2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流2描述交變電流的物理量課時作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE6描述交變電流的物理量時間：45分鐘一、單項選擇題1．一個照明電燈兩端允許加的最大溝通電壓為311V，當它接入220V照明電路上，這個燈將(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，當它接入220V的照明電路上時能正常發(fā)光．2．一正弦溝通電的電壓隨時間變更的規(guī)律如圖所示，由圖可知(B)A．該溝通電的電壓的有效值為100VB．該溝通電的頻率為25HzC．該溝通電的電壓瞬時值的表達式為u＝100sin(25t)VD．并聯(lián)在該電壓兩端的電壓表指針不停搖擺解析：依據(jù)題圖可知該溝通電的電壓的最大值為100V，周期為4×10－2s，所以頻率為25Hz，A錯，B對；而ω＝2πf＝50πrad/s，所以u＝100sin(50πt)V，C錯；溝通電壓表的示數(shù)為溝通電的有效值而不是瞬時值，不隨時間變更，D錯．3．在電路的M、N間加一如圖所示的正弦溝通電，負載電阻為100Ω，若不考慮電表內(nèi)阻對電路的影響，則溝通電壓表和溝通電流表的讀數(shù)分別為(A)A．220V,2.20A B．311V,2.20AC．220V,3.11A D．311V,3.11A解析：由題中圖象可知Um＝311V，因為是正弦式交變電流，所以電壓的有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(311,\r(2))V≈220V，即為溝通電壓表的示數(shù)，溝通電流表的示數(shù)I＝eq\f(U,R)＝eq\f(220V,100Ω)＝2.20A，所以A正確．4．一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變更的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示．已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0Ω的燈泡，如圖乙所示，則(D)A．電壓表V的示數(shù)為220VB．電路中的電流方向每秒鐘變更50次C．燈泡實際消耗的功率為484WD．發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J解析：電動勢的有效值為E＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，所以電流的有效值I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(220,95.0＋5.0)A＝2.2A，所以電壓表的示數(shù)為U＝IR＝2.2×95.0V＝209V，A錯誤；溝通電的頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，每個周期內(nèi)電流方向變更2次，故每秒鐘內(nèi)電流方向變更100次，B錯誤；燈泡實際消耗的功率為P燈＝I2R＝2.22×95.0W＝459.8W，C錯誤；發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2rt＝2.22×5.0×1J＝24.2J，D正確．5．圖(a)為電熱毯的電路示意圖．電熱絲接在u＝311sin100πt(V)的電源上，電熱毯被加熱到肯定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳D(b)所示波形，從而進入保溫狀態(tài)．若電熱絲電阻保持不變，此時溝通電壓表的讀數(shù)是(B)A．110V B．156VC．220V D．311V解析：溝通電壓表的讀數(shù)是交變電流的有效值，因此必需依據(jù)有效值的定義來計算．由有效值的定義可得eq\f(U2,R)T＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(311,\r(2))V))2,R)×eq\f(T,2)＋0，解得U＝155.5V≈156V.二、多項選擇題6．電阻R1、R2與溝通電源依據(jù)圖甲方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω，合上開關(guān)S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變更的狀況如圖乙所示，則(AD)A．R1兩端的電壓有效值為6VB．通過R1的電流有效值為1.2AC．通過R2的電流最大值為1.2eq\r(2)AD．R2兩端的電壓最大值是12eq\r(2)V解析：從圖乙可以看出，通過R2電流的有效值為0.6A，所以R2兩端電壓的有效值為12V，最大電壓是12eq\r(2)V，而串聯(lián)電路中各部分電流相等，所以通過R1的電流的有效值為0.6A，R1兩端電壓的有效值為6V，故選項A、D正確．7．甲交變電流的電壓隨時間變更規(guī)律為u甲＝141sin(100t＋eq\f(π,2))V，乙交變電流的電壓隨時間的變更規(guī)律為u乙＝311sin(100t＋eq\f(π,6))V，比較甲、乙兩電流(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錯誤；甲、乙的周期T＝eq\f(2π,ω)≈6.28×10－2s，B錯誤；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．8.一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場軸線勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦式交變電流，其電動勢的變更規(guī)律如圖所示中圖線a所示．當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動勢的變更規(guī)律如圖線b所示．以下關(guān)于這兩個正弦式電流的說法正確的是(AD)A．圖線a電動勢的有效值為75eq\r(2)VB．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為23C．在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零D．圖線b電動勢的瞬時值表達式為e＝100sineq\f(100,3)πt(V)解析：圖線a對應(yīng)的電動勢瞬時表達式為e＝150sin50πt(V)，則電動勢有效值為eq\f(150,\r(2))V＝75eq\r(2)V，A正確．由轉(zhuǎn)速n＝eq\f(1,T)可知轉(zhuǎn)速比等于周期的反比，由圖可知兩次轉(zhuǎn)速之比為32，B錯誤．圖中t＝0時刻，感應(yīng)電動勢為零，線圈位于中性面，磁通量最大，C錯誤．由于電動勢最大值Em＝nBSω，所以前后兩次最大值之比也為32，圖線b電動勢的瞬時值表達式為e＝100sineq\f(100,3)πt(V)，D正確．三、非選擇題9．在如下圖所示區(qū)域(圖中直角坐標系Oxy的第一、三象限)內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面對里，大小為B.半徑為l，圓心角為60°的扇形導(dǎo)線框OPQ以角速度ω繞O點在紙面內(nèi)沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)線框回路電阻為R.(1)求線框中感應(yīng)電流的最大值I0和交變感應(yīng)電流的頻率f.(2)在圖乙中畫出線框在一周的時間內(nèi)感應(yīng)電流I隨時間t變更的圖象．(規(guī)定與圖中線框的位置相應(yīng)的時刻為t＝0)答案：(1)I0＝eq\f(1,2R)ωBl2f＝eq\f(ω,π)(2)見解析解析：(1)設(shè)在從圖中位置起先(t＝0)轉(zhuǎn)過60°的過程中，經(jīng)Δt，轉(zhuǎn)角Δθ＝ωΔt，回路的磁通量為ΔΦ＝eq\f(1,2)Δθl2B.由法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢為E＝eq\f(ΔΦ,Δt).由于勻速轉(zhuǎn)動，這就是最大的感應(yīng)電動勢．由歐姆定律可求得I0＝eq\f(1,2R)ωBl2.前半圈和后半圈I(t)相同，故感應(yīng)電流頻率等于旋轉(zhuǎn)頻率的2倍，f＝eq\f(ω,π).(2)如圖所示10．城市晚上或者每逢節(jié)日，同學(xué)們往往能看到很多霓虹燈發(fā)出艷麗絢麗的燈光，將城市裝扮得異彩紛呈，賞心悅目．頻率為50Hz的交變電流，其電壓u＝168sinωtV，把它加在激發(fā)電壓、熄滅電壓均為84V的霓虹燈的兩端，求在半個周期內(nèi)霓虹燈點亮的時間．答案：eq\f(1,150)s解析：交變電壓的周期T＝0.02s，電壓的峰值Um＝168V．為便于求解，作交變電壓的u－t圖象如圖所示，當電壓高于84V時霓虹燈才發(fā)光，由圖象易知，半個周期內(nèi)霓虹燈點亮的時間為Δt＝t2－t1.因2πft1＝eq\f(π,6)，2πft2＝eq\f(5π,6)，得t1＝eq\f(1,600)s，t2＝eq\f(5,600)s，則Δt＝t2－t1＝eq\f(1,150)s.11．如圖所示，單匝線圈在勻強磁場中繞OO′軸從圖示位置起先勻速轉(zhuǎn)動，已知從圖示位置轉(zhuǎn)過eq\f(π,6)時，線圈中電動勢大小為10V．求：(1)交變電動勢的峰值．(2)交變電動勢的有效值．(3)設(shè)線圈電阻為R＝1Ω，角速度ω＝100rad/s，線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q.答案：(1)20V(2)10eq\r(2)V(3)0.2C解析：(1)由題意知圖中位置是中性面，從今時起先計時，正弦交變電動勢的瞬時值為e＝Emsinωt.將ωt＝eq\f(π,6)，e＝10V代入上式，解得峰值為Em＝20V.(2)因為此電流為正弦交變電流，所以交變電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(20,\r(2))V＝10eq\r(2)V.(3)在線圈轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中，穿過線圈平面的磁