2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊：5.習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述含答案

1、2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊：5.習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述含答案知識點一對交變電流瞬時值表達(dá)式的應(yīng)用1標(biāo)有“220 V0.5 F”字樣的電容器能接入下面哪個電路中使用()Ae220sin 100t (V)的交流電路中B220 V的照明電路中Ce380sin 100t (V)的交流電路中D380 V的照明電路中知識點二交變電流的圖像2(多選)一正弦式交變電流的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖LX41所示由圖可知()圖LX41A該交變電流的電壓瞬時值的表達(dá)式為u100sin 25t (V)B該交變電流的頻率為25 HzC該交變電流的電壓的有效值為100 eq r(2) VD若將該

2、交流電壓加在阻值為R100 的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50 W3一矩形金屬線圈共10匝，繞垂直磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的交變電動勢e隨時間t變化的規(guī)律如圖LX42所示，下列說法中正確的是()圖LX42A此交流電的頻率為0.2 HzB此交變電動勢的有效值為1 VCt0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行D在線圈轉(zhuǎn)動過程中，穿過線圈的最大磁通量為eq f(1,100) Wb知識點三交變電流有效值的計算4圖LX43表示一交流電隨時間變化的圖像，其中電流為正值時的圖像為正弦曲線的正半部分，其最大值為Im；電流的負(fù)值為Im，則該交變電流的有效值為多少？圖LX43知識點四交變電流的

3、“四值”5如圖LX44所示，在勻強磁場中有一個內(nèi)阻r3 、面積S0.02 m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO軸旋轉(zhuǎn)，OO軸垂直于磁場方向，已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度Beq f(5 r(2),) T若線框以100 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，且通過電刷給“6 V12 W”的小燈泡供電，則：(1)若從圖示位置開始計時，求線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；(2)從圖示位置開始，線框轉(zhuǎn)過90的過程中，流過導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？該電荷量與線框轉(zhuǎn)動的快慢是否有關(guān)？(3)由題目所給的已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光？如不能，則小燈泡的實際功率為多大？圖LX446風(fēng)速儀的簡易裝置示意圖如圖LX45甲所示在風(fēng)力作

4、用下，風(fēng)杯帶動與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電流隨風(fēng)速的變化而變化風(fēng)速為v1時，測得線圈中的感應(yīng)電流隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示；若風(fēng)速變?yōu)関2，且v2v1，則感應(yīng)電流的峰值Im、周期T和感應(yīng)電動勢的有效值E的變化情況是()圖LX45AIm變大，T變小BIm變大，T不變CIm變小，T變小 DIm不變，E變大7圖LX46為一正弦交流電通過一電子元件后的波形圖，則下列說法正確的是()圖LX46A這也是一種交流電B電流的變化周期是0.01 sC電流的有效值是1 AD電流通過100 的電阻時，1 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為200 J8如圖LX47所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.電阻為

5、R、半徑為L、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()圖LX47A.eq f(BL2,2R)B.eq f(r(2)BL2,2R)C.eq f(r(2)BL2,4R) D.eq f(BL2,4R)9(多選)電阻為1 的某矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖LX48的圖線a所示；當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，該線圈中所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個正弦交變電流的說法正確的是()圖LX48A在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C交流電a的電動勢的有效

6、值為5 eq r(2) VD交流電b的電動勢的最大值為5 V10如圖LX49所示，線圈面積為0.05 m2，共100匝，線圈總電阻為1 ，與阻值為R9 的外電阻相連，線圈在Beq f(2,) T的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的OO軸以轉(zhuǎn)速n300 r/min勻速轉(zhuǎn)動從線圈處于中性面開始計時，求：(1)電動勢的瞬時表達(dá)式；(2)兩電表A、V的示數(shù)；(3)線圈轉(zhuǎn)過eq f(1,60) s時電動勢的瞬時值；(4)線圈轉(zhuǎn)過eq f(1,30) s的過程中，通過電阻的電荷量；(5)線圈勻速轉(zhuǎn)一周外力做的功圖LX49習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述1A解析 標(biāo)有“220 V0.5 F”字樣的電容器，電壓最大值不

7、得超過220 V，由A、C中瞬時值表達(dá)式可見，最大值分別為220 V、380 V，故A對，C錯；B、D中有效值為220 V、380 V，最大值更大，故B、D錯2BD解析 從圖中可知，交變電流周期T4102 s，峰值電壓Um100 V，故交變電流的頻率feq f(1,T)25 Hz，有效值Ueq f(Um,r(2)50 eq r(2) V；R100 的電阻上的熱功率Peq f(U2,R)50 W；該交變電流的電壓瞬時值表達(dá)式uUmsin t100sin 50t (V)，正確選項為B、D.3D解析 由圖可知，此交流電的周期T0.2 s，頻率feq f(1,T)5 Hz，A錯誤Eeq f(Em,r(

8、2)eq f(r(2),2) V，B錯誤t0.1 s時，電動勢為0，線圈平面與磁感線垂直，C錯誤因EmnBS，其中n10匝，eq f(2,T)10 rad/s，故mBSeq f(1,100) Wb，D正確4.eq f(r(3),2)Im解析 在前eq f(T,2)為正弦交流電，相應(yīng)有效值為I1eq f(Im,r(2)；在后eq f(T,2)為方波交流電，相應(yīng)有效值為I2Im.取電阻為R，考慮一個周期內(nèi)的熱效應(yīng)，設(shè)該交變電流的有效值為I，根據(jù)有效值的定義有I2RTIeq oal(2,1)Req f(T,2)Ieq oal(2,2)Req f(T,2)，由此得I eq r(f(Ieq oal(2,

9、1)Ieq oal(2,2),2)eq f(r(3),2)Im.5(1)e10 eq r(2)cos 100t (V)(2)eq f(r(2),60) C無關(guān)(3)不能eq f(25,3) W解析 (1)線框轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值EmBSeq f(5 r(2),)0.02100 V10 eq r(2) V因線框轉(zhuǎn)動從平行于磁感線位置開始計時，則感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式eEmcos t10 eq r(2)cos 100t (V)(2)線框轉(zhuǎn)過90過程中，產(chǎn)生的平均電動勢Eeq f(,t)eq f(2BS,)，流過的電荷量qIeq f(1,4)Teq f(BS,Rr)，燈泡電阻Req f(U

10、eq oal(2,0),P0)eq f(62,12) 3 ，故qeq f(BS,Rr)eq f(f(5 r(2),)0.02,33) Ceq f(r(2),60) C，與線框轉(zhuǎn)動的快慢無關(guān)(3)線框產(chǎn)生的電動勢的有效值Eeq f(Em,r(2)10 V，燈泡兩端電壓Ueq f(E,Rr)R5 V因U6 V，故燈泡不能正常發(fā)光，其實際功率Peq f(U2,R)eq f(52,3) Weq f(25,3) W.6A解析 風(fēng)速增大，周期T變小，感應(yīng)電動勢的有效值E變大，感應(yīng)電流的峰值Im變大，選項A正確7C解析 因電流方向不變，故不是交流電，A錯；其周期為0.02 s，B錯；由電流熱效應(yīng)可知eq b

11、lc(rc)(avs4alco1(f(2,r(2)eq sup12(2)Req f(T,2)I2RT，解得I1 A，故C對；由QI2Rt可知Q11001 J100 J，D錯8D解析 線框轉(zhuǎn)動的角速度為，進磁場的過程用時eq f(1,8)周期，出磁場的過程用時eq f(1,8)周期，進、出磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小都為Ieq f(f(1,2)BL2,R)，則轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值滿足I2RTeq blc(rc)(avs4alco1(f(f(1,2)BL2,R)eq sup12(2)Req f(1,4)T，解得Ieq f(BL2,4R).D正確9BC解析 由題中圖像可知，t0時刻線圈中的感應(yīng)

12、電流為0，感應(yīng)電動勢為0，穿過線圈的磁通量的變化率為0，所以穿過線圈的磁通量最大，選項A錯誤；由圖像可得線圈先后兩次轉(zhuǎn)動的周期之比為0.40.623，則轉(zhuǎn)速之比為32，選項B正確；由圖像可得交流電a的電流的最大值為10 A，有效值為eq f(10,r(2) A5 eq r(2) A，矩形線圈的電阻為1 ，所以交流電a的電動勢的有效值為5 eq r(2) V，選項C正確；由EmnBS，eq f(2,T)可得電動勢峰值Em與周期成反比，所以交流電b的電動勢的最大值為eq f(20,3) V，選項D錯誤10(1)e100sin 10t(V)(2)5 eq r(2) A45 eq r(2) V(3)5

13、0 V(4)eq f(1,2) C(5)100 J解析 (1)EmNBS，2n，因為n300 r/min5 r/s，所以2n25 rad/s10 rad/s，所以EmNBS100eq f(2,)0.0510 V100 V從線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計時，則eEmsin t，所以e100sin 10t(V)(2)由閉合電路歐姆定律有Ieq f(E,Rr)eq f(f(Em,r(2),Rr)eq f(100,r(2)10) A5 eq r(2) A，故URIR5 eq r(2)9 V45 eq r(2) V.(3)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過eq f(1,60) s時e100sin(10eq f(1,60) V100sineq f(,6) V50 V.(4)線圈轉(zhuǎn)過teq f(1,30) s的過程中，轉(zhuǎn)過的角度為t10eq f(1,30)eq f(,3)，通過電阻的電荷量為qIteq f(E,Rr)t