（新教材適用）高中物理第3章交變電流2交變電流的描述課后習(xí)題新人教版選擇性

2.交變電流的描述課后訓(xùn)練鞏固提升一、基礎(chǔ)鞏固1.(多選)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)為e=50sin100πt(V),對(duì)此電動(dòng)勢(shì),下列表述正確的是()A.最大值是502V B.頻率是100HzC.有效值是252V D.周期是0.02s答案:CD解析:由交流電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式可知,電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=50V,有效值為E=Em2=252V,周期T=2πω=0.02s,頻率2.(多選)有一交變電流如圖所示,則由此圖像可知()A.它的周期是0.8sB.它的峰值是4AC.它的有效值是22AD.它的頻率是0.8Hz答案:AB解析:由題圖可知,周期為0.8s,頻率為1.25Hz,選項(xiàng)A正確,D錯(cuò)誤;峰值是4A,選項(xiàng)B正確;因圖示交變電流不是正弦式交變電流,故有效值不是22A,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。3.下圖是某種正弦式交流電壓的圖像,由圖可確定該電壓的()A.周期是0.01sB.最大值是220VC.有效值是220VD.表達(dá)式為u=220sin100πt(V)答案:C解析:由題圖可知,該交流電壓的周期為0.02s,最大值為311V,而有效值U=Um2=該正弦式交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=Umsinωt=311sin2π0.311sin100πt(V),故D錯(cuò)誤。4.在阻值為70Ω的電阻中通以正弦式交變電流,測(cè)得在10min內(nèi)放出的熱量為2.1×104J,則此交變電流的最大值為()A.0.24A B.0.5A C.0.707A D.1A答案:D解析:根據(jù)Q=I2Rt得I=12A,所以Im=2I=5.(多選)一正弦式交變電流的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示,由圖可知()A.該交變電流的電壓的最大值為202VB.該交變電流的電壓的有效值為102VC.若將該交變電流電壓加在阻值R=10Ω的電阻兩端,則電阻消耗的功率為20WD.若將該交變電流電壓加在阻值R=10Ω的電阻兩端,則電阻消耗的功率為40W答案:BC解析:由題圖可知,交變電流的電壓的最大值為20V,故A錯(cuò)誤;交變電流的電壓的有效值為U=Um2=202V=102V,故B正確;功率6.在如圖所示電路中,A是熔斷電流I0=2A的保險(xiǎn)絲,R是可變電阻,S是交流電源。交流電源的內(nèi)阻不計(jì),其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是e=2202sin314t(V)。為了不使保險(xiǎn)絲熔斷,可變電阻的阻值應(yīng)該大于()A.1102Ω B.110ΩC.220Ω D.2202Ω答案:B解析:U=220V,Rmin=UI0=7.如圖所示,線圈的面積是0.1m2,共50匝,線圈電阻為r=1Ω,外接電阻R=9Ω,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2π(1)若從中性面開始計(jì)時(shí),寫出線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)電路中電壓表示數(shù)是多少?答案:(1)e=100sin10πt(V)(2)452V解析:(1)若從中性面開始計(jì)時(shí),線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsinωt其中ω=2πn=10πrad/s,Em=NBSω=50×2π×0.1×10πV=故線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=100sin10πt(V)。(2)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E=Em2=50電壓表的示數(shù)為U=IR=ER+rR=二、能力提升1.如圖所示,單匝線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示。線圈內(nèi)阻為0.5Ω,外接燈泡的電阻為9.5Ω,則()A.電壓表的示數(shù)為6VB.電流方向每秒改變50次C.若線圈從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí),電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e=62sin100πt(V)D.在t=0.01s的時(shí)刻,穿過線圈的磁通量為32答案:D解析:根據(jù)題圖乙可知,線圈產(chǎn)生的交變電流的電壓的有效值為E=Em2=622V=6V,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知U=ER+rR=69.5+0.5×9.5V=5.7V,故A錯(cuò)誤;交變電流的周期T=0.02s,電流方向每秒改變的次數(shù)為n=10.02×2=100,故B錯(cuò)誤;若線圈從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí),電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e=62cos100π2.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為l、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()A.Bl2ωC.2Bl2答案:D解析:交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)得出的,線框轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T,而線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周只有T4的時(shí)間內(nèi)有感應(yīng)電流,則有Blωl2R2R·T4=I3.右圖為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R=10Ω連接,t=0時(shí)線圈以T=0.02s的周期從圖中位置開始轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)理想交流電壓表示數(shù)為10V。則 ()A.電阻R上的電功率為20WB.R兩端的電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律是u=102cos100πt(V)C.0.02s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零D.通過R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i=2cos50πt(A)答案:B解析:電阻R消耗的功率為P=U2R=10210W=10W,故A錯(cuò)誤;R兩端電壓的最大值為Um=2U=102V,由題可知,周期為T=0.02s,角速度ω=2πT=100πrad/s,故R兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u=102cos100πt(V),故B正確;0.02s時(shí)磁通量的變化率最大,此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,故C錯(cuò)誤;Im=UmR=10210A4.(多選)如圖所示,邊長(zhǎng)為l的正方形單匝線圈abcd,其電阻為r,外電路的電阻為R,ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線O'O恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。若線圈從圖示位置開始以角速度ω繞軸O'O勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則以下判斷正確的是()A.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,為Em=Bl2ωB.閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=12Bl2ωsinωC.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中,流過電阻R的電荷量為q=2D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=π答案:BD解析:圖示位置,線圈中通過的磁通量最大,但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A錯(cuò)誤;線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=12Bl2ω,故對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=12Bl2ωsinωt,B正確;由q=ΔΦR+r可得線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中,流過電阻R的電荷量q=Bl2R5.如圖所示,線圈abcd的面積是0.05m2,共100匝,線圈電阻為1Ω,外接電阻R=9Ω,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1π(1)電路中交流電壓表和交流電流表的示數(shù);(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電阻R的電荷量。答案:(1)31.82V3.54A(2)0.16C解析:(1)Em=NBSω=100×1π×0.05×2π×300=50VE=Em2=252V=35電流表示數(shù)I=ER+r=5電壓表示數(shù)U=IR=4522V=31(2)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,有E=NΔ又因?yàn)镮q=IΔt聯(lián)立得q=NΔΦR+6.右圖為演示用的手搖發(fā)電機(jī)模型,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,線圈匝數(shù)N=50,每匝線圈面積0.48m2,轉(zhuǎn)速150r/min,從圖示位置開始計(jì)時(shí),使線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(1)寫出交流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式。(2)畫出et圖線。答案:(1)e=188sin5πt(V)(2)見解析圖解析:(1)從線圈平面經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí),則線圈在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過角度ωt,于是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e=Emsinωt,其中Em=NBSω由題意知N=50,B=0.5