高二物理同步训练：5-2

学而思网校 1 高二物理同步训练试题解析高二物理同步训练试题解析 第第 5 章章 第第 2 节节 1 下面关于交变电流的说法中正确的是 A 交流电器设备上所标的电压值和电流值是交流的峰值 B 用交流电流表和电压表测定的数值是交流的瞬时值 C 给定的交流数值 在没有特别说明的情况下都是指有效值 D 跟交流有相同的热效应的直流数值是交流的有效值 答案 CD 2 如图所示 已知交流电源的电动势为 e 220sin100 tV 电 2 阻 R 2200 则电路中交流电流表和电压表的示数分别为 A 0 1 A 220 VB 0 1 A 220 V 222 C 0 1 A 220 VD 0 1 A 220 V 2 答案 D 3 一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动 产生的感应电动势为 e 220sin100 t V 则如下说法中正确的是 2 A 交流电的频率是 50 Hz B t 0 时线圈平面恰与中性面重合 C 如果发电机功率足够大 它可使 220 V 110 W 的灯泡正常发光 D 用交流电压表测量时它的读数为 220 V 2 答案 ABC 4 如图所示 正弦波和方波交变电流的最大值相等 周期也相等 现使它们通过完全 相同的电阻 则在相同的时间 远大于周期 内 两电阻发热之比 Q甲 Q乙等于 A 1 B 1 2 2 C 1 4 D 1 1 答案 B 解析 计算电阻发热 Q I2Rt 需用交流电的有效值 图甲的有效值为 I1 图乙的 Im 2 有效值为 I2 Im 所以代入可得 Q甲 Q乙 1 2 小结 正弦交变电流 如果是不完整的或不对称的 要注意找出一个周期来研究 对 于方波交变电流 要注意其间断性 同时还要注意正半轴与负半轴电流或电压的数值是否 学而思网校 2 相等 对应的时间是否相等 5 好多同学家里都有调光电灯 调速风扇 过去是用变压器来实现的 缺点是成本高 体积大 效率低 且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速 现在的调光灯 调速电风扇是 用可控硅电子元件来实现的 如图所示为经一双向可控硅调节后 加在电灯上的电压 即在正弦交流电的每个二分之一周期内 前 周期被截去 调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少 从而改 1 4 变电灯上的电压 那么现在电灯上的电压为 A B Um 2 Um 2 C D Um Um 2 22 答案 A 解析 由于交变电流的剩余部分为两个 的完整波形 则在 及 T T 时间内电压 1 4 T 4 T 2 3 4 有效值仍可按计算 故电灯在一个周期内产生的热量 Q 2 T 由有效值 Um 2 Um 2 2 R T 4 Um2 4R 的概念 Q T 得 U U2 R Um 2 6 电阻 R1 R2与交流电源按照图甲所示的方式连接 R1 10 R2 20 合上开关 S 后 通过电阻 R2的正弦交变电流 i 随时间 t 变化的情况如图乙所示 则 A 通过 R1的电流有效值是 1 2 VB R1两端的电压有效值是 6 V C 通过 R2的电流最大值是 1 2 AD R2两端的电压最大值是 6 V 22 答案 B 解析 R1与 R2串联 R1与 R2中的电流变化情况应相同 电流有效值 I1 I2 0 6 A 电流最大值 I1m I2m 0 6 A 2 电压有效值 U1 I1R1 6 V U2 I2R2 12 V 电压最大值 U1m U1 6 V 22 综上所述 B 项正确 学而思网校 3 7 如图所示 有矩形线圈面积为 S 匝数为 n 整个线圈内阻为 r 在匀强磁场 B 中绕 OO 轴以角速度 匀速转动 外电路电阻为 R 当线圈由图示位置转过 90 的过程中 下列 说法正确的是 A 磁通量的变化量为 nBS B 平均感应电动势为 e 2nBS C 电阻 R 所产生的焦耳热为 n2B2S2 4R D 通过电阻 R 的电量值为 Q nBS R r 答案 BD 解析 n n 2nBS Q t 求电阻 R 的焦耳热应代入 R 两 E t BS 2 E R r nBS R r 端的电压 故 C 错 小结 求电量一定要用平均值 公式 q N 等要熟记 R 注意 对于公式 q N R 在选择题 填空题中可直接使用 对计算题要进行推导后 方可使用 8 将硬导线中间一段折成不封闭的正方形 每边长为 l 它在磁感应强度为 B 方向如 图所示的匀强磁场中匀速转动 转速为 n 导线在 a b 两处通过电刷与外电路连接 外电 路接有额定功率为 P 的小灯泡并正常发光 电路中除小灯泡外其余部分的电阻不计 则小 灯泡的电阻应为 A B 2 l2nB 2 P 2 l2nB 2 P C D l2nB 2 2P l2nB 2 P 答案 B 解析 Em Bl2 2 n E P Em 2 E2 R 可得 R B 对 2 l2nB 2 P 9 正弦交变电源与电阻 R 交流电压表按照图甲所示的方式连接 R 10 交流电 压表的示数是 10 V 图乙是交变电源输出电压 u 随时间 t 变化的图象 则 学而思网校 4 A 通过 R 的电流 iR随时间 t 变化的规律是 iR cos100 t A 2 B 通过 R 的电流 iR随时间 t 变化的规律是 iR cos50 t A 2 C R 两端的电压 uR随时间 t 变化的规律是 uR 5cos100 t V 2 D R 两端的电压 uR随时间 t 变化的规律是 uR 5cos50 t V 2 答案 A 解析 由于电压表的示数为交流电压的有效值 而交流电源的电压最大值为 10 V 2 电流的最大值为 Um R A 则交流电流的瞬时值为 i cos100 t 故 A 正确 而 BCD 22 均错 10 如图是一交流发电机模型 单匝矩形线圈的面积为 S 匀强磁场 的磁感应强度为 B 线圈绕垂直于磁感线的转轴 O 以角速度 做匀速转 动 则下列说法中正确的是 A 线圈经过图示位置时 磁通量为最大值 m BS 磁通量的即时变化率为零 感 应电动势的即时值 e 0 B 由图示位置转过 90 时 0 磁通量的即时变化率最大 e Em B S C 由图示位置转过 30 时 BS e B S 3 2 1 2 D 由图示位置转过 角时 BSsin e B Ssin 答案 ABC 解析 当 S B 时 m BS e n 0 A 正确 当 B S 时 t 0 e Em nBS n 1 e BS B 对 当 30 时 BScos30 BS e Emsin30 B S C 正确 由图示转过 角时 3 2 1 2 BS BScos e BS sin D 错 小结 当矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动且以中性面为计时起点时 电 动势瞬时值表达式为 e NBS sin t 磁通量 BScos 11 如图所示 在皮带带动下 固定在发动机轴上的正方形线 圈以 50 rad s 的角速度匀速转动 线圈每边长 a 20 cm 匝数 n 10 匝 线圈总电阻 r 1 转动轴 OO 穿过线圈对边的中点 整个装置位于磁感应强度 B 1T 的匀强磁场中 线圈中产生的交 学而思网校 5 流电经集电环向 R 9 的电阻供电 求 1 交流电流表和电压表的示数 2 电源内的发热功率和电源的输出功率 解析 1 由题知感应电动势最大值 Em nBS 10 1 0 04 50 V 20V 则有效值 E Em 10 V 22 电流表示数 I E R r 10 9 1 A A 1 414A 22 电压表示数 U IR 9 V 12 76 V 2 2 电源内的发热功率 Pr I2r 2 1 W 2 W 2 电源的输出功率 P出 I2R 2 9 W 18 W 2 小结 题中两电表的示数均指有效值 本题为有效值 发电机 含内阻电源结合全电 路欧姆定律进行求解的一道综合题 注意 计算功率时一定要用有效值 本题为电磁感应现象 交变电流结合全电路欧姆 定律的问题 也是高考中考查的热点问题 12 交流发电机转子有 n 匝线圈 每匝线圈所围面积为 S 匀强磁场的磁感应强度为 B 匀速转动的角速度为 线圈内电阻为 r 外电路电阻为 R 当线圈由右图中实线位置匀 速转动 90 到达虚线位置过程中 求 1 通过 R 的电荷量 q 为多少 2 R 上产生的电热 QR为多少 3 外力做的功 W 为多少 答案 1 2 nBS R r n2B2S2 R 4 R r 2 3 n2B2S2 4 R r 解析 1 由电流的定义 计算电荷量应用平均电动势 q t 而 II E R r n t R r nBS t R r 所以 q nBS R r 2 求电热应用电流有效值 Em nBS E Em 2 nBS 2 所以 I E R r nBS 2 R r 学而思网校 6 t 2 2 QR I2R t 2R nBS 2 R r 2 n2B2S2 R 4 R r 2 3 根据能量守恒 外力做功的过程是机械能向电能转化的过程 电流通过电阻 又将 电能转化为内能 故 W Q EIt nBS 2 nBS 2 R r 2 n2B2S2 4 R r 13 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示 已知发电 机线圈内阻为 5 0 当外接一只电阻为 95 0 的灯泡 如图乙所示 则 A 电压表 V 的示数为 220 V B 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 W D 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24 2 J 答案 D 解析 由电动势的图象知 其最大值为 220V 故有效值为 220 V 电压表测量灯泡 2 两端电压 U 209 V A 错 交流电的周期 T 0 02 s 方向每秒钟改变 100 次 B 错 灯泡 消耗的功率 P I2R 2 95 W 459 8 W C 错 发电机内阻每秒产生的热量 220 95 5 Q I2rt 2 5 1 J 24 2 J D 对 220 95 5 14 如图是某种正弦式交变电压