2019_2020学年高中物理第五章交变电流2描述交变电流的物理量练习含解析新人教版选修3.doc

描述交变电流的物理量A组素养达标1某交变电压为u 6sin 100t V，则()A用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为2 sB把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光C把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡将烧毁D耐压6 V的电容器可以直接用在此电源上解析：由表达式可知电压的最大值是6 V，角速度是100 rad/s，所以电压的有效值是6 V，周期是0.02 s，所以B正确，A、C、D错答案：B2一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当t时，线圈中感应电动势的瞬时值为3 V，则此交变电流电动势的有效值为()A2 VB3 VC2 V D. V解析：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，从中性面开始计时，产生正弦式交变电流，其表达式为eEmsin t.当t时，根据题意得，3 VEmsin()，解得Em2 V，故交变电流电动势的有效值为E V，D正确答案：D3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，两电阻发热之比等于()A. B.C. D.解析：计算电阻发热QI2Rt需用交流电的有效值，图甲的有效值为I1，图乙的有效值为I2Im，所以代入可得，B正确答案：B4如甲图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如乙图所示此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为()A110 V B156 VC220 V D311 V解析：由图象可知该交变电流的周期T2102 s，可分两段00.01 s和0.010.02 s，根据有效值的定义可得0T，U156 V，故选B.答案：B5如图甲所示，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象如图乙中曲线a、b所示，则()A两次t0时刻线圈平面均与中性面垂直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 V解析：线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A错误；转速之比等于周期的反比，故该比值为32，B错误；频率为周期的倒数，a的周期为0.04 s，频率为25 Hz，C正确；正弦式交变电流的电动势的有效值为E，已知Ea V，且ba，故可知Eb V5 V，D错误答案：C6一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 ，外接一只电阻为95 的灯泡，如图乙所示，则()A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 J解析：由题图甲可知发电机的电动势的有效值E220 V，周期为2102s，电流在一个周期内改变两次方向，所以电流在每秒内改变100次方向，B错误；由I知I A2.2 A，所以灯泡两端的电压UIR2.295 V209 V，A错误；灯泡的实际功率为PI2R2.2295 W459.8 W，C错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QI2rt2.2251 J24.2 J，D正确答案：D7.如图所示电路，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(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u20sin(100t) V，则加在R2上的电压有效值为()A10 V B20 VC15 V D5 V解析：由二极管的单向导电性可知，若二极管导通，加在R2上的电压波形为半个周期，最大值为20 V，若二极管截止，R1、R2串联，则R2上的电压半个周期最大值为10 V由有效值的定义可得加在R2上的电压有效值为5 V，选项D正确答案：D8(多选)如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直磁场方向的ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R.t0时刻线圈平面与纸面重合则()At时刻线圈中电流的瞬时值表达式为icos tB线圈中电流的有效值为IC线圈中电流的有效值为ID线圈消耗的电功率为P解析：回路中感应电动势的最大值EmBS，电流的最大值Im，t0时刻线圈位于中性面，故电流的瞬时值表达式isin t.线圈中电流的有效值I，PI2R，故A、B错误，C、D正确答案：CDB组素养提升9(多选)如图所示，交流发电机的矩形线圈边长abcd0.4 m，adbc0.2 m，线圈匝数N100匝，电阻r1 ，线圈在磁感应强度B0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以100 rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R9 ，从图示时刻开始计时，则()A电动势瞬时值表达式为e160sin(100t) VBt0时线圈中磁通量变化率最大Ct s时刻线圈中感应电动势最大D交变电流的有效值是8 A解析：电动势的瞬时值eNBScos t1000.20.40.2100cos(100t) V160cos(100t) V，A错误；图示时刻即t0时，0，但最大，B正确；t s时，eEm，C正确；交变电流的有效值是I8 A，D正确答案：BCD10(多选)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N在t0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TC在t时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等解析：本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电动势，故A项错误；两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同，B项正确；在t时，两导线框切割磁感线的导线长度相同，且切割速度大小相等，故产生的感应电动势相等，均为EBR2，C项正确；两导线框中感应电流随时间变化的图象如图所示，故两导线框中感应电流的有效值不相等，D项错误答案：BC11.如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 ，外接电阻R为9 ，匀强磁场的磁感应强度为B T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过 s时电动势的瞬时值；(3)电路中，电压表和电流表的示数；(4)从中性面开始计时，经 s通过电阻R的电荷量解析：(1)eEmsin tNBS2fsin(2ft)1000.052sin(2t) V50sin(10t) V.(2)当t s时e50sin(10) V43.3 V.(3)电动势的有效值为E V35.4 V，电流表示数I A3.54 A.电压表示数UIR3.549 V31.86 V.(4) s内线圈转过的角度t2，该过程，BSBScos BS，由，得q C C.答案：(1)e50sin(10t) V(2)43.3 V(3)31.86 V3.54 A(4) CC组学霸冲刺12有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图甲所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用图甲中，线圈的匝数为n，ab长度为L1，bc长度为L2.图乙是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90.某次测试时，外力使线圈以角速度逆时针匀速转动，电刷M端和N端接电流传感器，电流传感器记录的it图象如图丙所示(I为已知量)，取ab边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻t0.不计线圈转动轴处的摩擦(1)求线圈在图乙所示位置时，产生电动势E的大小，并指明电刷M和N哪个接电源正极(2)求闭合电路的总电阻R和外力做功的平均功率P.(3)为了能够获得更多的电能，依据所学的物理知识，请你提出改进该装置的三条建议解析：(1)有两个边在均匀辐射磁场