2019版高中物理 第五章 交变电流 第2节 描述交变电流的物理量课时作业 新人教版选修3-2.doc

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第五章　第2节 描述交变电流的物理量 基础夯实 一、选择题(1～5题为单选题，6题为多选题) 1．(2017江西省玉山一中高二下学期检测)电流方向每秒钟改变100次的交变电流，它的周期和频率分别是(　C　) A．0.01s和100Hz　　 B．0.01s和50Hz C．0.02s和50Hz D．0.02s和100Hz 解析：一个周期内电流方向改变两次，所以f＝50Hz，则：T＝0.02s，故选C。 2．一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(　D　) A．灯不亮　　　　　 B．灯丝将烧断 C．只能暗淡发光 D．能正常发光 解析：电灯的额定电压为U＝＝V＝220V，当它接入220V的照明电路上时能正常发光。 3．(2016山东文登市高二下学期期末)我国家庭照明电路的电压随时间变化的规律为u＝311sin100πt(V)。下列说法中正确的是(　A　) A．标有“输入电压100V～240V、50Hz”旅行充电器接在该交流电上可以正常工作 B．标有“输入电压100V～240V、100Hz”旅行充电器接在该交流电上可以正常工作 C．该交流电只能给标有311V的用电器供电 D．该交流电给某电器供电与用311V的稳恒直流电给该电器供电，效果相同 解析：该交流电的最大值为311V，有效值为220V；角速度为100π；则频率f＝50Hz，故A正确，B错误；该交流电只能为220V的用电器工作，故C错误；根据有效值的定义可知，该交流电给某电器供电与用220V的稳恒直流电给该用电器供电，效果相同，故D错误，故选A。 4．小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(　D　) A．峰值是e0 B．峰值是2e0 C．有效值是Ne0 D．有效值是Ne0 解析：由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U＝，即U＝Ne0，故选项C错误，选项D正确。 5．(2017江苏省泰州中学高二下学期期末)如图所示为一正弦交变电压随时间变化的图象，由图可知(　B　) A．该交流电的周期为2s B．该交流电电压的有效值为220V C．用电压表测量该交流电压时，t＝0.01s时读数为0V D．用电压表测量该交流电压时，任何时刻电压表的读数均为311V 解析：由图象知周期为210－2s，A错误；该交流电的有效值为U＝V＝220V，电压表在任何时刻显示的读数均为该交流电的有效值，故为220V，B正确CD错误。 6．甲交变电流的电压随时间变化规律为u甲＝141sin(100t＋)V，乙交变电流的电压随时间的变化规律为u乙＝311sin(100t＋)V，比较甲、乙两电流(　CD　) A．甲的峰值是282V，乙的峰值是622V B．甲、乙的周期都是100s C．甲的频率f甲等于乙的频率f乙 D．甲、乙的相位差不变，是 解析：甲、乙的峰值分别是141V和311V，A错误；甲、乙的周期T＝≈6.2810－2s，B错误；甲、乙的周期相等，频率也相等，即f甲＝f乙，C正确；Δφ＝φ甲－φ乙＝，频率相同，相位差不变，D正确。 二、非选择题 7．(2016山东枣庄市滕州二中高二下学期质检)如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻r＝1.0Ω，外接灯泡的电阻为R＝9.0Ω。试求： (1)线圈匀速转动过程中穿过线圈的最大磁通量。(计算结果可保留根号和π) (2)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功。 答案：(1)2.710－2Wb　(2)7.210－2J 解析：(1)设线圈匀速转动过程中穿过线圈的最大磁通量为Φ，匀强磁场的磁感应强度为B；线圈的面积为S，匀速转动的周期为T，角速度为ω，匀速转动过程中产生的电动势的最大值为Em，由图乙可知：Em＝6V，T＝0.02s。由题意可知： ω＝ ① Em＝BSω ② Φ＝BS ③ 联立①②③式，代入数据解得：Φ＝Wb＝2.710－2Wb (2)设线圈匀速转动过程中产生的电动势的有效值为E；线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功为W。 由题意可得E＝ ④ W＝T ⑤ 联立④⑤式，代入数据解得：W＝7.210－2J 能力提升 一、选择题(1、2题为单选题，3～5题为多选题) 1．如图所示电路中，电源电压u＝311sin100πtV，A、B间接有“220V　440W”的电暖宝、“220V　220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是(　D　) A．交流电压表的示数为311V B．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3A C．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍 D．1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32104J 解析：由u＝311sin100πtV可知，交变电压的有效值为220V，故交流电压表的示数为220V，选项A错误；由两用电器的额定功率为660W，根据P＝UI可知，保险丝的额定电流应不小于3A，选项B错误；因抽油烟机220W包括热功率及机械功率，故电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍还要多，选项C错误；根据W＝Pt可得1min内抽油烟机消耗的电能为1.32104J，选项D正确。 2．(2017海南省海南中学高二上学期期末)如图所示是一交变电流的i﹣t图象，则该交变电流的有效值为(　D　) A．4A B．2A C．A D．A 解析：设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R，则有： I2RT＝()2R＋IR 代入数据解得：I＝A，故ABC错误，D正确，故选D。 3．如图所示，A、B两输电线间的电压是u＝200sin100πt(V)，输电线电阻不计，把电阻R＝50Ω的用电器接在A、B两输电线上，对此，下列说法正确的是(　AB　) A．电流表示数为4A B．电压表示数为200V C．通过R的电流方向每秒钟改变50次 D．用电器消耗的电功率为1.6kW 解析：由u＝200sin100πt(V)可知，电压最大值Um＝200V，角速度ω＝100πrad/s，所以电压的有效值U＝＝200V，周期T＝＝0.02s，频率f＝＝50Hz。由欧姆定律得I＝＝A＝4A，所以A、B两项正确；一周期内电流方向改变两次，而f＝50Hz，则1s内电流方向改变100次，C项错误；电功率P＝IU＝4200W＝800W，所以D项错误。 4．(2016辽宁葫芦岛市高二上学期期末)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5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则(　BD　) A．电压表的示数为220V B．电路中的电流方向每秒钟改变100次 C．灯泡实际消耗的功率为484W D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J 解析：电动势的有效值为E＝Em＝220V，所以电流的有效值为I＝＝＝2.2(A) 所以电压表示数应为U＝2.295＝209(V)，选项A错；交流电的频率为f＝＝50 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正确；灯泡实际消耗的功率为P灯＝I2R＝2.2295.0 W＝459.8 W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.225.01J＝24.2 J，选项D对。 5．(2018山东师大附中第7次学分认定)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(　BD　) 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) 解析：A项：根据公式ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS，故A错误；B项：由法拉第电磁感应定律可知，E＝n＝n＝n＝，故B正确；C项：最大感应电动势：Em＝nBSω，电动势有效值：E＝，回路中的电流有效值为：I＝＝，所以电阻R所产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝[]2R＝，故C错误；D项：由公式q＝＝，故D正确。 二、非选择题 6．(2016北京师大附中高二下学期期中)如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直，磁场的磁感应强度为B。线圈匝数为n，电阻为r，长为l1，宽为l2，转动角速度为ω。线圈两端外接阻值为R的电阻和一个理想交流电流表。求： (1)线圈转至图示位置时的感应电动势； (2)电流表的读数； (3)从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式； (4)从图示位置开始，转过90角的过程中通过电阻R横截面的电荷量； (5)图示位置时，图中左侧的边(长为l1)所受安培力的大小和方向。 答案：(1)nBωl1l2　(2)　(3)e＝nBωl1l2sinωt　(4)　(5)　垂直纸面向里 解析：(1)此时电动势有最大值Em＝nBωl1l2 (2)由Im＝，Im＝I，求出I＝ (3)e＝nBωl1l2sinωt (4)q＝＝ (5)F＝nBIml1＝nBl1＝　垂直纸面向里