2022-2023學(xué)年人教版選擇性必修第二冊 3.2 交變電流的描述 作業(yè)

1、交變電流的描述基礎(chǔ)全面練(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1某小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢為e50sin 100t(V)，對此電動勢，下列表述正確的有()A最大值是50 eq r(2) VB頻率是100 HzC有效值是25 eq r(2) VD周期是0.2 s【解析】選C。此交流電電動勢的最大值為50 V，A錯誤；頻率為f eq f(100,2) Hz50 Hz，B錯誤；有效值為E eq f(50 V,r(2) 25 eq r(2) V，C正確；周期為T eq f(2,100) s0.02 s，D錯誤。2“人工肺ecmo”呼吸機是治療新冠肺炎重癥的重要設(shè)備。一呼吸機接在

2、電壓隨時間變化的規(guī)律為u220 eq r(2) sin 100(V)的交流電源上，正常工作時電流為2.5 A，則()A該交流電的周期為50 sB該交流電每秒內(nèi)電流方向變化50次C該交流電的最大值為220 VD該呼吸機正常工作時的功率為550 W【解析】選D。由題可知，該交流電的周期T eq f(2,100) s0.02 s，A錯誤；正弦交流電一個周期內(nèi)電流方向變化兩次，所以該交流電每秒內(nèi)電流方向變化100次，B錯誤；由題可知，該交流電的最大值為220 eq r(2) V，C錯誤；該交流電的有效值為 eq f(220r(2),r(2) V220 V，此時電流的值為2.5 A，可得正常工作時的功率

3、PU有I2202.5 W550 W，D正確。3如圖為一交變電流的電壓隨時間變化的圖像，此交變電流的電壓有效值為()A10 eq r(f(5,2) VB5.0 VC5 eq r(f(5,2) V D7.5 V【解析】選C。根據(jù)有效值的概念可知 eq f(（10 V）2,R) eq f(T,2) eq f(（5 V）2,R) eq f(T,2) eq f(U2,R) T，解得U5 eq r(f(5,2) V，故選C。4(2022濟南高二檢測)如圖所示為四種電流的it圖像，其中圖中每段曲線均為余弦或正弦曲線的一部分，電流的最大值均為I0，下列說法正確的是()A圖電流的有效值相等B圖電流變化周期相等C

4、圖電流的有效值是圖的2倍D圖電流的有效值等于圖電流的有效值【解析】選A。正弦(或余弦)電流的有效值I eq f(Im,r(2) eq f(I0,r(2) ，與周期無關(guān)，A正確；圖周期為 eq f(t0,2) ，圖周期為t0，B錯誤；圖有I eq oal(sup1(2),sdo1(3) RT( eq f(I0,r(2) )2R eq f(T,2) 0，故I3 eq f(I0,2) ，C錯誤；圖有I eq oal(sup1(2),sdo1(4) RT eq f(0I eq oal(sup1(2),sdo1(0) ,2) RT，解得I4 eq f(r(2)I0,2) ，即I4I3，D錯誤。5家庭中用

5、的取暖器，正常工作時所用電壓是按照圖中正弦規(guī)律變化的交流電，取暖器正常工作時的電流是3 A。下列表述正確的是()A該交流電的有效值是311 VB該交流電的周期是0.01 sC該交流電的表達式為u311sin 100t VD取暖器正常工作時的功率是660 W【解析】選D。該交流電的峰值為311 V，A錯誤；該交流電的周期是0.02 s，B錯誤；該交流電的表達式為u311sin 100t V，C錯誤；取暖器正常工作時的功率為PU有I eq f(311,r(2) 3 W660 W，D正確。6某正弦式交流電的電壓e隨時間t變化的圖像如圖所示。由圖可知()A該交流電的周期為2 sB該交流電的頻率為0.0

6、2 HzC電壓的有效值為10 eq r(2) VD電壓的有效值為20 V【解析】選C。由圖像可知，該交流電的周期為T0.02 s，該交流電的頻率為f eq f(1,T) 50 Hz，故A、B均錯誤；et圖像的最大值為20 eq r(2) V，根據(jù)有效值的定義有( eq f(20r(2) V,r(2) )2 eq f(1,R) eq f(T,2) 0 eq f(U2,R) T，解得電壓的有效值為U10 eq r(2) V，故C正確，D錯誤。二、計算題(本題共2小題，共24分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要標明單位)7(12分)(2021江蘇選擇考)貫徹新發(fā)展理念，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅

7、猛，2020年我國風(fēng)力發(fā)電量高達4 000億千瓦時。某種風(fēng)力發(fā)電機的原理如圖所示，發(fā)電機的線圈固定，磁體在葉片驅(qū)動下繞線圈對稱軸轉(zhuǎn)動，已知磁體間的磁場為勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為0.20 T，線圈的匝數(shù)為100、面積為0.5 m2，電阻為0.6 ，若磁體轉(zhuǎn)動的角速度為90 rad/s，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為50 A(1)線圈中感應(yīng)電動勢的有效值E；(2)線圈的輸出功率P?！窘馕觥?1)交變電流的最大值：EmNBS1000.200.5090 V900 V故線圈中感應(yīng)電動勢的有效值E eq f(Em,r(2) 450 eq r(2) V(2)線圈的總功率：P總EI450 eq r(2) 50 W

8、22 500 eq r(2) W31 820 W線圈內(nèi)電阻消耗的功率：PRI2R5020.6 W1 500 W故線圈的輸出功率：P P總 PR30 320 W答案：(1)450 eq r(2) V(2)30 320 W8(12分)(2022泰安高二檢測)在水平方向的勻強磁場中，有一個正方形閉合線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，已知線圈的匝數(shù)為N100匝，邊長為20 cm，電阻為10 ，轉(zhuǎn)動頻率f50 Hz，磁場的磁感應(yīng)強度為0.5 T，求：(1)外力驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動的功率；(2)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流的大??；(3)線圈由中性面轉(zhuǎn)至與中性面成60角的過

9、程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量?！窘馕觥?(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為EmNBS1000.5(0.2)2250 V628 V感應(yīng)電動勢的有效值為E eq f(Em,r(2) 314 eq r(2) V外力驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動的功率與線圈中交變電流的功率相等，即P外 eq f(E2,R) eq f(（314r(2)）2,10) W1.97104 W。(2)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值為eEmsin30314 V感應(yīng)電流的瞬時值為i eq f(e,R) eq f(314,10) A31.4 A。(3)在線圈由中性面轉(zhuǎn)過60的過程中，線圈中的平均感應(yīng)電動勢為

10、 eq xto(E) N eq f(,t) 平均感應(yīng)電流為 eq xto(I) N eq f(,Rt) 故通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q eq xto(I) tN eq f(,R) eq f(NBl2（1cos60）,R) 0.1 C。答案：(1)1.97104 W(2)314 V31.4 A(3)0.1 C綜合突破練(15分鐘40分)9(6分多選)(2022廊坊高二檢測)如圖甲為電熱毯電路示意圖，交流電壓u311sin (100t)V，當(dāng)開關(guān)S閉合時，電熱絲的電功率為P0；當(dāng)開關(guān)S斷開時，加在電熱絲上的電壓如圖乙所示，則()A開關(guān)閉合時，交流電壓表的讀數(shù)為220 VB開關(guān)閉合時，交流電壓表的讀數(shù)

11、為311 VC開關(guān)斷開時，電熱絲功率為 eq f(P0,4) D開關(guān)斷開時，電熱絲功率為 eq f(P0,2) 【解析】選A、D。電壓表讀數(shù)為有效值，開關(guān)接通時，電壓表測量原線圈電壓，所以電壓表的示數(shù)為 eq f(311,r(2) V220 V，故A正確，B錯誤；根據(jù)電流的熱效應(yīng)得 eq f(（f(311,r(2) V）2,R) eq f(T,2) eq f(U2,R) T，解得U110 eq r(2) V156 V，可得P eq f(U2,R) eq f(P0,2) ，故C錯誤，D正確。10(6分)如圖所示為一閉合導(dǎo)線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的正弦式交流電壓的變化圖像，

12、則由圖可知正確的是()該交流電壓的頻率為0.04 Hz該交流電壓的有效值為5 eq r(2) V該交流電壓的瞬時值表達式為e10sin 50t(V)t2102 s時，導(dǎo)線框恰好與磁場方向平行，磁通量為零A BC D【解析】選B。該交流電壓的周期為0.04 s，則頻率為25 Hz，錯誤；該交流電壓的最大值為10 V，則有效值為5 eq r(2) V，正確；該交流電壓的瞬時值表達式為eA sin eq f(2,T) t10sin 50t(V)，正確；t2102 s時，感應(yīng)電動勢為零，此時導(dǎo)線框恰好與磁場方向垂直，磁通量最大，錯誤，所以B正確。11(6分)(2021遼寧選擇考)如圖所示，N匝正方形閉

13、合金屬線圈abcd邊長為L，線圈處于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，繞著與磁場垂直且與線圈共面的軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動，ab邊距軸 eq f(L,4) 。線圈中感應(yīng)電動勢的有效值為()A.NBL2B eq f(r(2),2) NBL2C eq f(1,2) NBL2 D eq f(r(2),4) NBL2【解析】選B。交流電的最大值和兩條邊到轉(zhuǎn)軸的距離無關(guān)，為EmNBSNBL2，因此有效值為E eq f(Em,r(2) eq f(r(2),2) NBL2，故選B。12(22分) (2022重慶高二檢測)如圖所示是一個小型交流發(fā)電機的示意圖。線圈abcd處于勻強磁場中，已知abbc20 cm，B

14、 eq f(r(2),) T，線圈匝數(shù)n50，線圈電阻r5 ，外電路負載電阻R5 ，線圈以120 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動。所示電流表和電壓表均為理想交流電表。求：(1)若從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值表達式；(2)電流表和電壓表的示數(shù)；(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過30角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢的大小；(4)由圖示位置轉(zhuǎn)過90角的過程中線圈上產(chǎn)生的熱量。【解析】(1)線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的是正弦交流電，最大值為EmnBS由題意可知2n22 rad/s4 rad/s聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得Em8 eq r(2) V由于從垂直中性面位置開始計時，故電動勢的瞬時值表達式為e8 eq r(2) cos 4t(V)(2)由有效值計算公式E eq f(Em,r(2) 8 V，U eq f(E,2) 4 V由閉合電路歐姆定律，回路中電流為I eq f(E,Rr) 0.8 A(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過30角的過程中磁通量的變化量為BS