2022-2023学年新教材高中物理第三章交变电流2交变电流的描述夯基提能作业新人教版选择性必修第二册

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D．均不一样解析：图甲为正弦交流电，电压有效值Ua＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\r(2)V；图乙为大小不变，方向改变的交流电，电压有效值Ub＝Um＝2V。故两电压的有效值不同。由题图可知，两个交变电压周期不相同，则频率不相同；由题图可知，两个交变电压最大值均为2V。故两电流的最大值相同。故选项C正确。5．(2020·河北省承德市高二上学期期末)一交流电压的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin50πt(V)，下列判断正确的是(C)A．该交流电压的频率为50HzB．t＝0.01s时，该交流电压的瞬时值为55eq\r(2)VC．直接用电压表测该交流电压，其示数为220VD．若将该交流电压加在阻值为2kΩ的电阻两端，则电阻的发热功率为20W解析：频率为：f＝eq\f(50π,2π)＝25Hz，故A错误；t＝0.01s时，u＝220eq\r(2)sin50πt(V)＝220eq\r(2)sin50π×0.01V＝220eq\r(2)V，故B错误；电压表测量的电压有效值，则E＝eq\f(Em,\r(2))＝220V，故C正确；若将该交流电压加在阻值为2kΩ的电阻两端，则电阻的发热功率为P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(2202,2000)W＝24.2W，故D错误。6．(2021·四川省成都市树德中学高二下学期期中)如图所示，标有“220V,40W”的灯泡和标有“20μF360V”的电容器并联到交流电源上，为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关S。下列判断正确的是(D)A．电容器会被击穿B．灯泡不能正常发光C．t＝eq\f(T,4)时刻，交流电压表的示数为220eq\r(2)VD．t＝eq\f(T,2)时刻，通过灯泡的电流为零解析：交流电压的峰值Um＝220eq\r(2)V＝311V<360V，因此电容器不会被击穿，A错误；加在灯泡两端的电压的有效值为220V，因此灯泡正常发光，B错误；电压表测量的是电压的有效值，为220V，C错误；t＝eq\f(T,2)时刻，加在灯泡两端的电压的瞬时值为零，因此这一瞬间流过灯泡的电流为零，D正确。7．(2020·北京市西城区高二上学期期末)交变电源与电阻R、交流电压表按图1所示的方式连接，R＝10Ω。交变电源产生正弦式电流，图2是电源输出电压的u－t图像。交流电压表的示数是10.0V。则(C)A．通过R的电流峰值为1.0A，频率为50HzB．通过R的电流峰值为1.0A，频率为100HzC．通过R的电流峰值为1.4A，频率为50HzD．通过R的电流峰值为1.4A，频率为100Hz解析：由欧姆定律可知，通过电阻R的有效值：I＝eq\f(U,R)＝eq\f(10.0,10)A＝1.0A，电流的峰值：Im＝eq\r(2)I＝eq\r(2)A≈1.4A；由图2所示图线可知，电流的周期：T＝0.02s，频率：f＝1/T＝1/0.02Hz＝50Hz，故C正确，ABD错误。8．(2020·山东省寿光实验中学高二检测)(多选)如图甲所示为电热毯电路示意图，交流电压u＝311sin100πt(V)，当开关S接通时，电热丝的电功率为P0；当开关S断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，则(AD)A．开关接通时，交流电压表的读数为220VB．开关接通时，交流电压表的读数为311VC．开关断开时，交流电压表的读数为311V，电热丝功率为eq\f(P0,2)D．开关断开时，交流电压表的读数为156V，电热线功率为eq\f(P0,2)解析：当S接通时，加在电热丝上的瞬时电压u＝311sin100πt(V)，所以电热丝两端的有效电压U1＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(311,\r(2))V＝220V，故A正确，B错误；当S断开时，前半个周期内电热丝两端所加电压不变，但后半个周期内电热丝两端电压为0，所以电热丝的功率P＝eq\f(1,2)P0，设此时交变电压的有效值为U2，由eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(1,2)·eq\f(U\o\al(2,1),R)得U2＝eq\f(U1,\r(2))＝156V，则电压表的读数为156V，故D正确，C错误。二、非选择题9．(12分)(2021·湖北武汉外国语学校高二下学期期中)如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交流电，给车头灯供电。已知自行车车轮半径r＝35cm，摩擦小轮半径r0＝1.00cm，线圈匝数N＝800，线圈横截面积S＝20cm2，总电阻R1＝40Ω，旋转磁极的磁感应强度B＝0.01T，车头灯电阻R2＝10Ω。当车轮转动的角速度ω＝8rad/s时，求：(1)发电机磁极转动的角速度；(2)车头灯中电流的有效值。答案：(1)280rad/s(2)0.063A解析：(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有ω0r0＝ωr，ω0＝eq\f(ωr,r0)＝8×eq\f(0.35,0.01)rad/s＝280rad/s。(2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为Em＝nBω0S＝800×0.010×280×20×10－4V＝4.48V，感应电动势的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))，通过车头灯的电流有效值为I＝eq\f(E,R1＋R2)＝eq\f(\r(2m),\r(2)R1＋R2)＝eq\f(4.48,\r(2)40＋10)A＝0.063A。eq\f(等级考训练,15分钟·满分40分)一、选择题(本题共4小题，每题6分，共24分)1．(2021·广东省汕头市高二调研)下列电路，能防止高频交变电流的冲击，有效保护电器的是(C)解析：电容器能通交流，隔直流，而对交流电也有阻碍作用，交流电频率越高，同一电容器容抗越小，所以电容器对于高频交变电流的阻碍作用小于它对低频交变电流的阻碍作用，因此不能有效保护电器，故A错误；电阻对交流电的阻碍作用与交流电频率无关，故B、D错误；电感器对交流电有阻碍作用，交流电频率越高，同一电感器感抗越大，所以电感器对高频交变电流的阻碍作用大于对低频交变电流的阻碍作用，故C正确。2．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(D)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3eq\r(2)AC．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1.32×104J解析：由u＝311sin100πtV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；由两用电器的额定功率为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，故电暖宝发热功率是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．(2020·广东省第二师范学院番禺附属中学高二下学期期中)如图所示，甲图为正弦式交流电，乙图正值部分按正弦规律变化，负值部分电流恒定，丙图为方波式交流电，三个图中的I0和周期T相同。三种交流电的有效值之比为(A)A．eq\r(2)eq\r(3)2 B．2eq\r(3)eq\r(2)C．eq\r(3)eq\r(2)2 D．eq\r(2)eq\r(2)2解析：图甲是正弦交流电，有效值为：I1＝eq\f(I0,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)I0，图乙：根据电流的热效应，有：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I0,\r(2))))2R·eq\f(T,2)＋Ieq\o\al(2,0)R·eq\f(T,2)＝Ieq\o\al(2,2)R·T，解得：I2＝eq\f(\r(3),2)I0，图丙是方波，电流大小不变，仅方向改变，有效值为：I3＝I0故三种交流电的有效值之比为：eq\r(2)eq\r(3)2，故A正确B、C、D错误。4．(2020·成都外国语学校高二下学期入学考试)如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω，线圈匝数为n，电阻为r，外接电阻为R，为理想交流电流表，线圈从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)转过60°时的感应电流为I，下列说法错误的是(A)A．电流表的读数为2IB．转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为eq\f(2IR＋r,nω)C．从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为eq\f(2I,ω)D．线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为eq\f(4πRI2,ω)解析：由题有I＝Imcoseq\f(π,3)，则得感应电流的最大值Im＝2I，有效值I有＝eq\f(\r(2),2)Im＝eq\r(2)I，则电流表的读数为eq\r(2)I，故A错误；感应电动势的最大值Em＝Im(R＋r)＝2I(R＋r)，又Em＝nBSω，磁通量的最大值Φm＝BS联立解得Φm＝eq\f(2IR＋r,nω)，故B正确；从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为q＝eq\f(nΔΦ,R＋r)＝neq\f(BS,R＋r)＝eq\f(n,R＋r)·eq\f(2Ir＋R,nω)＝eq\f(2I,ω)，故C正确；线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热Q＝Ieq\o\al(2,有)RT＝(eq\r(2)I)2R·eq\f(2π,ω)＝eq\f(4πRI2,ω)，故D正确。本题选错误的，故选A。二、非选择题5．(16分)如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直，磁场的磁感应强度为B。线圈匝数为n，电阻为r，长为l1，宽为l2，转动角速度为ω。线圈两端外接阻值为R的电阻和一个理想交流电流表。求：(1)线圈转至图示位置时的感应电动势；(2)电流表的读数；(3)从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式；(4)从图示位置开始，转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；(5)图示位置时，图中左侧的边(长为l1)所受安培力的大小和方向。答案：(1)nBωl1l2(2)eq\f(\r(2)nBωl1l2,2R＋r)(