新教材2023-2024学年高中物理第3章交变电流分层作业17交变电流的产生及描述新人教版选择性必修第二册

第三章分层作业17交变电流的产生及描述A级必备知识基础练1.某正弦式交变电流i随时间t变化的图像如图所示。由图可知()A.电流的最大值为10AB.电流的有效值为10AC.该交变电流的周期为0.03sD.该交变电流的频率为0.02Hz2.如图所示电路中,电源电压u=311sin100πt(V),A、B间接有“220V440W”的电暖宝、“220V220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是()A.交流电压表的示数为311VB.电路要正常工作,保险丝的额定电流不能小于32AC.电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D.1min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104J3.(2023辽宁高二期中)一个匝数为100、电阻为0.5Ω的闭合线圈处于某一磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,从某时刻起穿过线圈的磁通量按如图所示规律变化。则线圈中产生的交变电流的有效值为()A.52A B.25AC.6A D.5A4.(多选)如图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中甲电压按正弦规律变化。下列说法正确的是()A.甲表示交变电流,乙表示直流电B.两种电压的有效值相等C.甲电压的瞬时值表达式为u=311sin100πt(V)D.甲交变电流的有效值比乙交变电流的有效值大5.如图所示电路,电阻R1与电阻R2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间加一正弦式交变电流u=202sin100πt(V),则加在R2上的电压有效值为()A.10V B.20VC.15V D.510VB级关键能力提升练6.(2023浙江台州高二期中)手摇式发电机是实验室中常用的演示工具,如图甲所示,它可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S,匝数为n,线圈总电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动,产生的交变电流通过E、F与外电路连接,外电路灯泡的电阻为R,电压表为理想交流电压表。在线圈由平行于磁场方向的位置转过90°的过程中,下列说法正确的是()A.电压表的示数为nBSωRB.通过灯泡的电荷量为nC.灯泡中产生的焦耳热为nD.流过线圈的电流的平均值为nBSω7.图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,线圈的匝数n=100,电阻r=10Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90Ω,与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按如图乙所示正弦规律变化。求:(1)交流发电机产生的电动势最大值。(2)电动势的瞬时值表达式。(3)线圈转过130s(4)电路中交流电压表的示数。8.如图甲所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n=100,电阻r=1.0Ω,所围成矩形的面积S=0.040m2,小灯泡的电阻R=9.0Ω,磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nBmS2πTcos2πTt,其中Bm为磁感应强度的最大值,T(1)线圈中产生感应电动势的最大值;(2)小灯泡消耗的电功率;(3)在磁感应强度变化的0~T4的时间内,

分层作业17交变电流的产生及描述1.B由题图知此交变电流的最大值为102A,则有效值为I=1022A=10A;周期为0.02s,则频率为f=1T2.D由u=311sin100πt(V)可知,交变电压的有效值为220V,故交流电压表的示数为220V,选项A错误;两用电器的额定功率之和为660W,根据P=UI可知,保险丝的额定电流应不小于3A,选项B错误;因抽油烟机220W包括热功率及机械功率,故电暖宝发热功率比抽油烟机发热功率的2倍还要多,选项C错误;根据W=Pt可得1min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104J,选项D正确。3.B由题图可知,0~1s内线圈中产生的感应电动势E1=nΔΦ1Δt1=100×0.011V=1V,1~1.2s内线圈中产生的感应电动势E2=nΔΦ2Δt2=100×0.010.2V=5V,由电流的热效应有E12RΔt1+E22RΔ4.CD题图中两交变电流的大小和方向都随时间变化,在t轴的上方为正,下方为负,A错。有效值E=Em2只对正弦式交变电流适用,将两个图像叠放在一起,可以看出两个交变电流的最大值相等,甲对应的有效值大,所以B错,D对。由题图甲可知5.D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202V,若二极管截止,R1、R2串联,则R2上的电压半个周期最大值为102V。由有效值的定义可得加在R2上的电压有效值为510V,选项D正确。6.C线圈转动产生的感应电动势的最大值为Em=nBSω,线圈由平行于磁场方向位置转过90°,经过14个周期,则此段时间内电动势有效值为E=Em2,所以电流有效值为I=ER+r=Em2(R+r)=nBSω2(R+r),电压表示数为U=IR=nBSωR2(R+r),故A错误;通过灯泡的电荷量为q=n7.答案(1)62.8V(2)e=62.8cos10πt(V)(3)31.4V(4)40V解析(1)交流发电机产生电动势的最大值Em=nBSω,而Φm=BS,ω=2πT,所以Em由Φ-t图线可知,Φm=2.0×10-2Wb,T=0.2s,所以Em=20πV=62.8V。(2)线圈转动的角速度ω=2πT=2π0.2rad/s=10πrad/s,由于从垂直中性面位置开始计时,所以感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcosω(3)当线圈转过130s时,e=62.8cos10π×130(V)=(4)电动势的有效值E=Em2=102πV,U=RR+rE=90100×102πV=98.答案(1)8V(2)2.88W(3)4.0×10-3C解析(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同,所以由图像可知,线圈中产生交变电流的周期为T=3.14×10-2s。所以线圈中感应电动势的最大值为Em=nBmSω=nBmS·2πT=100×1×10-2×0.040×2×3(2)根据闭合