2018-2019学年高中物理选修3-2课时分层作业8 描述交变电流的物理量184410.pdf

欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！1 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)1下列提到的交流电，不是指有效值的是()A交流电压表的读数 B保险丝熔断电流 C电容器击穿电压 D220 V 交流电压【解析】电容器击穿电压指电容器两端能承受的电压的最大值【答案】C 2下列关于交变电流的说法正确的是()A若交变电流的峰值为5 A，则它的最小值为5 A B用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动 C 我国工农业生产和生活用的交变电流频率为 50 Hz，故电流方向每秒改变 100次 D正弦交变电流 i20sin 10t(A)的峰值为 20 A，频率为 100 Hz【解析】电流的负值表示电流方向与规定正方向相反，不表示大小，A 项错误；交流电流表测交变电流时，指针不会来回摆动，B 项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流，周期为 0.02 s，交流电方向一个周期改变两次，所以每秒改变100 次，C 项正确；由 2f，得正弦交变电流 i20sin 10t(A)的频率为 5 Hz，D 项错误【答案】C 3(多选)如图 5-2-8 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()【导学号：57272101】欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！2 甲 乙 图 5-2-8 A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 23 C曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz D曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V【解析】由题图乙知 t0 时两次转动产生的瞬时电动势都等于零，故 A 正确；由题图乙知两次转动所产生的交变电动势的周期之比 TaTb23，再由周期与转速的关系 n1T得 nanb32，故 B 错误；因 Ta4102 s，故 fa1Ta25 Hz，C 正确；因 Ema15 V，而 EmNBS2NBST，故 EmbTaTbEma10 V，EbEmb25 2 V，D 错误【答案】AC 4如图 5-2-9 所示为一交变电流的 i-t 图象，则此交变电流的有效值为()图 5-2-9 A5 5 A B5 2 A C10 A D2.5 10 A【解析】对于正弦式交变电流可直接应用最大值为有效值的 2倍这一规律，将此交变电流分为前后两部分正弦式交流，可直接得到这两部分正弦式交变电流的有效值，分别为 I12.5 2 A 和 I27.5 2 A，分别取一个周期 T 中的前 0.01 s和后 0.01 s 计算产生的电热 QI21R0.01 JI22R0.01 J，再利用有效值的定义得 QI2R0.02 J，解得 I2.5 10 A.【答案】D 5(多选)有一个电子元器件，当其两端电压高于 100 V 时导电，等于或低于 100 V 时不导电，若把这个电子元器件接到 100 V、50 Hz 的正弦交变电压上，这个欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！3 电子元器件将()A不导电 B每秒导电 50 次 C每秒导电 100 次 D每秒电流方向改变100 次【解析】电源电压 100 V 为有效值，则电源电压的最大值为 100 2 V，在每个周期的 0T2内，有一段时间加在电子元器件上的电压大于 100 V，电子元件导电，在每个周期的T2T 内，有一段时间加在电子元器件上的电压大于 100 V，电子元件导电，即一个周期电子元件导电两次，而每秒有 50 个周期，故每秒导电100 次，A、B 错误，C 正确；每秒有 50 个周期，每个周期内电流方向改变两次，故每秒电流方向改变 100 次，D 正确【答案】CD 6如图 5-2-10 甲所示，调节台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的现将某无级调光台灯接在 220 V 的正弦式交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是()甲 乙 图 5-2-10 A220 V B156 V C110 V D78 V【解析】由题图可知，该电流不是正弦式交变电流，但每次通电是14T 的正弦交变电流，其最大值与有效值的关系是 UUm2，由U2RTUm22RT2，解得 U110 2 V156 V，故 B 正确【答案】B 二、非选择题(14 分)欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！4 7如图 5-2-11 所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动，磁场方向与转动轴垂直已知线圈匝数 n400，电阻 r0.1，长 L10.05 m，宽 L20.04 m，角速度 100 rad/s，磁场的磁感应强度 B0.25 T线圈两端外接电阻R9.9 的用电器和一个交流电流表(内阻不计)，求：图 5-2-11(1)线圈中产生的最大感应电动势；(2)电流表的读数；(3)电阻上消耗的电功率【解析】(1)EmnBS，代入数据得 Em4000.250.050.04100 V20 V.(2)ImEmRr，代入数据得 Im209.90.1 A2 A.因为是正弦式交变电流，所以电流表读数即有效值 IIm2 2 A1.41 A.(3)PI2R(2)29.9 W19.8 W.【答案】(1)20 V(2)1.41 A(3)19.8 W 能力提升练(时间：25 分钟 分值：50 分)一、选择题(本题共 6 小题，每小题 6 分)1如图 5-2-12 所示，实验室中有一台手摇交流发电机，内阻 r1.0，外接 R9.0 的电阻闭合开关 S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势 e10 2sin 10t(V)，则()【导学号：57272102】欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！5 图 5-2-12 A该交变电流的频率为 10 Hz B该电动势的有效值为 10 2 V C外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 W D电路中理想交流电流表的示数为 1.0 A【解析】由产生的电动势可知，该交变电流的频率为 5 Hz，选项 A 错误；该电动势的有效值为 E10 V，选项 B 错误；电路中交流电流表的示数为电流的有效值，为 IERr1.0 A，选项 D 正确；外接电阻 R 所消耗的电功率为 PI2R9 W，选项 C 错误【答案】D 2一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 t112T 时，线圈中感应电动势的瞬时值为 2 V，则此交变电流的有效值为()A2 2 V B2 V C.2 V D.22 V【解析】先用代入法求出感应电动势的最大值：由 eEm sin t 得 2 VEmsin 2TT12，由此得 Em4 V，因此有效值为 2 2 V，选项 A 正确【答案】A 3 匝数为 100 的线圈通有如图 5-2-13 所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻 r0.02，则在 010 s 内线圈产生的焦耳热为()图 5-2-13 A80 J B85 J 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！6 C90 J D125 J【解析】由交变电流的有效值定义知32 A2RT2(2 A)2RT2I2RT，该交变电流的有效值 I172 A，线圈的总电阻 R总1000.02 2，由 QI2R总t得 Q85 J，选项 B 正确【答案】B 4如图 5-2-14 所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝纯电阻矩形线圈的周期为T，转轴 O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为 2.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1 A下列说法正确的是()图 5-2-14 A线圈消耗的电功率为 1 W B线圈中感应电流的有效值为 2 A C任意时刻线圈中的感应电动势为 e2 2cos 2Tt(V)D任意时刻穿过线圈的磁通量为 2Tsin 2T t(Wb)【解析】从垂直中性面开始其瞬时表达式为 iImcos，则电流的最大值 Im1 Acos 602 A；线圈消耗的电功率 PI2r22Im2r4 W，选项 A 错误；有效值IIm2 2 A，选项 B 错误；感应电动势的最大值 EmImr22 V4 V，任意时刻线圈中的感应电动势 eEmcos 2Tt4cos 2Tt(V)，选项 C 错误；任意时刻穿过线圈的磁通量 BSsin 2Tt，根据公式 EmNBS 得 BSEmN，2Tsin 2Tt(Wb)，选项 D 正确【答案】D 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！7 5(多选)如图 5-2-15 是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定()【导学号：57272103】图 5-2-15 A此交变电流的频率为 5 Hz B该交变电流的电压瞬时值的表达式为 u12sin 10t(V)C将标有“12 V 3 W”的灯泡接在此交流电源上，灯泡可以正常发光 D图象上对应的 0.1 s 时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面【解析】由题图象可知，交变电流的周期 T0.2 s，交变电压的最大值 Um12 V，所以此交变电流的频率 f1T5 Hz，角速度 2T10 rad/s，交变电压瞬时值的表达式 uUmsin t12sin 10t(V)，选项 A、B 均正确；标有“12 V 3 W”的灯泡正常发光时其两端电压的有效值为 12 V，而交变电压有效值 UUm26 2 V，所以灯泡不能正常发光，选项 C 错误；题图象上对应的 0.1 s 时刻，交变电压瞬时值为零，穿过发电机中的线圈的磁通量最大，发电机中的线圈刚好转至中性面，选项D 正确【答案】ABD 6如图 5-2-16 所示电路中，电源电压 u311sin 100t V，A、B 间接有“220 V 440 W”的电暖宝、“220 V 220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝下列说法正确的是()图 5-2-16 A交流电压表的示数为 311 V B电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于 3 2 A C电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！8 D1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104 J【解析】由 u311sin 100t(V)可知，交变电压的有效值为 220 V，故交流电压表的示数为 220 V，选项 A 错误；由两用电器的额定功率为 660 W，根据 PUI 可知，保险丝的额定电流应不小于 3 A，选项B 错误；因抽油烟机 220 W 包括热功率及机械功率，故电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍还要多，选项 C 错误；根据 WPt 可得 1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104 J，选项 D正确【答案】D 二、非选择题(14 分)7如图 5-2-17 所示，在匀强磁场中有一个内阻 r3、面积 S0.02 m2的半圆形导线框可绕 OO轴旋转已知匀强磁场的磁感应强度 B5 2 T若线框以100 rad/s 的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V 12 W”的小灯泡供电，则：图 5-2-17(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)从图示位置开始，线框转过 90的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？【解析】(1)线框转动时产生感应电动势的最大值 EmBS10 2 V，则感应电动势的瞬时值表达式 eEmcost10 2cos 100t(V)(2)线框转过 90的过程中，产生的平均电动势 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！9 E t2BS，灯泡电阻 RU20P03，故流过的电荷量 qERr14TBSRr260 C；与线框转动的快慢无关(3)线框产生的电动势的有效值 EEm210 V，灯泡两端电压 UERrR5 V6 V，故灯泡不能正常发光，其实际功率 PU2R253 W.【答案】(1)e10 2cos 100t V(2)260 C 无关(3)不能 253 W