【同步】高中物理教科版(2019)选择性必修2：第3章专题提升7交流电的产生和描述分层作业习题

第三章分层作业18交流电的产生和描述A级必备知识基础练1.(2023湖北武汉外国语学校高二期末)一交变电流的i-t图像如图所示,则对于该交变电流,下列说法正确的是 ()A.该交变电流的周期为0.02sB.该交变电流的最大值为22AC.该交变电流的有效值为22AD.该交变电流通过阻值为10Ω的电阻时热功率为60W2.(2023陕西咸阳高二期末)很多人家里都有调光台灯、调速电风扇,过去是用变压器来调节的,缺点是成本高、体积大、效率低,现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。一个经过可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压U随时间t变化的图像如图所示,其中曲线为正弦曲线的一部分。由此可知,现加在电灯上的电压为()A.1063V B.1023V C.103.(2023河北邢台第二中学高二期末)某电路中的电流随时间的变化规律如图所示,让该电流通过一个阻值为2Ω的电阻,在3s内产生一定的热量,如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻,也能在3s内产生相等的热量,则这个电流值为()A.33A B.2A C.1.5A D.3A4.(2023陕西宝鸡高二期末)手摇发电机如图甲所示,发电机线圈内阻为3Ω,产生的电动势随时间变化的规律为e=502sin50πt(V)。现将发电机与阻值为17Ω的灯泡组成闭合电路,如图乙所示,则电压表的示数为()A.42.5V B.42.52VC.50V D.502V5.(2023河北邢台高二期末)如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,线框产生的感应电动势随时间变化的图像如图乙所示,下列说法正确的是()A.t=5×10-3s时,线框平面与中性面重合B.t=1.5×10-2s时,通过线框的磁通量变化率为零C.线框与磁场方向的夹角为60°时,感应电动势的瞬时值为155.5VD.线框产生的交变电动势的有效值为311V6.(多选)(2023广东揭阳高二期末)在匀强磁场中,矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图乙所示,产生的交变电动势随时间变化规律的图像如图甲所示,已知发电机线圈内阻为1.0Ω,外接一只电阻为9.0Ω的灯泡,则()A.电压表V的示数为18VB.电路中的电流方向每秒改变5次C.灯泡实际消耗的功率为36WD.电动势随时间变化的瞬时值表达式为e=20cos5πt(V)7.(多选)(2023吉林通化高二开学考试)某发电机产生的交变电动势随时间变化的规律如图所示,下列说法正确的是 ()A.电动势的有效值为10VB.此交变电流的频率为50HzC.t=0.1s时,穿过线圈平面的磁通量最大D.t=0.05s时,穿过线圈平面的磁通量最大8.(2023陕西榆林高二期末)一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示,则以下说法正确的是()A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直B.t=0.01s时刻,Φ的变化率最大C.t=0.02s时刻,交变电流的电动势达到最大D.该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的图像如图乙所示B级关键能力提升练9.(2023辽宁丹东高二期末)如图所示,空间中分布着磁感应强度大小为B的匀强有界磁场,EF是其左边界,一面积为S的n匝圆形金属线框垂直于磁场放置,圆形线圈的圆心O在EF上,若线框以角速度ω绕EF匀速转动,并从图示位置开始计时,则()A.t=2πB.t=π2C.线框中产生的交变电动势的最大值为nBSωD.线框中产生的交变电动势的有效值为24nBS10.(多选)一种振动发电装置的示意图如图甲所示,半径为r=0.1m、匝数n=20的线圈位于辐向分布的磁场中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。线圈所在位置的磁感应强度的大小均为B=0.20πT,线圈电阻为R1=0.5Ω,它的引出线接有R2=9.5Ω的小灯泡L。外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做往复运动,线圈运动速度v随时间tA.小灯泡中电流的峰值为0.16AB.小灯泡中电流的有效值为0.16AC.电压表的示数约为1.5VD.t=0.01s时外力的大小为0.128N11.(2023河北邯郸高二期末)将硬导线中间一段弯成直径d=1m的半圆形,它在磁感应强度大小B=42π2T、方向如图所示的匀强磁场中绕ab轴匀速转动,硬导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路有一“(1)硬导线在磁场中匀速转动的转速n;(2)由图示位置开始计时,该感应电流的瞬时值表达式及在t=136s时导线中的瞬时电流i

参考答案分层作业18交流电的产生和描述1.C解析由图像可知,该交变电流的周期为0.03s,故A错误;由图像可知,该交变电流的最大值为4A,故B错误;根据电流的热效应22×Im2Rt1+Im2Rt2=I2RT,其中t1=t2=0.01s,T=0.03s,解得该交变电流的有效值为I=22A,故C正确;根据P=I2R2.A解析电灯上的电压为有效值,根据电流的热效应,则U2Rt=20223.A解析图中交变电流在3s内产生相等的热量为Q=2×(32×2×0.5+62×2×1)J=162J,恒定电流通过这个电阻在3s内产生相等的热量,则由Q=I2Rt,解得这个电流值为I=QRt=1624.A解析由题意可知,正弦式交变电流的电动势峰值为Em=502V,则其有效值为E=Em2=50V,由闭合电路欧姆定律,可得I=ER+r,解得电路中电流为I=2.5.C解析t=5×10-3s时,线框中感应电动势最大,则此时线圈平面与中性面垂直,选项A错误;t=1.5×10-2s时,线框中感应电动势最大,通过线框的磁通量变化率最大,选项B错误;线框与磁场方向的夹角为60°时,感应电动势的瞬时值为e=Emsinωt=311×sinπ6(V)=155.5V,选项C正确;线框产生的交变电动势的最大值为311V,有效值为3116.AC解析该交变电动势的有效值为E=Em2=2022V=20V,根据闭合电路的欧姆定律可知U=ER+rR=209+1×9V=18V,故A正确;周期为0.2s,频率为5Hz,每转一圈电流方向改变2次,所以电流方向每秒改变10次,故B错误;灯泡消耗的功率P=U2R=7.AD解析电动势的有效值为e有效=1022V=10V,A正确;由图得周期为0.2s,所以频率为f=18.B解析t=0时刻,磁通量最大,则线圈平面与中性面平行,A错误;t=0.01s时刻,Φ-t图像斜率最大,则Φ的变化率最大,B正确;t=0.02s时刻,磁通量最大,感应电动势为0,C错误;磁通量最大时,感应电动势为0,磁通量为0即磁通量变化率最大时,感应电动势最大,图乙不符,D错误。9.D解析当t=2πω,即ωt=2π时,线框回到图示位置,此时的感应电流最小,磁通量最大,A错误;当t=π2ω,即ωt=π2时,线圈转到与图示垂直位置,此时磁通量为零,B错误;线框中产生的交变电动势的最大值为Em=nB·S2·ω=110.AD解析由题意及法拉第电磁感应定律知道,线圈在磁场中做往复运动,产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律,线圈中的感应电动势的峰值为Em=nBlv=nB·2πrv,故小灯泡中电流的峰值为Im=EmR1+R2=20×0.20π×2π×0.1×29.5+0.5A11.答案(1)12r/s(2)i=2sin24πt(A)62解析(1)灯泡正常发光,说明硬导线在磁场中匀速转动产生的感应电动势的有效值等于12V,则电