金版學(xué)案2018-2019學(xué)年物理（粵教版）選修3-2試題第二章第三節(jié)表征交變電流的物理量

第二章交變電流第三節(jié)表征交變電流的物理量A級(jí)抓基礎(chǔ)1．如圖所示是一個(gè)按正弦規(guī)律變化的交變電流的圖象，根據(jù)圖象下列說法錯(cuò)誤的是()A．電壓的最大值是36VB．電壓的有效值是36VC．該正弦交變電流的周期是0.02sD．該正弦交變電流的頻率是50Hz解析：電壓的最大值為36eq\r(2)A，電流的有效值為U＝eq\f(Um,\r(2))＝36V，故A錯(cuò)誤，B正確；由圖象可知，周期為T＝0.02s,f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故C、D均正確．故選A.答案：A2．把220V的正弦式電流接在440Ω電阻兩端，則該電阻的電流峰值為()A．0.5A B．0.5eq\r(2)AC．2eq\r(2)A D.eq\r(2)A解析：由I＝eq\f(U,R)可得，電阻的電流有效值為I＝0.5A，根據(jù)正弦式交流電有效值與最大值關(guān)系，可得該電阻的電流峰值為0.5eq\r(2)A，故選B.答案：B3．如圖所示電路中，A是熔斷電流I0＝2A的保險(xiǎn)絲，R是可變電阻，S是交流電源．交流電源的內(nèi)電阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是e＝220eq\r(2)sin314t(V)．為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于()A．110eq\r(2)Ω B．110ΩC．220Ω D．220eq\r(2)Ω解析：由表達(dá)式知電壓有效值為220V，當(dāng)電流I0＝2A時(shí)，由閉合電路歐姆定律得R＝eq\f(220,2)Ω＝110Ω，故選B.答案：B4．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝220eq\r(2)sin100πt(V)，則()A．交流電的頻率是100πHzB．t＝0時(shí)線圈中的磁通量為零C．交流電的周期是0.02sD．t＝0.05s時(shí)，e有最大值解析：交流電的頻率f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，故A錯(cuò)；e＝eq\f(ΔΦ,Δt)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只與磁通量的變化率有關(guān)，與磁通量的大小無關(guān)，t＝0時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝0，此時(shí)，磁通量的變化量為0，穿過矩形線圈的磁通量最大，故B錯(cuò)；交流電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)s＝0.02s，故C正確；t＝0.05s時(shí)，e＝220eq\r(2)sin100π·0.05(V)＝0有最小值，故D錯(cuò).答案：C5．(多選)一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，由圖可知()A．該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝100sin25t(V)B．該交流電的頻率為25HzC．該交流電的電壓的有效值為100eq\r(2)VD．若將該交流電壓加在阻值為R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50W解析：從題圖中可知，交流電周期T＝4.0×10－2s，峰值電壓Um＝100V，故交流電的頻率f＝eq\f(1,T)＝25Hz，有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝50eq\r(2)V．交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝Umsineq\f(2π,T)t＝100sin50πt(V)．該交變電壓加在R＝100Ω的電阻上時(shí)，熱功率P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(（50\r(2)）2,100)W＝50W，故選項(xiàng)B、D正確．答案：BD6．如圖甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造的示意圖，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示．發(fā)電機(jī)線圈電阻為1.0Ω，外接燈泡的電阻為9.0Ω.則()圖甲圖乙A．在t＝0.01s的時(shí)刻，穿過線圈磁通量為零B．瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e＝6sin50πt(V)C．電壓表的示數(shù)為6VD．通過燈泡的電流為0.6A解析：在t＝0.01s的時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)為0，則為中性面，穿過線圈磁通量最大，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝6eq\r(2)V，周期為0.02s，則瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e＝Emsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))t＝6eq\r(2)sin100πt，故B錯(cuò)誤；C電壓表的示數(shù)為外阻分壓U＝eq\f(R,R＋r)E＝eq\f(9,9＋1)×6V＝5.4V，故C錯(cuò)誤；通過的電流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(6,9＋1)A＝0.6A，故D正確．答案：DB級(jí)提能力7．圖甲為某型號(hào)電熱毯的電路圖，將電熱絲接在u＝156sin120πt(V)的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，由于P的作用使輸入的正弦交流電僅有半個(gè)周期能夠通過，即電壓變?yōu)閳D乙所示波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)，則此時(shí)交流電壓表的讀數(shù)是()圖甲圖乙A．156V B．110VC．78V D．55V解析：交流電壓表的示數(shù)表示的是負(fù)載電路的有效電壓U有效，設(shè)周期為T，負(fù)載電阻為R，則一周期內(nèi)生熱eq\f(（\f(Um,\r(2))）2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(Ueq\o\al(2,有效),R)·T,Um＝156V，則U有效＝78V，故選C.答案：C8.如圖所示，一矩形線圈在有界勻強(qiáng)磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，OO′剛好是磁場的邊界，若線圈的匝數(shù)為n，橫截面積為S，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，那么產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的有效值為()A.eq\f(nBωS,\r(2)) B.eq\r(2)nBωSC．2nBωS D.eq\f(nBωS,2)解析：線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為：Em＝nBωS，又因?yàn)榫€圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)只有半個(gè)周期在磁場中，因此交流電動(dòng)勢(shì)的有效值為eq\f(nBωS,2)，選項(xiàng)D正確．答案：D9．兩個(gè)相同的電阻，分別通以如圖所示的正弦交變電流和方波交變電流，兩種交變電流的最大值、周期如圖所示，則在一個(gè)周期內(nèi)，正弦交變電流在電阻上產(chǎn)生的熱量Q1與方波交變電流在電阻上產(chǎn)生的熱量Q2之比等于()A．3∶1 B．1∶2C．2∶1 D．1∶1解析：對(duì)于正弦式電流，有效值I1＝eq\f(\r(2),2)Im＝eq\f(5\r(2),2)A.根據(jù)焦耳定律，得Q1＝Ieq\o\al(2,1)RT＝12.5RT.對(duì)于方波，根據(jù)焦耳定律，得Q2＝Ieq\o\al(2,2)R·eq\f(T,2)＋I(xiàn)2′2R·eq\f(T,2)＝8RT＋4.5RT＝12.5RT，所以，Q1∶Q2＝1∶1.答案：D10．一臺(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5.0Ω，外接一只電阻為95.0Ω的燈泡，如圖乙所示，則()A．電壓表eq\o\ac(○,V)的示數(shù)為220VB．電路中的電流方向每秒鐘改變50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24.2J解析：電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由圖象知電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝220eq\r(2)V，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝220V．燈泡兩端電壓U＝IR＝eq\f(E,R＋r)R＝209V，A錯(cuò)誤；由圖象知T＝0.02s，一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化2次，可知1s內(nèi)電流方向變化100次，B錯(cuò)誤；燈泡的實(shí)際功率P＝eq\f(U2,R)＝459.8W，C錯(cuò)誤；電流的有效值I＝eq\f(E,R＋r)＝2.2A，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2rt＝2.22×5×1J＝24.2J，D正確．答案：D11.如圖所示，N＝50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l1＝20cm，ad邊長l2＝25cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T的勻強(qiáng)磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸以n＝3000r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝9Ω，t＝0時(shí)線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里．求：(1)t＝0時(shí)感應(yīng)電流的方向；(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功；(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量．解析：(1)根據(jù)右手定則，線圈感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba.(2)n＝3000r/min＝50r/s線圈的角速度ω＝2πn＝100πrad/s圖示位置的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，其大小為Em＝NBl1l2ω代入數(shù)據(jù)得Em＝314V感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝Emcosωt＝314cos100πt(V)(3)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，外力做功大小等于電功的大小，即：W＝I2(R＋r)T＝eq\f(E2,R