高中物理人教版2第五章交变电流第5章2

第五章2知能综合训练(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)eq\x(◎必做部分)1．一个照明电灯标有“220V、60W”字样，现在把它接入最大值为311V的正弦式交流电路中，则()A．灯的实际功率大小为60WB．灯丝将烧断C．只能暗淡发光D．能正常发光答案：AD2．在如图所示电路中，A是熔断电流I0＝2A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝220eq\r(2)sin314tV．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于()A．110eq\r(2)Ω B．110ΩC．220Ω D．220eq\r(2)Ω解析：U＝220V，Rmin＝eq\f(U,I0)＝eq\f(220,2)Ω＝110Ω.答案：B3．标有“250V,μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用()A．220sin100πtV B．220V照明电路中C．380sin100πtV D．380V动力电路中解析：从该电容器的铭牌知，它的耐压值为250V，也就是它允许加的最大电压为250V，对于220V的照明电路，最大值为220eq\r(2)V＝311V，超出了它的耐压值．故正确答案为A.答案：A4.一台电风扇的额定电压为交流220V．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示．这段时间内电风扇的用电量为()A．×10－2度 B．×10－2度C．×10－2度 D．×10－2度解析：分段计算用电量，根据W＝UIt得W＝W1＋W2＋W3＝220××10×60J＋220××10×60J＋220××40×60J＝×105J，而1度＝1kW·h＝×106J，所以W＝×105J＝度＝×10－2度，故B选项正确，A、C、D选项错误．答案：B5.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知()A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin25tVB．该交流电的频率为25HzC．该交流电的电压的有效值为100eq\r(2)VD．若将该交流电压加在阻值为R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W解析：由题图知：T＝4×10－2s，根据ω＝2π/T有ω＝50πrad/s，故A错；从图象读出：T＝4×10－2s，根据f＝eq\f(1,T)可得f＝25Hz，故B对；从图象读出：Um＝100V，根据U＝eq\f(Um,\r(2))可得U＝eq\f(100,\r(2))V，故C错；由C得：U＝eq\f(100,\r(2))V，，根据P＝eq\f(U2,R)有P＝50W，故D对．答案：BD6．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a的瞬时值为u＝10sin5πt(V)D．交流电b的最大值为eq\f(20,3)V解析：由图可知t＝0时刻时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由图可知Ta＝s，Tb＝s，线圈先后两次转速之比na∶nb＝Tb∶Ta＝3∶2，选项B正确；交流电a的瞬时值为u＝Umsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,Ta)t))，得u＝10sin5πt(V)，选项C正确，感应电动势最大值Um＝NBSω＝NBSeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))，所以Uma∶Umb＝Tb∶Ta，交流电b的最大值为eq\f(20,3)V，选项D正确．答案：BCD7．电阻R1、R2与交流电源按照图甲的方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则()甲乙A．通过R1的电流有效值是1.2B．R1两端的电压有效值是6VC．通过R2的电流最大值是1.2eq\r(2)AD．R2两端的电压最大值是6eq\r(2)V解析：从图象可以看出，交变电流中电流最大值为0.6eq\r(2)A，电流有效值为：I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.6A，R1两端电压有效值为U1＝IR1＝6V，R2两端电压最大值为Um＝ImR2＝\r(2)×20V＝12eq\r(2)V，综上所述，正确选项为B.答案：B8．如图甲是阻值为5Ω的线圈与阻值为15Ω的电阻R构成的回路．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示．则()A．电压表的示数为VB．通过电阻的电流为0.707C．电阻R上消耗的功率为WD．通过电阻的电流方向每秒变化100次解析：根据题中图乙可知交流电的有效值为E＝eq\f(20,\r(2))V＝10eq\r(2)V，电压表的示数为eq\f(10\r(2),5＋15)×15V＝\r(2)V，A错误；通过电阻的电流为I＝eq\f(10\r(2),5＋15)A＝0.5eq\r(2)A≈0.707A，B正确；电阻R上消耗的功率为P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10\r(2),5＋15)))2×15W＝W，C正确；根据产生交流电的特点，线圈每转一圈，电流方向改变两次，则每秒变化eq\f(1,×2＝50次，D错误．答案：BC9．有一交流发电机模型，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图所示，求：(1)电动势的最大值和有效值，(2)当t＝eq\f(1,200)s时，电动势的瞬时值，并指出此时线圈相对于磁场的位置．(3)已知线圈面积为16cm2，共25匝，解析：(1)由图象可知电动势的最大值Em＝5V，根据正弦交流电的最大值和有效值的关系，故有效值为：E＝eq\f(\r(2),2)Em＝V.(2)因为e＝Emsinωt＝5sin100πt，当t＝eq\f(1,200)s时，e＝5sin100π×eq\f(1,200)V＝5V.这时线圈平面跟磁感线平行．(3)由于Em＝nBSω，所以B＝eq\f(Em,nSω)＝eq\f(5,25×2π×50×16×10－4)T＝T.答案：(1)5VV(2)5V线圈平面跟磁感线平行(3)T10．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)电路中电压表的示数；(3)R上的热功率．解析：(1)交流发电机产生电动势的最大值Em＝nBSω而Φm＝BS，ω＝eq\f(2π,T)，所以Em＝eq\f(2nπΦm,T)由Φ－t图线可知：Φm＝×10－2WbT＝×10－2s，所以Em＝200V.(2)电动势的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝100eq\r(2)VU＝eq\f(R,R＋r)E＝eq\f(90,100)×100eq\r(2)V＝90eq\r(2)V＝V.(3)R上的功率为：PR＝eq\f(U2,R)＝eq\f(90\r(2)2,90)W＝180W答案：(1)200V(2)V(3)180Weq\x(◎选做部分)11．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d→aD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析：线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转动轴所在位置无关，故A对，B、D错；图示时刻产生电流的方向为a→d→c→b→a，故C错．答案：A12.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω.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1A．那么A．线圈消耗的电功率为4WB．线圈中感应电流的有效值为2C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4coseq\f(2π,T)tD．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝eq\f(T,π)sineq\f(2π,T)t解析：线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正(或余)弦式交变电流，因为从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以瞬时电动势表达式e＝Emcosωt，当转过60°时e＝Emcos60°＝eq\f(Em,2)，而i＝eq\f(e,R)＝eq\f(\f(Em,2),2Ω)＝eq\f(Em,4Ω)＝1A，所以Em＝4V．故电动势有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)V，则线圈消耗功率P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(2\r(2)2,2)W＝4W，则选项A正确；线圈中感应电流的有效值I＝eq\f(E,R)＝