2022版高中物理 課時(shí)作業(yè)（十）描述交變電流的物理量 新人教版選修3-2

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1、2022版高中物理 課時(shí)作業(yè)（十）描述交變電流的物理量 新人教版選修3-2 一、單項(xiàng)選擇題 1．標(biāo)有“250 V,0.5 μF”字樣的電容器能接入下面哪個(gè)電路中使用(　　) A．220sin100πt V B．220 V照明電路中 C．380sin100πt V D．380 V動(dòng)力電路中 解析：從該電容器的銘牌知，它的耐壓值為250 V，也就是它允許加的最大電壓為250 V，對(duì)于220 V的照明電路，最大值為220 V＝311 V，超出了它的耐壓值．故正確答案為A. 答案：A 2．(北京海淀重點(diǎn)中學(xué)測(cè)試)將R＝200 Ω的電阻接入如圖所示的交流電路中，電源內(nèi)阻不計(jì)．則可判斷(

2、　　) A．此交流電動(dòng)勢(shì)的有效值為311 V B．此交流電的頻率為100 Hz C．線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100 rad/s D．在一個(gè)周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量是4.84 J 解析：由圖象可知該交流電動(dòng)勢(shì)的最大值為311 V，則其有效值E＝＝220 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在一個(gè)周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝T＝4.84 J，選項(xiàng)D正確；由圖象可知該交流電周期T＝0.02 s，其頻率f＝＝50 Hz，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝100π rad/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 答案：D 3．電阻R1、R2與交流電源按照?qǐng)D甲的方式連接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω合上開關(guān)S后，通過

3、電阻R2的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示，則(　　) A．通過R1的電流有效值是1.2 A B．R1兩端的電壓有效值是6 V C．通過R2的電流最大值是1.2 A D．R2兩端的電壓最大值是6 V 解析：從圖象可以看出，交變電流中電流最大值為0.6 A，電流有效值為：I＝＝0.6 A，R1兩端電壓有效值為U1＝IR1＝6 V，R2兩端電壓最大值為Um＝ImR2＝0.6×20 V＝12 V，綜上所述，正確選項(xiàng)為B. 答案：B 4．一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示．已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5 Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95 Ω的燈泡，如圖乙

4、所示，則(　　) A．電壓表的示數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J 解析：電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由圖象知電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝220 V，有效值E＝220 V，燈泡兩端電壓U＝＝209 V，A錯(cuò)；由圖象知T＝0.02 s，一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次，可知1 s內(nèi)電流方向變化100次，B錯(cuò)；燈泡的實(shí)際功率P＝＝ W＝459.8 W，C錯(cuò)；電流的有效值I＝＝2.2 A，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Qr＝I2rt＝2.22×5×1 J＝24.2 J，D對(duì)． 答案：

5、D 5．如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，在改變線圈的轉(zhuǎn)速后，產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下說法正確的是(　　) A．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3 B．通過線圈的磁通量最大值之比為3∶2 C．先后兩次交流電的最大值之比為3∶2 D．先后兩次交流電的有效值之比為∶ 解析：由正弦交流電的圖象可知，a、b兩交變電流的周期之比為2∶3，T＝，ω＝2πn，所以線圈前后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電壓最大值Um＝NBSω，前后兩次交變電流的最大值之比為3∶2，選項(xiàng)C正確；通過線圈的磁通量最大值Φ＝BS＝，通過線圈的磁通量最大值之比為1∶1，

6、選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由最大值與有效值的關(guān)系可知，先后兩次交流電的有效值之比為3∶2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：C 二、多項(xiàng)選擇題 6．關(guān)于正弦式交變電流的周期和頻率，下列說法中正確的是(　　) A．交變電流最大值出現(xiàn)兩次的時(shí)間間隔等于周期的一半 B．1 s內(nèi)交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率 C．交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍 D．50 Hz的交變電流，其周期等于0.05 s 解析：根據(jù)周期的定義知選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．因?yàn)樵谝粋€(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，交變電流會(huì)出現(xiàn)正向和負(fù)向最大值各一次，但相鄰兩個(gè)峰值的時(shí)間間隔為半個(gè)周期．交變電流在一個(gè)周期內(nèi)方向改變兩次，即方向變化的頻率為交變電流頻率

7、的2倍，故選項(xiàng)C正確．由T＝＝ s＝0.02 s，知選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：AC 7．關(guān)于交變電流的有效值U和最大值Um，下列說法中正確的是(　　) A．任何形式的交變電流都具有U＝的關(guān)系 B．對(duì)于正(余)弦式交變電流，有U＝ C．照明電壓220 V、動(dòng)力電壓380 V指的都是有效值 D．交流電壓表和交流電流表測(cè)的都是交變電流的最大值 解析：對(duì)于正弦式交變電流，有U＝，對(duì)其他形式的交變電流該式不一定成立，所以A錯(cuò)誤、B正確；對(duì)交變電流而言，沒有特殊說明的情況下，電流和電壓均指有效值，所以C正確；電流表和電壓表測(cè)的都是有效值，所以D錯(cuò)誤． 答案：BC 8．有一交變電流如圖所示，則由

8、此圖象可知(　　) A．它的周期是0.8 s B．它的峰值是4 A C．它的有效值是2 A D．它的頻率是0.8 Hz 解析：由圖象可得T＝0.8 s，f＝＝1.25 Hz，故A對(duì)、D錯(cuò)；由圖象可得Im＝4 A，故B對(duì)；因電流為非正弦式交流電，故有效值I≠＝2 A，C錯(cuò)． 答案：AB 9．一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝220sin100πt(V)，則(　　) A．交流電的頻率是100π Hz B．t＝0時(shí)，線圈位于中性面 C．交流電的周期是0.02 s D．t＝0.05 s時(shí)，e有最大值 解析：由瞬時(shí)值表達(dá)式知：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，所以t＝

9、0時(shí)，線圈位于中性面．角速度ω＝100π s－1.因ω＝2πf，所以f＝＝50 Hz；由T＝得T＝ s＝0.02 s；當(dāng)t＝0.05 s時(shí)，e＝220sin5π(V)＝0.故B、C選項(xiàng)正確． 答案：BC 10．如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2 Ω.從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過60°時(shí)的感應(yīng)電流為1 A．那么(　　) A．線圈消耗的電功率為4 W B．線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A C．任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝4cost D．任意時(shí)刻穿過線圈的磁通量為Φ＝sint 解析：從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行

10、時(shí)開始計(jì)時(shí)，電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i＝Imcost,1 A＝Im×，I＝＝ A，故B錯(cuò)誤；線圈消耗的電功率P＝I2R＝4 W，故A正確；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝ImRcost＝4cost，故C正確；BSω＝Φm＝4 V，Φm＝，則任意時(shí)刻穿過線圈的磁通量Φ＝Φmsint＝sint，故D錯(cuò)誤． 答案：AC 三、非選擇題 11．如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)內(nèi)阻r＝3 Ω、面積S＝0.02 m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO′軸旋轉(zhuǎn)．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T．若線框以ω＝100π rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且通過電刷給“6 V,12 W”的小燈泡供電，則： (1)若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，

11、求線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)從圖示位置開始，線框轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？該電荷量與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢是否有關(guān)？ (3)由題目所給已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光？如不能，則小燈泡的實(shí)際功率為多大？ 解析：(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝BSω＝×0.02×100π V＝10 V 因線框轉(zhuǎn)動(dòng)從平行于磁感線位置開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emcosωt＝10cos(100πt) V. (2)線框轉(zhuǎn)過90°過程中，產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)＝＝，流過的電荷量q＝·T＝，燈泡電阻R＝＝ Ω＝3 Ω.故q＝＝ C＝ C，與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢無

12、關(guān)． (3)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝＝10 V，燈泡兩端電壓U＝R＝5 V．因U<6 V，故燈泡不能正常發(fā)光，其實(shí)際功率P＝＝ W＝ W. 答案：(1)e＝10cos(100πt) V (2) C　無關(guān)　(3)不能　 W 12．如圖所示，一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)有N＝100匝的矩形線圈，線圈面積S＝0.10 m2，線圈電阻可忽略不計(jì)．在外力作用下矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.10 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以恒定的角速度ω＝100π rad/s繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)線圈兩端與R＝100 Ω的電阻構(gòu)成閉合回路．求： (1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； (2)從線

13、圈平面通過中性面時(shí)開始，線圈轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電阻R的電荷量； (3)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)10 s，電流通過電阻R產(chǎn)生的焦耳熱． 解析：(1)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為 Em＝NBSω＝100×0.10×0.10×100π V＝3.14×102 V. (2)設(shè)從線圈平面通過中性面時(shí)開始，線圈轉(zhuǎn)過90°所用的時(shí)間為Δt. 線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為＝ 通過電阻R的平均電流為＝＝ 在Δt時(shí)間內(nèi)通過電阻R的電荷量為 q＝Δt＝＝ C＝1.0×10－2 C (3)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的是正弦式交變電流，則電阻R兩端電壓的有效值為U＝Em 電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝t 聯(lián)立解得Q＝4.93×103 J. 答案：(1)3.14×102 V　(2)1.0×10－2 C (3)4.93×103 J