2017-2018學年高中物理 第2章 交變電流 習題課1 交變電流的產(chǎn)生及描述練習 教科版選修3-2.doc

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習題課　交變電流的產(chǎn)生及描述 一、基礎(chǔ)練 1．對于圖1所示的電流i隨時間t做周期性變化的圖象，下列描述正確的是(　　) 圖1 A．電流的大小變化，方向也變化，是交變電流 B．電流的大小變化，方向不變，不是交變電流 C．電流的大小不變，方向不變，是直流電 D．電流的大小不變，方向變化，是交變電流 2．如圖2所示，一面積為S的單匝矩形線圈處于有界磁場中，能使線圈中產(chǎn)生交變電流的是(　　) 圖2 A．將線圈水平向右勻速拉出磁場 B．使線圈以OO′為軸勻速轉(zhuǎn)動 C．使線圈以ab為軸勻速轉(zhuǎn)動 D．磁場以B＝B0sinωt規(guī)律變化 3．標有“220V,0.5μF”字樣的電容器能接入下面哪個電路中使用(　　) A．220sin100πtV B．220V的照明電路中 C．380sin100πtV D．380V的動力電路中 4．在電路的MN間加一如圖3所示的正弦交流電，負載電阻為100Ω，若不考慮電表內(nèi)阻對電路的影響，則交流電壓表和交流電流表的讀數(shù)分別為(　　) 圖3 A．220 V,2.20 AB．311 V,2.20 A C．220 V,3.11 AD．311 V,3.11 A 5．交變電流電壓表達式為u＝20sin314tV，求這個交變電壓的最大值Um、有效值U、周期T、頻率f.畫出交變電流的電壓u—t圖象． 二、提升練 6．小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖4所示．此線圈與一個R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他阻值．下列說法正確的是(　　) 圖4 A．交變電流的周期為0.125s B．交變電流的頻率為8Hz C．交變電流的有效值為A D．交變電流的最大值為4A 7．如圖5所示是一交變電流的i－t圖象，則該交變電流的有效值為(　　) 圖5 A．4AB．2A C.AD.A 圖6 8．矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖6所示．下列結(jié)論正確的是(　　) A．在t＝0.1s和t＝0.3s時，電動勢最大 B．在t＝0.2s和t＝0.4s時，電動勢改變方向 C．電動勢的最大值是157V D．在t＝0.4s時，磁通量變化率最大，其值為3.14Wb/s 9．兩個完全相同的電熱器，分別通以圖7甲、乙所示的峰值相等的矩形交變電流和正弦交變電流，則這兩個電熱器的電功率之比P甲∶P乙等于(　　) 圖7 A.∶1B．2∶1C．4∶1D．1∶1 10．如圖8所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈軸線OO′與磁場邊界重合。線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動。若從圖示位置開始計時，并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向,則線圈內(nèi)感應電流隨時間變化的圖象是下列選項中的(　　) 8圖 圖9 11．距離足夠大的金屬板A、B間有一電子(不計重力影響)，在A、B間接有如圖9所示的正弦式電壓u.t＝0時，電子從靜止開始運動，則(　　) A．電子做往復運動 B．在足夠長的時間后，電子一定要碰到某個金屬板上 C．t＝T/2時，電子速度達到最大值 D．t＝T時，電子將回到原出發(fā)點 題　號 1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 答　案 12.正弦式交變電壓u＝50sin314tV加在一個氖管的兩端，已知當氖管兩端的電壓達到25V時，才開始發(fā)光．求氖管通電10min內(nèi)，發(fā)光的次數(shù)和發(fā)光的總時間． 13．如圖10所示，勻強磁場的磁感應強度B＝0.5T，邊長L＝10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r＝1Ω，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4Ω.求： 圖10 (1)轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的最大值． (2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60角時的瞬時感應電動勢． (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60角的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢． (4)交變電壓表的示數(shù)． (5)線圈轉(zhuǎn)動一周外力做的功． 習題課　交變電流的產(chǎn)生及描述 1．B 2．BCD　[將線圈向右拉出磁場時，線圈中電流方向不變，A選項錯．B、C兩種情況下產(chǎn)生交變電流，只有在C情況下當線圈全部位于磁場外的一段時間內(nèi)線圈內(nèi)沒有電流．由法拉第電磁感應定律可知D種情況下可產(chǎn)生交變電流，故B、C、D對．] 3．A 4．A　[電壓表和電流表都是表示的有效值，根據(jù)圖象得出電壓的有效值是220 V，根據(jù)歐姆定律得出電流的有效值是2.20 A．] 5．20V　10V　0.02s　50Hz　圖象見解析 解析　已知交變電流的電壓表達式u＝Umsinωt，正弦符號前的系數(shù)即為電壓的最大值，根據(jù)正弦式交變電流的電壓有效值與最大值的關(guān)系U＝，可求得U；再根據(jù)T＝，求得T；由f＝，求得f. 據(jù)題意，交變電流電壓最大值Um＝20V，有效值U＝＝10V，周期T＝＝s＝0.02s，頻率f＝＝50Hz. 根據(jù)u＝Umsinωt＝20sin314tV，畫出交變電流的電壓隨時間的變化圖象如圖所示． 6．C　[由圖可知交變電流的周期T＝0.250s，頻率f＝＝4Hz，故選項A、B錯誤；交變電流的有效值I＝＝A＝A，故選項C正確；交變電流的最大值Im＝＝A＝2A，故選項D錯誤．] 7．D　[設該交變電流的有效值為I，t1＝1s，t2＝2s，由有效值的定義得()2Rt1＋IRt2＝I2Rt.而t＝t1＋t2＝3s，代入數(shù)據(jù)解得：I＝A，故D正確．] 8．CD　[磁通量最大時，磁通量的變化率最小，如0.1s、0.3s時磁通量的變化率為0，電動勢為零，A錯誤；0.2s和0.4s時磁通量的變化率最大，電動勢最大，但不改變方向，B錯誤；公式Em＝nBSω＝nΦmω，其中Φm＝0.2Wb，ω＝＝＝5π，所以Em＝500.25π＝50π≈157V，故C正確；0.2s和0.4s時磁通量變化率最大，電動勢最大，由Em＝n得此時＝＝Wb/s＝3.14 Wb/s，故D正確．] 9．B　[甲為矩形交變電流，它的大小恒為Im，方向做周期性的變化，而電流通過電阻的熱功率跟電流的方向無關(guān)，所以矩形交變電流通過電阻R的熱功率P甲＝IR；乙為正弦交變電流，計算熱功率時要用電流的有效值：I＝，所以P乙＝I2R＝()2R＝R＝，得＝.故B正確．] 10．A　[t＝0時線圈磁通量最大，磁通量的變化率最小，所以感應電動勢、感應電流最?。鶕?jù)楞次定律可以判斷，t＝0時刻開始線圈中磁通量變小，產(chǎn)生的感應電流i為負向，電流變大，C、D錯．經(jīng)過1/4周期后，dc切割磁感線，電流方向為負，電路中有持續(xù)負方向的電流，A對，B錯．] 11．BC　[電子始終朝一個方向運動，不斷交替加速、減速，故B、C正確．] 12．6104次　5min 解析　交變電壓u＝50sin314tV，則最大值為 Em＝50V， 又ω＝314＝100π＝2π/T，所以T＝0.02s. 對氖管，只要u≥25V，就發(fā)光，u＝25V時，代入瞬時值方程得 sin100πt＝ 在正半周有兩個解就是 100πt1＝和100πt2＝， 即t1＝0.0025s，t2＝0.0075s 在正半周的時間為Δt＝t2－t1＝0.005s；同理，在負半周也有這么長的發(fā)光時間，每個周期內(nèi)的發(fā)光時間為ΔT＝2Δt＝0.01s，發(fā)光兩次． 所以10min內(nèi)的發(fā)光次數(shù)為N＝2＝2＝6104(次) 總的發(fā)光時間為NΔt＝61040.005s＝300s＝5min. 13．(1)3.14V　(2)1.57V　(3)2.6V (4)1.78V　(5)0.99J 解析　(1)感應電動勢的最大值為Em＝nBωS＝1000.52π(0.1)2V＝3.14V (2)轉(zhuǎn)過60時的瞬時感應電動勢為 e＝Emcos60＝3.140.5V＝1.57V (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60角的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢為 ＝n＝n＝100V＝2.6V (4)電壓表示數(shù)為外電路電壓的有效值 U＝R＝R＝4V＝1.78V (5)轉(zhuǎn)動一周所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量 W＝Q＝()2T＝0.99J