E= V,B错。t=0.1 s时,电动势为0,线圈平面与磁感线垂直,C错。因Em=nBS,其中n=10,=10 rad/s,故m=BS= Wb,D正确。答案:D4.(多选)如图所示,单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向垂直于纸面向里,线圈所围面积为S,线圈导线的总电阻为R。t=0时刻线圈平面与纸面重合。则()A.t时刻线圈中电流的瞬时值表达式为i=cos tB.线圈中电流的有效值为I=C.线圈中电流的有效值为I=D.线圈消耗的电功率为P=解析:回路中感应电动势的最大值Em=BS,电流的

10、最大值Im=,t=0时刻线圈位于中性面,故电流的瞬时值表达式i=sin t。线圈中电流的有效值I=,P=I2R=,故A、B错误,C、D正确。答案:CD5.导学号95814064如图所示,在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动,已知匀强磁场的磁感应强度B= T,线框的CD边长为20 cm,CE、DF长均为10 cm,转速为50 r/s。若从图示位置开始计时:(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。(2)在e-t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图象。解析:(1)线框转动,开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置,在t时刻线框转过的角度为t,此时刻e=Bl1l2cos t,即e=BScos t,其中B= T,S=0.10.2 m2=0.02 m2,=2n=250 rad/s=100 rad/s,故e=0.02100cos(100t) V,即e=10cos(100t) V。(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图象如图所示。答案:(1)e=10cos(100t) V(2)见解析图7