高中物理人教版2第五章交變電流1交變電流 同課異構(gòu)

人教版選修3－1第五章第1節(jié)交變電流練習(xí)21．對(duì)于圖1所示的電流i隨時(shí)間t做周期性變化的圖象，下列描述正確的是()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．如圖所示，一面積為S的單匝矩形線圈處于有界磁場(chǎng)中，能使線圈中產(chǎn)生交變電流的是()A．將線圈水平向右勻速拉出磁場(chǎng)B．使線圈以O(shè)O′為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)C．使線圈以ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D．磁場(chǎng)以B＝B0sinωt規(guī)律變化3．標(biāo)有“220V,μF”字樣的電容器能接入下面哪個(gè)電路中使用()A．220sin100πtVB．220V的照明電路中C．380sin100πtVD．380V的動(dòng)力電路中4．在電路的M、N間加一如圖所示的正弦交流電，負(fù)載電阻為100Ω，若不考慮電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響，則交流電壓表和交流電流表的讀數(shù)分別為()A．220V,2.20AB．311V,C．220V,3.11AD．311V,5．交變電流的電壓表達(dá)式為u＝20sin314tV，求這個(gè)交變電壓的最大值Um、有效值U、周期T、頻率f.畫(huà)出交變電流的電壓u－t圖象．6．小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖4所示．此線圈與一個(gè)R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻．下列說(shuō)法正確的是()A．交變電流的周期為sB．交變電流的頻率為8HzC．交變電流的有效值為eq\r(2)AD．交變電流的最大值為47．如圖所示是一交變電流的i－t圖象，則該交變電流的有效值為()A．4AB．2eq\r(2)A\f(8,3)A\f(2\r(30),3)A8．矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示．下列結(jié)論正確的是()A．在t＝s和t＝s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大B．在t＝s和t＝s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)改變方向C．電動(dòng)勢(shì)的最大值是157VD．在t＝s時(shí)，磁通量變化率最大，其值為Wb/s9．兩個(gè)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(gè)電熱器的電功率之比P甲∶P乙等于()\r(2)∶1B．2∶1C．4∶1D．1∶110．如圖所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈軸線OO′與磁場(chǎng)邊界重合。線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，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(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象是下列選項(xiàng)中的()11．距離足夠大的金屬板A、B間有一電子(不計(jì)重力影響)，在A、B間接有如圖所示的正弦式電壓u，t＝0時(shí)電子從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則()A．電子做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B．在足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，電子一定要碰到某個(gè)金屬板上C．t＝T/2時(shí)，電子速度達(dá)到最大值D．t＝T時(shí)，電子將回到原出發(fā)點(diǎn)12.正弦式交變電壓u＝50sin314tV加在一個(gè)氖管的兩端，已知當(dāng)氖管兩端的電壓達(dá)到25eq\r(2)V時(shí)，才開(kāi)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(shí)間．13．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T，邊長(zhǎng)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(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4Ω.求：(1)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值．(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過(guò)60°角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°角的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．(4)交變電壓表的示數(shù)．(5)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力做的功．交變電流答案1．B2．BCD[將線圈向右拉出磁場(chǎng)時(shí)，線圈中電流方向不變，A選項(xiàng)錯(cuò)．B、C兩種情況下產(chǎn)生交變電流，只有在C情況下當(dāng)線圈全部位于磁場(chǎng)外的一段時(shí)間內(nèi)線圈內(nèi)沒(méi)有電流．由法拉第電磁感應(yīng)定律可知D種情況下可產(chǎn)生交變電流，故B、C、D對(duì)．]3．A4．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220V，根據(jù)歐姆定律得出電流的有效值是2.20A．]5．20V10eq\r(2)Vs50Hz圖象見(jiàn)解析解析已知交變電流的電壓表達(dá)式u＝Umsinωt，正弦符號(hào)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＝eq\f(Um,\r(2))，可求得U；再根據(jù)T＝eq\f(2π,ω)，求得T；由f＝eq\f(1,T)，求得f.據(jù)題意，交變電流電壓最大值Um＝20V，有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝10eq\r(2)V，周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,314)s＝s，頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz.根據(jù)u＝Umsinωt＝20sin314tV，畫(huà)出交變電流的電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖所示6．C[由圖可知交變電流的周期T＝s，頻率f＝eq\f(1,T)＝4Hz，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；交變電流的有效值I＝eq\f(Em,\r(2)R)＝eq\f(20,\r(2)×10)A＝eq\r(2)A，故選項(xiàng)C正確；交變電流的最大值Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(20,10)A＝2A，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]7．D[設(shè)該交變電流的有效值為I，t1＝1s，t2＝2s，由有效值的定義得(eq\f(Im,\r(2)))2Rt1＋I(xiàn)eq\o\al(2,m)Rt2＝I2Rt.而t＝t1＋t2＝3s，代入數(shù)據(jù)解得：I＝eq\f(2\r(30),3)A，故D正確．]8．CD[磁通量最大時(shí)，磁通量的變化率最小，如s、s時(shí)磁通量的變化率為0，電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)誤；s和s時(shí)磁通量的變化率最大，電動(dòng)勢(shì)最大，但不改變方向，B錯(cuò)誤；公式Em＝nBSω＝nΦmω，其中Φm＝Wb，ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,＝5π，所以Em＝50××5πV＝50πV≈157V，故C正確；s和s時(shí)磁通量變化率最大，電動(dòng)勢(shì)最大，由Em＝neq\f(ΔΦ,Δt)得此時(shí)eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Em,n)＝eq\f(157,50)Wb/s＝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(guò)電阻的熱功率跟電流的方向無(wú)關(guān)，所以矩形交變電流通過(guò)電阻R的熱功率P甲＝Ieq\o\al(2,m)R；乙為正弦交變電流，計(jì)算熱功率時(shí)要用電流的有效值：I＝eq\f(Im,\r(2))，所以P乙＝I2R＝(eq\f(Im,\r(2)))2R＝eq\f(I\o\al(2,m),2)R＝eq\f(P甲,2)，得eq\f(P甲,P乙)＝eq\f(2,1).故B正確．]10．A[t＝0時(shí)線圈磁通量最大，磁通量的變化率最小，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流最?。鶕?jù)楞次定律可以判斷，t＝0時(shí)刻開(kāi)始線圈中磁通量變小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流i為負(fù)向，電流變大，C、D錯(cuò)．經(jīng)過(guò)1/4周期后，dc切割磁感線，電流方向?yàn)樨?fù)，電路中有持續(xù)負(fù)方向的電流，A對(duì)，B錯(cuò)．]11．BC[電子始終朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，不斷交替加速、減速，故B、C正確．]12．6×104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＝s.對(duì)氖管，只要u≥25eq\r(2)V，就發(fā)光，u＝25eq\r(2)V時(shí)，代入瞬時(shí)值方程得sin100πt＝eq\f(\r(2),2)在正半周有兩個(gè)解就是100πt1＝eq\f(π,4)和100πt2＝eq\f(3π,4)，即t1＝5s，t2＝5s在正半周的時(shí)間為Δt＝t2－t1＝s；同理，在負(fù)半周也有這么長(zhǎng)的發(fā)光時(shí)間，每個(gè)周期內(nèi)的發(fā)光時(shí)間為ΔT＝2Δt＝s，發(fā)光兩次．所以10min內(nèi)的發(fā)光次數(shù)為N＝2eq\f(t,T)＝2×eq\f(10×60,＝6×104(次)總的發(fā)光時(shí)間為NΔt＝6×104×s＝300s＝5min.13．(1)V(2)V(3)V(4)V(5)J解析(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝nBωS＝100××2π×2V＝V(2)轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emcos60°＝×V＝V(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°角的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(BSsin60°,\f(1,6)T)＝1