廣西專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章交變電流2交變電流的描述課后訓(xùn)練新人教版選擇性必修第二冊(cè)

2交變電流的描述課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~6題為多選題)1.在下列四幅交變電流的圖像中,能正確反映我國(guó)居民生活所用交變電流的是()答案C解析我國(guó)日常生活所用交變電流的電壓峰值為311V,周期為0.02s,所以選項(xiàng)C正確。2.圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型,在風(fēng)力作用下,風(fēng)葉帶動(dòng)與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng),磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連,在某一風(fēng)速時(shí),傳感器顯示如圖乙所示,則下列說(shuō)法正確的是()A.磁鐵的轉(zhuǎn)速為10r/sB.該交變電流可以干脆加在擊穿電壓為9V的電容器上C.該交變電流的電壓表達(dá)式為u=12sin10πt(V)D.線圈兩端電壓的有效值為62V答案D解析電流的周期為T=0.4s,故磁體的轉(zhuǎn)速為n=1T=2.5r/s,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。該交變電流的電壓的最大值為12V,大于電容器的擊穿電壓,不能干脆加在擊穿電壓為9V的電容器上,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。周期T=0.4s,故ω=2πT=5πrad/s,故電壓的表達(dá)式為u=12sin5πt(V),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。通過(guò)題圖乙可知電壓的最大值為12V,故有效值為U=Um3.匝數(shù)為100的線圈通過(guò)如圖所示的交變電流(圖中曲線為余弦曲線的一部分),單匝線圈電阻r=0.02Ω,則在0~10s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為()A.80J B.85JC.90J D.125J答案B解析由交變電流的有效值定義知32A2R·T2+(2A)2R·T2=I2RT,該交變電流的有效值I=172A,線圈的總電阻R總=100×0.02Ω=2Ω,由Q=I24.有一交變電流如圖所示,則由此圖像可知()A.它的周期是0.4s B.它的峰值是4AC.它的有效值是22A D.它的頻率是0.8Hz答案B解析由題圖像可知交變電流的周期是0.8s,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。它的峰值是4A,故選項(xiàng)B正確。它不是正弦式交變電流,因此有效值不等于最大值除以2,即它的有效值不是22A,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。它的周期是0.8s,頻率f=1T=1.5.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)該線圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變更。設(shè)線圈總電阻為2Ω,則()A.t=0時(shí),線圈平面平行于磁感線B.t=1s時(shí),線圈中的電流變更方向C.t=1.5s時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D.一個(gè)周期內(nèi),線圈產(chǎn)生的熱量為8π2J答案AD解析t=0時(shí),磁通量為零,磁感線與線圈平面平行,選項(xiàng)A正確。畫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變更的圖像如圖所示,由圖可知,t=1s時(shí),感應(yīng)電流沒(méi)有變更方向,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。t=1.5s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=nBSω=nΦm2πT=100×0.04×2π2V=4πV,有效值E=22×4πV=22πV,Q=E6.如圖所示,固定平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌間距l(xiāng)=1m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T,方向垂直于導(dǎo)軌平面對(duì)下,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,驅(qū)動(dòng)導(dǎo)體棒使其在磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng),速度隨時(shí)間的變更規(guī)律為v=2sin10πt(m/s),導(dǎo)軌與阻值為R=9Ω的外電阻相連,已知導(dǎo)體棒的電阻為r=1Ω,不計(jì)導(dǎo)軌與電流表的電阻。下列說(shuō)法正確的是 ()A.導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生頻率為5Hz的正弦式交變電流B.導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為10VC.溝通電流表的示數(shù)為0.5AD.0~T2時(shí)間內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為0.答案AD解析據(jù)題意得,速度變更規(guī)律為v=2sin10πt(m/s),則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=Blv=10sin10πt(V),即產(chǎn)生頻率為f=ω2π=5Hz的正弦式交變電流,選項(xiàng)A正確。電動(dòng)勢(shì)峰值為Em=10V,則導(dǎo)體棒電動(dòng)勢(shì)的有效值E=Em2=52V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。電流表示數(shù)I=Er+R=521+9A=22A,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。交變電流的周期T=1f=0.2s,在0~T2內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q=I2R二、非選擇題7.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)電阻r=3Ω、面積S=0.02m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO'軸旋轉(zhuǎn)。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=52πT。線框以ω=100πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)電刷給“6V12W(1)若從圖示位置起先計(jì)時(shí),求線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)從圖示位置起先,線框轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,流過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少?該電荷量與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢是否有關(guān)?(3)由題所給已知條件,外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光?如不能,則小燈泡實(shí)際功率為多大?答案(1)e=102cos100πt(V)(2)260πC(3)不能253解析(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=BSω=102V,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e=Emcosωt=102cos100πt(V)。(2)線框轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)E=ΔΦΔt=2BSωπ,燈泡電阻(3)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值E=Em2=10V,燈泡兩端電壓U=ER+rR=5V實(shí)力提升一、選擇題(第1~3題為單選題,第4~6題為多選題)1.A、B是兩個(gè)完全相同的電熱器,A、B分別通以圖甲、乙所示的交變電流。則()A.通過(guò)A、B兩電熱器的電流有效值之比為IA∶IB=3∶4B.通過(guò)A、B兩電熱器的電流有效值之比為IA∶IB=3∶22C.A、B兩電熱器的電功率之比為PA∶PB=3∶2D.A、B兩電熱器的電功率之比為PA∶PB=5∶4答案D解析對(duì)題圖甲所示的電流有I02RT2+I022RT2=IA2RT,解得IA=58I0,對(duì)題圖乙所示的電流有IB=22I0,則IA∶2.如圖所示,一匝數(shù)為N=100,邊長(zhǎng)lab=0.20m,lbc=0.10m的矩形線圈,一半放在具有志向邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.05T,線圈軸線OO'與磁場(chǎng)邊界重合。線圈按圖示方向以50r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈總電阻為2Ω,線圈外接電阻為8Ω。若從圖示位置起先計(jì)時(shí),則下列說(shuō)法正確的是 ()A.交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=10πsin100πt(V)B.圖中電壓表的讀數(shù)為42πVC.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.08π2D.線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量為5×10-3C答案D解析由題意可得,線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω=2πn=2π×50rad/s=100πrad/s,產(chǎn)生溝通電的最大值為Em=NBSω=12NBlablbcω=100×0.05×12×0.20×0.10×100πV=5πV,線圈從中性面起先計(jì)時(shí),得交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=5πsin100πt(V),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;依據(jù)閉合電路歐姆定律,可得圖中電壓表的讀數(shù)為U=Em2(r+R)·R=5π2(2+8)×8V=22πV,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR=U2R·T=U2R·2πω=3.在相同的時(shí)間內(nèi),某正弦式交變電流通過(guò)一阻值為100Ω的電阻產(chǎn)生的熱量,與一電流為3A的直流通過(guò)同一阻值的電阻產(chǎn)生的熱量相等,則()A.此交變電流的有效值為3A,最大值為32AB.此交變電流的有效值為32A,最大值為6AC.電阻兩端的溝通電壓的有效值為300V,最大值不確定D.電阻兩端的溝通電壓的有效值為3002V,最大值為600V答案A解析依據(jù)交變電流有效值的定義知,交變電流的有效值為3A,依據(jù)正弦式交變電流有效值與最大值的關(guān)系可知交變電流的最大值為32A,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。依據(jù)歐姆定律有U有效=I有效R,Um=ImR,故電阻兩端的電壓的有效值為300V,最大值為3002V,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。4.如圖甲所示,標(biāo)有“220V40W”的燈泡和標(biāo)有“20μF360V”的電容器并聯(lián)到溝通電源上,V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()A.電容器會(huì)被擊穿B.溝通電源的輸出電壓的有效值為220VC.t=T2D.t=T2時(shí)刻,通過(guò)燈泡的電流為2答案BC解析由題圖可知溝通電壓的最大值為2202V=311V,小于電容器的擊穿電壓,故電容器不會(huì)被擊穿,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由題圖乙可知,溝通電源的輸出電壓的有效值為22022V=220V,選項(xiàng)B正確。溝通電壓表的示數(shù)為有效值,則t=T2時(shí)刻,電壓表的示數(shù)為220V,選項(xiàng)C正確。5.單匝閉合矩形線框的電阻為R,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)線框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.T2B.從0到T4過(guò)程中通過(guò)線框某一截面的電荷量為C.線框轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的熱量為2D.從T2到答案ABC解析由題圖可知T2時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量為零,線框平面處于與中性面垂直的位置,故選項(xiàng)A正確。依據(jù)E=ΔΦΔt,I=qΔt=ER,可得q=ΔΦR=ΦmaxR,故選項(xiàng)B正確。由題圖可知線圈磁通量與時(shí)間t的關(guān)系為Φ=Φmaxsin2πTt,由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E=ΔΦΔt,故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系為E=26.溝通發(fā)電機(jī)的線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的水平軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速n=10r/s,線圈從圖示位置起先計(jì)時(shí),電流表的示數(shù)為1A,已知線圈匝數(shù)N=500,線圈內(nèi)阻r=1.0Ω,外接電阻R=9.0Ω,以下推斷正確的是()A.圖示時(shí)刻電流方向?yàn)镈CBAB.通過(guò)線圈磁通量的最大值為2π×10-3C.t=516s時(shí)線圈磁通量的變更率為2D.t=916s時(shí)外接電阻R答案AB解析由右手定則可知,圖示時(shí)刻電流方向?yàn)镈CBA,故選項(xiàng)A正確。電動(dòng)勢(shì)的有效值E=I(R+r)=10V,電動(dòng)勢(shì)的峰值Em=2E=102V,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值Em=NBSω,通過(guò)線圈磁通量的最大值Φm=BS=EmNω=Em2πnN,代入數(shù)據(jù)解得Φm=2π×10-3Wb,故選項(xiàng)B正確。線圈做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω=2πn=20πrad/s,從圖示位置起先計(jì)時(shí),電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e=Emcosωt=102cos20πt(V),t=516s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e=10V,此時(shí)磁通量的變更率eN=150Wb/s,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。求電功率應(yīng)用有效值,t=916二、非選擇題7.如圖所示,一個(gè)半徑為r的半圓形單匝線圈,以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速為n,ab的左側(cè)有垂直于紙面對(duì)里(與ab垂直)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。M和N是兩個(gè)集流環(huán),負(fù)載電阻為R,線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(jì),求:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值;(2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)14轉(zhuǎn)