教科版选修32 描述交流电的物理量 作业.doc

课时分层作业(八)基础达标练(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1(多选)关于交变电流的周期和频率，下列说法正确的是() a正弦式交变电流连续两次出现正向最大值的时间间隔等于一个周期b50 hz的交变电流，其周期等于0.05 sc频率为50 hz的交变电流，1 s内方向变化100次d频率为50 hz的交变电流，1 s内方向变化50次ac正弦式交变电流连续两次出现正向最大值的时间间隔等于一个周期，选项a正确；50 hz的交变电流，其周期等于0.02 s，选项b错误；频率为50 hz的交变电流，1 s内方向变化100次，选项c正确，选项d错误2下列说法错误的是()a耐压值为300 v的电容器两端可安全接到220 v的交流电源上b交流电气设备上所标出的额定电压值和额定电流值均为有效值c计算交流电的电功、电功率及电热时电压、电流必须用交流电的有效值d没有特别说明时交流电的数值均指有效值a有效值为220 v的交流电电压的最大值为311 v，高于电容器的耐压值300 v，选项a错误；交流电气设备上所标出的额定电压值和额定电流值均为有效值，选项b正确；计算交流电的电功、电功率及电热时电压、电流必须用交流电的有效值，选项c正确；没有特别说明时交流电的数值均指有效值，选项d正确故选a.3如图2210所示，正弦交流电甲和方波交流电乙的峰值、频率完全相同，把两电流分别输入完全相同的两个电阻中，经过相同的时间(足够长)后，两电阻中消耗的电能之比w甲w乙为() 【导学号：24622066】图2210a12 b1c11 d12a在一个周期t内，正弦交流电在电阻中消耗的电能为w甲rt，方波交流电在电阻中消耗的电能为w乙i2rt，所以w甲w乙12，故a正确4.如图2211所示，两个相同的定值电阻1、2分别接在正弦交流电源和直流电源的两端，直流电压恒为u0.当电阻1、2的通电时间分别为t和2t时，两个电阻上产生的热量均为q.则该正弦交流电源电压的最大值是()图2211a.u0 b2u0c.u0 d.u0b设两电阻的阻值均为r，正弦交流电源电压的最大值为um，则qt，q2t，解得um2u0，选项b正确5在图2212所示电路中，a是熔断电流i02 a的保险丝，r是可变电阻交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e220sin 314t v为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于()图2212a110 b110 c220 d220 b由e220sin 314t v可知，em220 v，故e220 v，又r0，故u220 v，根据欧姆定律可得可变电阻的最小阻值为110 ，选项b正确6在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图2213甲所示产生的交变电动势的图像如图2213乙所示，则 ()甲乙图2213at0.005 s时线框的磁通量变化率为零 bt0.01 s时线框平面与中性面重合c线框产生的交变电动势有效值为311 vd线框产生的交变电动势频率为100 hzb由et图像知，t0.005 s时磁通量的变化率最大，a项错误；t0.01 s时的电动势为零，此时磁通量的变化率为零，磁通量最大，线框与中性面重合，b项正确；交变电动势的有效值为e v，c项错误；电动势的频率为f50 hz，d项错误二、非选择题(14分)7如图2214所示，一小型发电机内有n100匝的矩形线圈，线圈面积s0.10 m2，线圈电阻可忽略不计在外力作用下矩形线圈在b0.10 t的匀强磁场中，以恒定的角速度100 rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴oo匀速转动，发电机线圈两端与r100 的电阻构成闭合回路，求：图2214(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90角的过程中通过电阻r横截面的电荷量【解析】(1)线圈中感应电动势的最大值emnbs3.14102 v.(2)设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90角所用时间为t，线圈中的平均感应电动势n通过电阻r的平均电流在t时间内通过电阻横截面的电荷量qt1.0102 c.【答案】(1)3.14102 v(2)1.0102 c能力提升练(时间：25分钟分值：50分)一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像，如图2215甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 ，外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图2215乙所示，则 ()甲乙图2215a电压表的示数为220 vb电路中的电流方向每秒钟改变50次c灯泡实际消耗的功率为484 wd发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 jd电动势的有效值为e em220 v，所以电流的有效值为i a2.2 a，所以电压表示数应为u2.295 v209 v，a项错误；交流电的频率为f50 hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，b项错误；灯泡实际消耗的功率为p灯i2r2.2295.0 w459.8 w，故c项错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为qi2rt2.225.01 j24.2 j，d项正确2(多选)如图2216甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图2216乙中曲线a、b所示，则()甲乙图2216a两次t0时刻线圈平面均与中性面重合b曲线a、b对应的线圈转速之比为23c曲线a表示的交变电动势频率为25 hzd曲线b表示的交变电动势有效值为10 vac由交变电流的图像获得最大值、周期等信息，结合交变电流的产生过程求解由图像可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故a正确；由图像可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为23，则转速之比为32，故b错误；由图像可知曲线a的周期ta4102 s，则曲线a表示的交变电动势频率fa25 hz，故c正确；交变电动势的最大值emnbs，则曲线a，b表示的交变电动势的峰值之比为emaembab32，即embema10 v，故曲线b表示的交变电动势的有效值为e有 v5 v，d错误3.实验室里的交流发电机可简化为如图2217所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的oo轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻r和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 v已知r10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是() 【导学号：24622067】图2217a线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零b从线圈经过中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为icos 50t(a)c流过电阻r的电流每秒钟方向改变50次d电阻r上的热功率等于20 wc电压表的示数是有效值，故电压最大值um10 v图示位置与中性面垂直，此时产生的感应电流最大，故a错；产生的最大电压umu10 v，im a，225 rad/s50 rad/s，从中性面开始计时的瞬时值表达式是iimsin tsin 50t(a)，故b错；交变电流在一个周期内方向改变2次，因此流过电阻r的电流每秒钟方向改变50次，故c对；p10 w，故d错4.如图2218所示电路，电阻r1与电阻r2阻值相同，都为r，和r1并联的d为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在a、b间加一正弦交流电压u20sin 100t v，则加在r2上的电压有效值为()图2218a10 v b20 vc15 v d5 vd由u20sin 100t v可知，电压的有效值为20 v在一个周期t内，当二极管导通时，r2上的电压有效值为u120 v；当二极管不导通时，r2上的电压有效值为u210 v根据有效值的概念可得t，解得u5 v，选项d正确二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(13分)如图2219所示，矩形线框的匝数n250 匝，ab12 cm，ad10 cm，线框置于b t的匀强磁场中并绕垂直于磁场的轴以120 r/min匀速转动线框通过滑环与外电路相连，外电路接有r12 的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12 v的氖泡l.求：图2219(1)当k接e时，电流表的读数为多少？r的热功率为多大？10 min内外力对线框做的功为多少？(2)当k接f时，氖泡闪光的频率为多大？通电10 min，氖泡发光的总时间为多少？(线框电阻不计)【解析】(1)当k接e时，电流表的读数为i a a1.4 ar的热功率pi2r()212 w24 w外力做的功都转化为r上的热量，故wpt241060 j1.44104 j.(2)当k接f时，取从中性面开始计时，产生的感应电动势为enbssin t24sin 4t根据正弦曲线的变化规律，可知在交变电流的一个周期t内，氖泡发光2次，每次发光的时间为.由于t s，故氖泡闪光的频率为4次通电10 min，氖泡发光的总时间为t1060(4) s400 s.【答案】(1)1.4 a24 w1.44104 j(2)4次400 s6(13分)如图2220甲，电阻为r2 的金属线圈与一平行粗糙轨道相连并固定在水平面内，轨道间距为d 0.5 m，虚线右侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b10.1 t，磁场内外分别静置垂直于导轨的金属棒p和q，其质量m1m2 0.02 kg，电阻r1r2 2 .t0时起对左侧圆形线圈区域施加一个垂直于纸面的交变磁场b2，使得线圈中产生如图2220乙所示的正弦交变电流(从m端流出时为电流正方向)，整个过程两根金属棒都没有滑动，不考虑p和q电流产生的磁场以及导轨电阻重力加速度g取10 m/s2.甲乙图2220(1)若第1 s内线圈区域的磁场b2正在减弱，则其方向应是垂直纸面向里还是向外？(2)假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属棒与导轨间的滑动摩擦因数至少应是多少？(3)求前4 s内回路产生的总焦耳热【解析】(1)第1 s内线圈区域的磁场b2正在减弱，由图乙知：线圈中电流