2022年高中物理第章交变电流描述交流电的物理量学业分层测评教科版选修- .pdf

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1、1 8 描述交流电的物理量( 建议用时： 45 分钟) 学业达标 1( 多选 ) 关于交变电流的周期和频率，下列说法正确的是( ) A正弦式交变电流连续两次出现正向最大值的时间间隔等于周期B50 Hz 的交变电流，其周期等于0.05 s C频率为50 Hz 的交变电流， 1 s 内方向变化100 次D频率为50 Hz 的交变电流， 1 s 内方向变化50 次【解析】正弦式交变电流连续两次出现正向最大值的时间间隔等于一个周期，选项A正确； 50 Hz的交变电流，其周期等于0.02 s，选项 B错误；频率为50 Hz的交变电流，1 s内方向变化100 次，选项 C正确，选项D错误【答案】AC 2下

2、列说法错误的是( ) 【导学号： 31310087】A耐压值为300 V 的电容器两端可安全接到220 V 的交流电源上B交流电气设备上所标出的额定电压值和额定电流值均为有效值C计算交流电的电功、电功率及电热时电压、电流必须用交流电的有效值D没有特别说明时交流电的数值均指有效值【解析】有效值为 220 V的交流电电压的最大值为311 V， 高于电容器的耐压值300 V，选项 A错误；交流电气设备上所标出的额定电压值和额定电流值均为有效值，选项B正确；计算交流电的电功、电功率及电热时电压、电流必须用交流电的有效值，选项C正确；没有特别说明时交流电的数值均指有效值，选项D正确故选A. 【答案】A

3、3已知某交变电流变化规律是i20sin t A，当tT6时，电流的瞬时值为( ) A10 A B17.32 A C7.07 A D14.14 A 【解析】将 2T代入i20sin t得i20sin2Tt A，再将tT6代入，得i20sin2TT6A103 A 17.32 A 故 B正确【答案】B 4( 多选 ) 有一交变电流如图2-2-6 所示，则由此图像可知( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 图 2-2

4、-6【导学号： 31310088】A它的周期是0.8 s B它的峰值是4 A C它的有效值是22 A D它的频率是0.8 Hz 【解析】由图像可知，周期为0.8 s ，频率为1.25 Hz ，选项 A 正确， D 错误；峰值是 4 A，选项 B正确；因图示交流电不是正弦交流电，故有效值不是22 A ，选项 C错误【答案】AB 5(2016佛山高二期中) 如图 2-2-7所示，正弦交流电甲和方波交流电乙的峰值、频率完全相同， 把两电流分别输入完全相同的两个电阻中，经过相同的时间( 足够长 ) 后，两电阻中消耗的电能之比W甲W乙为( ) 图 2-2-7A12 B12 C11 D122 【解析】在一

5、个周期T内，正弦交流电在电阻中消耗的电能为W甲I22Rt，方波交流电在电阻中消耗的电能为W乙I2Rt，所以W甲W乙12，故 A正确【答案】A 6如图 2-2-8 所示，两个相同的定值电阻1、2 分别接在正弦交流电源和直流电源的两端，直流电压恒为U0. 当电阻 1、2 的通电时间分别为t和 2t时，两个电阻上产生的热量均为Q. 则该正弦交流电源电压的最大值是( ) 图 2-2-8名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3

6、【导学号： 31310089】A.2U0B2U0C.22U0D.12U0【解析】设两电阻的阻值均为R，正弦交流电源电压的最大值为Um，则QUm22Rt，QU20R2t，解得Um2U0，选项 B正确【答案】B 7( 多选 ) 如图 2-2-9所示，交流电压u311sin314t6V加在阻值为220 的电阻两端，则 ( ) 图 2-2-9A电压表的读数为311 V B电流表的读数为1.41 V C电流表的读数为1 A D2 s 内电阻产生的电热是440 J 【解析】电压表的读数为有效值，读数为3112V220 V，A错误；电流表的读数也为有效值，读数为220220 A1 A，B错误， C正确；电阻

7、上产生的电热为QI2Rt122202 J440 J ，D正确【答案】CD 8如图 2-2-10 所示，一小型发电机内有n100 匝的矩形线圈，线圈面积S0.10 m2，线圈电阻可忽略不计在外力作用下矩形线圈在B0.10 T 的匀强磁场中，以恒定的角速度100 rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，发电机线圈两端与R100 的电阻构成闭合回路，求：图 2-2-10名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 【导学

8、号： 31310090】(1) 线圈转动时产生感应电动势的最大值；(2) 从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90角的过程中通过电阻R横截面的电荷量【解析】(1) 线圈中感应电动势的最大值EmnBS3.14102 V. (2) 设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90角所用时间为t，线圈中的平均感应电动势EnBSt通过电阻R的平均电流IERnBSRt在 t时间内通过电阻横截面的电荷量QItnBSR1.0 102 C. 【答案】(1)3.14 102 V (2)1.0 102 C 能力提升 9( 多选)(2014 天津高考) 如图 2-2-11 甲所示， 在匀强磁场中， 一矩形金属线圈两次分别

9、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像如图乙中曲线a、b所示，则 ( ) 甲乙图 2-2-11A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】由交变电流的图像获得最大值、周期等信息， 结合交变电流的产生过程求解A由图像可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A正确B由图像可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为23，则转速之比为32，故 B错误C由图像可知曲线a的周期Ta4102 s ，则曲线a表示的交变电动势频率fa1Ta25 Hz，故 C正确D

10、交变电动势的最大值EmnBS，则曲线a，b表示的交变电动势的峰值之比为Ema名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 Embab32，即Emb23Ema10 V，故曲线b表示的交变电动势的有效值为E有102 V52 V，D错误【答案】AC 10. 实验室里的交流发电机可简化为如图2-2-12 所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转

11、25 圈，读出电压表的示数为10 V已知R10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是( ) 图 2-2-12【导学号： 31310091】A线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B从线圈经过中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为i2cos 50 t(A) C流过电阻R的电流每秒钟方向改变50 次D电阻R上的热功率等于20 W 【解析】电压表的示数是有效值，故电压最大值Um102 V图示位置与中性面垂直，此时产生的感应电流最大，故 A错；产生的最大电压Um2U102 V ，ImUmR2 A ，225 rad/s50 rad/s，从中性面开始计时的瞬时值表达式是iImsin t2sin 50t

12、(A) ，故 B错；交变电流在一个周期内方向改变2 次，因此流过电阻R的电流每秒钟方向改变50 次，故 C对；PU2R10 W，故 D错【答案】C 11一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为 0.36 ，磁感应强度B随时间t的变化关系如图2-2-13所示，则线框中感应电流的有效值为 ( ) 图 2-2-13A.2105A B.6105 A 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6

13、 C.22105 A D.322105 A 【解析】由图知 03 s 内：Bt2103T/s 为恒量，所以此段时间内I1E1RtRBtSR21033.6 1030.36 A2105A，同理 35 s 内电流I2( 3)10 5 A，方向与I1相反；由有效值定义得I21Rt1I22Rt2I2R(t1t2) ，所以I610 5A，故选 B. 【答案】B 12(2016江南十校联考) 在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度 匀速转动( 如图 2-2-14 甲所示 ) ，产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙所示

14、，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是( ) 甲乙图 2-2-14A从t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为零B从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为E0RrCt4时刻穿过线圈的磁通量变化率大小为E0Dt2时刻电阻R的发热功率为RE202Rr2【解析】由于磁通量是双向标量，在t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量不为零，所以为2BS，故 A错误；通过电阻的电荷量QnR总，所以t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量QnBSRr，故 B错误； 由于t4时刻产生的电动势最大，所以磁通量时间图像中，磁通量的斜率最大，即E0nK，所以KE0n，故 C错误；求功率时需用有效值，所

15、以EE02，所以电流IERr，R的发热功率为PRE202Rr2，故 D正确【答案】D 13 (2016福州高二检测) 如图 2-2-15 所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 线圈电阻为r，线圈平面与磁场方向垂直，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO为轴，以角速度匀速转动，以图示位置开始计时，求：图

16、2-2-15【导学号： 31310092】(1) 闭合电路中电流瞬时值的表达式；(2) 线圈从图示位置转过90的过程中电阻R上产生的热量；(3) 线圈从图示位置转过90的过程中电阻R上通过的电荷量；(4) 电阻R上的最大电压【解析】(1) 依题意，EmnBL22，ImEmRr，iImsin t所以inBL22Rrsin t. (2) 依题意，QI2RT4，IIm2，T2所以QRn2B2L416Rr2. (3)qIt，IERr，Ent所以qnRr，BL220 解得qnBL22Rr. (4)UmImR，解得UmnBL2R2Rr. 【答案】(1)inBL22Rrsin t(2)Rn2B2L416Rr2(3)nBL22Rr(4)nBL2R2Rr名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -