高中物理人教版2第五章交變電流 第5章第2節(jié)

第五章第二節(jié)基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～5題為單選題，6題為多選題)1．在下列四幅交流電的圖象中，能正確反映我國(guó)居民生活所用交流電的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152235)(C)解析：我國(guó)日常生活所用交流電的峰值為311伏，周期為，所以C項(xiàng)正確。2．一個(gè)照明電燈兩端允許加的最大交流電壓為311V，當(dāng)它接入220V照明電路上，這個(gè)燈將eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152236)(D)A．燈不亮 B．燈絲將燒斷C．只能暗淡發(fā)光 D．能正常發(fā)光解析：電燈的額定電壓為U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(311,\r(2))V＝220V，當(dāng)它接入220V的照明電路上時(shí)能正常發(fā)光。3．(江蘇揚(yáng)州大學(xué)附中高二下學(xué)期期中)下列說(shuō)法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152237)(D)A．用交流電壓表測(cè)量電壓時(shí)，指針來(lái)回?cái)[動(dòng)B．用電器上所標(biāo)電壓值是交流電的最大值C．如果交流電的最大值是5A，則最小值為－5AD．一周期內(nèi)交流電的方向改變兩次解析：交流電壓表測(cè)的是有效值，測(cè)交流指針不擺動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，用電器上所標(biāo)電壓值是變流電的有效值，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。如果交流電的最大值是5A，則最小值為0，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。線圈轉(zhuǎn)過(guò)中性面，感應(yīng)電流方向要改變方向，則線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次，選項(xiàng)D正確。4．(北京四中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示交流電的電流有效值為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152238)(C)A．2A B．3AC．2eq\r(5)A D．3eq\r(5)A解析：依據(jù)電流熱效應(yīng)可知Ieq\o\al(2,1)Req\f(T,2)＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)Req\f(T,2)＝I2RT解得I＝2eq\r(5)A，故選項(xiàng)C正確。5．(河北正定中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示．產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖2所示，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152239)(B)A．t＝時(shí)線框的磁通量變化率為零B．t＝時(shí)線框平面與中性面重合C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100Hz解析：由e－t圖象知，t＝s時(shí)磁通量的變化率最大，A錯(cuò)；t＝s時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為零，此時(shí)磁通量的變化率為零，磁通量最大，線框與中性面重合，B正確；交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝eq\f(311,\r(2))V，C錯(cuò)；電動(dòng)勢(shì)的頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，D錯(cuò)。6．甲交變電流的電壓隨時(shí)間變化規(guī)律為u甲＝141sin(100t＋eq\f(π,2))V，乙交變電流的電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律為u乙＝311sin(100t＋eq\f(π,6))V，比較甲、乙兩電流eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152240)(CD)A．甲的峰值是282V，乙的峰值是622VB．甲、乙的周期都是100sC．甲的頻率f甲等于乙的頻率f乙D．甲、乙的相位差不變，是eq\f(π,3)解析：甲、乙的峰值分別是141V和311V，A錯(cuò)誤；甲、乙的周期T＝eq\f(2π,ω)≈×10－2s，B錯(cuò)誤；甲、乙的周期相等，頻率也相等，即f甲＝f乙，C正確；Δφ＝φ甲－φ乙＝eq\f(π,3)，頻率相同，相位差不變，D正確。二、非選擇題7．(山東棗莊市滕州二中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期質(zhì)檢)如圖甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的示意圖，單匝線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．若從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻r＝Ω，外接燈泡的電阻為R＝Ω。試求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152241)(1)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的最大磁通量。(計(jì)算結(jié)果可保留根號(hào)和π)(2)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，外力所做的功。答案：(1)×10－2Wb(2)×10－2J解析：(1)設(shè)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的最大磁通量為Φ，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；線圈的面積為S，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T，角速度為ω，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em，由圖乙可知：Em＝6eq\r(2)V，T＝。由題意可知：ω＝eq\f(2π,T)①Em＝BSω②Φ＝BS③聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)解得：Φ＝eq\f(3\r(2),50π)Wb＝×10－2Wb(2)設(shè)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為E；線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，外力所做的功為W。由題意可得E＝eq\f(Em,\r(2))④W＝eq\f(E2,R＋r)T⑤聯(lián)立④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得：W＝×10－2J能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．(安徽銅陵一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)圖甲、圖乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，下列說(shuō)法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152242)(C)A．圖甲表示交流電，圖乙表示直流電B．電壓的有效值是311VC．電壓的有效值圖甲大于圖乙D．圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin100πt(V)解析：由于兩圖中表示的電流方向都隨時(shí)間變化，因此都為交流電，故A錯(cuò)誤；兩種電壓的最大值是311V，有效值要小于311V，故B錯(cuò)誤；由于對(duì)應(yīng)相同時(shí)刻，圖甲電壓比圖乙電壓大，根據(jù)有效值的定義可知，圖甲有效值要比圖乙有效值大，故C正確；從圖甲可知，Em＝311V，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，所以圖甲電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝311sin100πt(V)，故D錯(cuò)誤。2．(華北師大二附中2023～2023學(xué)年高二檢測(cè))如圖所示電路中，電源電壓u＝311sin100πtV，A、B間接有“220V440W”的電暖寶、“220V220W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險(xiǎn)絲。下列說(shuō)法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152243)(D)A．交流電壓表的示數(shù)為311VB．電路要正常工作，保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于3eq\r(2)AC．電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍D．1min內(nèi)抽油煙機(jī)消耗的電能為×104J解析：由u＝311sin100πtV可知，交變電壓的有效值為220V，故交流電壓表的示數(shù)為220V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由兩用電器的額定功率為660W，根據(jù)P＝UI可知，保險(xiǎn)絲的額定電流應(yīng)不小于3A，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因抽油煙機(jī)220W包括熱功率及機(jī)械功率，故電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍還要多，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)W＝Pt可得1min內(nèi)抽油煙機(jī)消耗的電能為×104J，選項(xiàng)D正確。3．(河北衡水中學(xué)2023～2023學(xué)年高二上學(xué)期調(diào)研)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eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152244)(D)A．4A B．2eq\r(2)AC．eq\f(8,3)A D．eq\f(2\r(30),3)A解析：設(shè)交流電電流的有效值為I，周期為T，電阻為R，則有：I2RT＝(eq\f(Im,\r(2)))2Req\f(T,3)＋I(xiàn)eq\o\al(2,m)Req\f(2T,3)代入數(shù)據(jù)解得：I＝eq\f(2\r(30),3)A，故ABC錯(cuò)誤，D正確，故選D。4．(諸城一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示，A、B兩輸電線間的電壓是u＝200eq\r(2)sin100πt(V)，輸電線電阻不計(jì)，把電阻R＝50Ω的用電器接在A、B兩輸電線上，對(duì)此，下列說(shuō)法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152245)(AB)A．電流表示數(shù)為4AB．電壓表示數(shù)為200VC．通過(guò)R的電流方向每秒鐘改變50次D．用電器消耗的電功率為解析：由u＝200eq\r(2)sin100πt(V)可知，電壓最大值Um＝200eq\r(2)V，角速度ω＝100πrad/s，所以電壓的有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝200V，周期T＝eq\f(2π,ω)＝，頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz。由歐姆定律得I＝eq\f(U,R)＝eq\f(200,50)A＝4A，所以A、B兩項(xiàng)正確；一周期內(nèi)電流方向改變兩次，而f＝50Hz，則1s內(nèi)電流方向改變100次，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電功率P＝IU＝4×200W＝800W，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．(遼寧葫蘆島市2023～2023學(xué)年高二上學(xué)期期末)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Ω，外接一只電阻為Ω的燈泡，如圖乙所示，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152246)(BD)A．電壓表的示數(shù)為220VB．電路中的電流方向每秒鐘改變100次C．燈泡實(shí)際消耗的功率為484WD．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為解析：電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝eq\f(\r(2),2)Em＝220V，所以電流的有效值為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(220,95＋5)＝(A)所以電壓表示數(shù)應(yīng)為U＝×95＝209(V)，選項(xiàng)A錯(cuò)；交流電的頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，每個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次，故每秒鐘內(nèi)電流方向改變100次，選項(xiàng)B正確；燈泡實(shí)際消耗的功率為P燈＝I2R＝×W＝W，故選項(xiàng)C錯(cuò)；發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2rt＝××1J＝J，選項(xiàng)D對(duì)。二、非選擇題6．(北京師大附中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示，一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。線圈匝數(shù)為n，電阻為r，長(zhǎng)為l1，寬為l2，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω。線圈兩端外接阻值為R的電阻和一個(gè)理想交流電流表。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152247)(1)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(2)電流表的讀數(shù)；(3)從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(4)從圖示位置開始，轉(zhuǎn)過(guò)90°角的過(guò)程中通過(guò)電阻R橫截面的電荷量；(5)圖示位置時(shí)，圖中左側(cè)的邊(長(zhǎng)為l1)所受安培力的大小和方向。答案：(1)nBωl1l2(2)eq\f(\r(2)nBωl1l2,2R＋r)(3)e＝nBωl1l2sinωt(4)eq\f(nBl1l2,R＋r)(5)eq\f(n2B2l\o\al(2,1)l2ω,R