2024年新教材高中物理3.2交變電流的描述基礎(chǔ)練新人教版選擇性必修第二冊(cè)

PAGE3.2交變電流的描述一、選擇題(本題共8小題，每題6分，共48分)1．如圖所示，正弦波和方波交變電流的最大值相等，周期也相等，現(xiàn)使它們通過(guò)完全相同的電阻，則在相同的時(shí)間(遠(yuǎn)大于周期)內(nèi)，兩電阻發(fā)熱之比eq\f(Q甲,Q乙)等于(B)甲乙A．eq\f(1,\r(2)) B．eq\f(1,2) C．eq\f(1,4) D．eq\f(1,1)解析：計(jì)算電阻發(fā)熱Q＝I2Rt需用溝通電的有效值，圖甲的有效值為I1＝eq\f(Im,\r(2))，圖乙的有效值為I2＝Im，所以代入可得eq\f(Q甲,Q乙)＝eq\f(1,2)，B正確。2．一個(gè)照明電燈兩端允許加的最大溝通電壓為311V，當(dāng)它接入220V照明電路上，這個(gè)燈將(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．我國(guó)家庭照明電路的電壓隨時(shí)間變更的規(guī)律為u＝311sin100πt(V)。下列說(shuō)法中正確的是(A)A．標(biāo)有“輸入電壓100V～240V、50Hz”旅行充電器接在該溝通電上可以正常工作B．標(biāo)有“輸入電壓100V～240V、100Hz”旅行充電器接在該溝通電上可以正常工作C．該溝通電只能給標(biāo)有311V的用電器供電D．該溝通電給某電器供電與用311V的穩(wěn)恒直流電給該電器供電，效果相同解析：該溝通電的峰值為311V，有效值為220V；角速度為100π；則頻率f＝50Hz，故A正確，B錯(cuò)誤；該溝通電只能為220V的用電器工作，故C錯(cuò)誤；依據(jù)有效值的定義可知，該溝通電給某電器供電與用220V的穩(wěn)恒直流電給該用電器供電，效果相同，故D錯(cuò)誤，故選A。4．如圖所示的甲、乙兩圖分別表示兩個(gè)交變電壓，比較這兩個(gè)交變電壓，它們具有共同的(C)A．有效值 B．頻率C．最大值 D．均不一樣解析：圖甲為正弦溝通電，電壓有效值Ua＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\r(2)V；圖乙為大小不變，方向變更的溝通電，電壓有效值Ub＝Um＝2V。故兩電壓的有效值不同。由題圖可知，兩個(gè)交變電壓周期不相同，則頻率不相同；由題圖可知，兩個(gè)交變電壓最大值均為2V。故兩電流的最大值相同。故選項(xiàng)C正確。5．一溝通電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220eq\r(2)sin50πt(V)，下列推斷正確的是(C)A．該溝通電壓的頻率為50HzB．t＝0.01s時(shí)，該溝通電壓的瞬時(shí)值為55eq\r(2)VC．干脆用電壓表測(cè)該溝通電壓，其示數(shù)為220VD．若將該溝通電壓加在阻值為2kΩ的電阻兩端，則電阻的發(fā)熱功率為20W解析：頻率為：f＝eq\f(50π,2π)＝25Hz，故A錯(cuò)誤；t＝0.01s時(shí)，u＝220eq\r(2)sin50πt(V)＝220eq\r(2)sin50π×0.01V＝220eq\r(2)V，故B錯(cuò)誤；電壓表測(cè)量的電壓有效值，則E＝eq\f(Em,\r(2))＝220V，故C正確；若將該溝通電壓加在阻值為2kΩ的電阻兩端，則電阻的發(fā)熱功率為P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(2202,2000)W＝24.2W，故D錯(cuò)誤。6．如圖所示，標(biāo)有“220V,40W”的燈泡和標(biāo)有“20μF360V”的電容器并聯(lián)到溝通電源上，為志向溝通電壓表，溝通電源的輸出電壓如圖乙中正弦曲線所示，閉合開(kāi)關(guān)S。下列推斷正確的是(D)A．電容器會(huì)被擊穿B．燈泡不能正常發(fā)光C．t＝eq\f(T,4)時(shí)刻，溝通電壓表的示數(shù)為220eq\r(2)VD．t＝eq\f(T,2)時(shí)刻，通過(guò)燈泡的電流為零解析：溝通電壓的峰值Um＝220eq\r(2)V＝311V<360V，因此電容器不會(huì)被擊穿，A錯(cuò)誤；加在燈泡兩端的電壓的有效值為220V，因此燈泡正常發(fā)光，B錯(cuò)誤；電壓表測(cè)量的是電壓的有效值，為220V，C錯(cuò)誤；t＝eq\f(T,2)時(shí)刻，加在燈泡兩端的電壓的瞬時(shí)值為零，因此這一瞬間流過(guò)燈泡的電流為零，D正確。7．交變電源與電阻R、溝通電壓表按圖1所示的方式連接，R＝10Ω。交變電源產(chǎn)生正弦式電流，圖2是電源輸出電壓的u－t圖像。溝通電壓表的示數(shù)是10.0V。則(C)A．通過(guò)R的電流峰值為1.0A，頻率為50HzB．通過(guò)R的電流峰值為1.0A，頻率為100HzC．通過(guò)R的電流峰值為1.4A，頻率為50HzD．通過(guò)R的電流峰值為1.4A，頻率為100Hz解析：由歐姆定律可知，通過(guò)電阻R的有效值：I＝eq\f(U,R)＝eq\f(10.0,10)A＝1.0A，電流的峰值：Im＝eq\r(2)I＝eq\r(2)A≈1.4A；由圖2所示圖線可知，電流的周期：T＝0.02s，頻率：f＝1/T＝1/0.02Hz＝50Hz，故C正確，ABD錯(cuò)誤。8．(多選)如圖甲所示為電熱毯電路示意圖，溝通電壓u＝311sin100πt(V)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，電熱絲的電功率為P0；當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，加在電熱絲上的電壓如圖乙所示，則(AD)A．開(kāi)關(guān)接通時(shí)，溝通電壓表的讀數(shù)為220VB．開(kāi)關(guān)接通時(shí)，溝通電壓表的讀數(shù)為311VC．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，溝通電壓表的讀數(shù)為311V，電熱絲功率為eq\f(P0,2)D．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，溝通電壓表的讀數(shù)為156V，電熱線功率為eq\f(P0,2)解析：當(dāng)S接通時(shí)，加在電熱絲上的瞬時(shí)電壓u＝311sin100πt(V)，所以電熱絲兩端的有效電壓U1＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(311,\r(2))V＝220V，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，前半個(gè)周期內(nèi)電熱絲兩端所加電壓不變，但后半個(gè)周期內(nèi)電熱絲兩端電壓為0，所以電熱絲的功率P＝eq\f(1,2)P0，設(shè)此時(shí)交變電壓的有效值為U2，由eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(1,2)·eq\f(U\o\al(2,1),R)得U2＝eq\f(U1,\r(2))＝156V，則電壓表的讀數(shù)為156V，故D正確，C錯(cuò)誤。二、非選擇題9．(12分)如圖所示是一種自行車(chē)上照明用的車(chē)頭燈發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對(duì)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極，另一端裝有摩擦小輪。電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上，自行車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈中產(chǎn)生正弦溝通電，給車(chē)頭燈供電。已知自行車(chē)車(chē)輪半徑r＝35cm，摩擦小輪半徑r0＝1.00cm，線圈匝數(shù)N＝800，線圈橫截面積S＝20cm2，總電阻R1＝40Ω，旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.01T，車(chē)頭燈電阻R2＝10Ω。當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝8rad/s時(shí)，求：(1)發(fā)電機(jī)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；(2)車(chē)頭燈中電流的有效值。答案：(1)280rad/s(2)0.063A解析：(1)磁極與摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等，由于自行車(chē)車(chē)輪與摩擦小輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，故有ω0r0＝ωr，ω0＝eq\f(ωr,r0)＝8×eq\f(0.35,0.01)rad/s＝280rad/s。(2)摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)