新教材2023-2024學年高中物理第3章交變電流分層作業(yè)17交變電流的產(chǎn)生及描述新人教版選擇性必修第二冊

第三章分層作業(yè)17交變電流的產(chǎn)生及描述A級必備知識基礎練1.某正弦式交變電流i隨時間t變化的圖像如圖所示。由圖可知()A.電流的最大值為10AB.電流的有效值為10AC.該交變電流的周期為0.03sD.該交變電流的頻率為0.02Hz2.如圖所示電路中,電源電壓u=311sin100πt(V),A、B間接有“220V440W”的電暖寶、“220V220W”的抽油煙機、交流電壓表及保險絲。下列說法正確的是()A.交流電壓表的示數(shù)為311VB.電路要正常工作,保險絲的額定電流不能小于32AC.電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍D.1min內抽油煙機消耗的電能為1.32×104J3.(2023遼寧高二期中)一個匝數(shù)為100、電阻為0.5Ω的閉合線圈處于某一磁場中,磁場方向垂直于線圈平面,從某時刻起穿過線圈的磁通量按如圖所示規(guī)律變化。則線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值為()A.52A B.25AC.6A D.5A4.(多選)如圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中甲電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是()A.甲表示交變電流,乙表示直流電B.兩種電壓的有效值相等C.甲電壓的瞬時值表達式為u=311sin100πt(V)D.甲交變電流的有效值比乙交變電流的有效值大5.如圖所示電路,電阻R1與電阻R2值相同,都為R,和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零,反向電阻可看作無窮大),在A、B間加一正弦式交變電流u=202sin100πt(V),則加在R2上的電壓有效值為()A.10V B.20VC.15V D.510VB級關鍵能力提升練6.(2023浙江臺州高二期中)手搖式發(fā)電機是實驗室中常用的演示工具,如圖甲所示,它可以簡化為圖乙。一個小型旋轉電樞式交流發(fā)電機的矩形線圈面積為S,匝數(shù)為n,線圈總電阻為r,在磁感應強度為B的勻強磁場中以矩形線圈中軸線為軸以角速度ω勻速轉動,產(chǎn)生的交變電流通過E、F與外電路連接,外電路燈泡的電阻為R,電壓表為理想交流電壓表。在線圈由平行于磁場方向的位置轉過90°的過程中,下列說法正確的是()A.電壓表的示數(shù)為nBSωRB.通過燈泡的電荷量為nC.燈泡中產(chǎn)生的焦耳熱為nD.流過線圈的電流的平均值為nBSω7.圖甲為小型旋轉電樞式交流發(fā)電機的原理圖。其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO'勻速轉動,線圈的匝數(shù)n=100,電阻r=10Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接,電阻R=90Ω,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表。在t=0時刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按如圖乙所示正弦規(guī)律變化。求:(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢最大值。(2)電動勢的瞬時值表達式。(3)線圈轉過130s(4)電路中交流電壓表的示數(shù)。8.如圖甲所示,一固定的矩形導體線圈水平放置,線圈的兩端接一只小燈泡,在線圈所在空間內存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場。已知線圈的匝數(shù)n=100,電阻r=1.0Ω,所圍成矩形的面積S=0.040m2,小燈泡的電阻R=9.0Ω,磁場的磁感應強度按如圖乙所示的規(guī)律變化,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢瞬時值的表達式為e=nBmS2πTcos2πTt,其中Bm為磁感應強度的最大值,T(1)線圈中產(chǎn)生感應電動勢的最大值;(2)小燈泡消耗的電功率;(3)在磁感應強度變化的0~T4的時間內,

分層作業(yè)17交變電流的產(chǎn)生及描述1.B由題圖知此交變電流的最大值為102A,則有效值為I=1022A=10A;周期為0.02s,則頻率為f=1T2.D由u=311sin100πt(V)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A錯誤;兩用電器的額定功率之和為660W,根據(jù)P=UI可知,保險絲的額定電流應不小于3A,選項B錯誤;因抽油煙機220W包括熱功率及機械功率,故電暖寶發(fā)熱功率比抽油煙機發(fā)熱功率的2倍還要多,選項C錯誤;根據(jù)W=Pt可得1min內抽油煙機消耗的電能為1.32×104J,選項D正確。3.B由題圖可知,0~1s內線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E1=nΔΦ1Δt1=100×0.011V=1V,1~1.2s內線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E2=nΔΦ2Δt2=100×0.010.2V=5V,由電流的熱效應有E12RΔt1+E22RΔ4.CD題圖中兩交變電流的大小和方向都隨時間變化,在t軸的上方為正,下方為負,A錯。有效值E=Em2只對正弦式交變電流適用,將兩個圖像疊放在一起,可以看出兩個交變電流的最大值相等,甲對應的有效值大,所以B錯,D對。由題圖甲可知5.D由二極管的單向導電性可知,若二極管導通,加在R2上的電壓波形為半個周期,最大值為202V,若二極管截止,R1、R2串聯(lián),則R2上的電壓半個周期最大值為102V。由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為510V,選項D正確。6.C線圈轉動產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為Em=nBSω,線圈由平行于磁場方向位置轉過90°,經(jīng)過14個周期,則此段時間內電動勢有效值為E=Em2,所以電流有效值為I=ER+r=Em2(R+r)=nBSω2(R+r),電壓表示數(shù)為U=IR=nBSωR2(R+r),故A錯誤;通過燈泡的電荷量為q=n7.答案(1)62.8V(2)e=62.8cos10πt(V)(3)31.4V(4)40V解析(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值Em=nBSω,而Φm=BS,ω=2πT,所以Em由Φ-t圖線可知,Φm=2.0×10-2Wb,T=0.2s,所以Em=20πV=62.8V。(2)線圈轉動的角速度ω=2πT=2π0.2rad/s=10πrad/s,由于從垂直中性面位置開始計時,所以感應電動勢的瞬時值表達式為e=Emcosω(3)當線圈轉過130s時,e=62.8cos10π×130(V)=(4)電動勢的有效值E=Em2=102πV,U=RR+rE=90100×102πV=98.答案(1)8V(2)2.88W(3)4.0×10-3C解析(1)因為線圈中產(chǎn)生的感應電流變化的周期與磁場變化的周期相同,所以由圖像可知,線圈中產(chǎn)生交變電流的周期為T=3.14×10-2s。所以線圈中感應電動勢的最大值為Em=nBmSω=nBmS·2πT=100×1×10-2×0.040×2×3(2)根據(jù)閉合