2024年新教材高中物理3.2交变电流的描述基础练新人教版选择性必修第二册

PAGE3.2交变电流的描述一、选择题(本题共8小题，每题6分，共48分)1．如图所示，正弦波和方波交变电流的最大值相等，周期也相等，现使它们通过完全相同的电阻，则在相同的时间(远大于周期)内，两电阻发热之比eq\f(Q甲,Q乙)等于(B)甲乙A．eq\f(1,\r(2)) B．eq\f(1,2) C．eq\f(1,4) D．eq\f(1,1)解析：计算电阻发热Q＝I2Rt需用沟通电的有效值，图甲的有效值为I1＝eq\f(Im,\r(2))，图乙的有效值为I2＝Im，所以代入可得eq\f(Q甲,Q乙)＝eq\f(1,2)，B正确。2．一个照明电灯两端允许加的最大沟通电压为311V，当它接入220V照明电路上，这个灯将(D)A．灯不亮 B．灯丝将烧断C．只能暗淡发光 D．能正常发光解析：电灯的额定电压为U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(311,\r(2))V＝220V，当它接入220V的照明电路上时能正常发光。3．我国家庭照明电路的电压随时间变更的规律为u＝311sin100πt(V)。下列说法中正确的是(A)A．标有“输入电压100V～240V、50Hz”旅行充电器接在该沟通电上可以正常工作B．标有“输入电压100V～240V、100Hz”旅行充电器接在该沟通电上可以正常工作C．该沟通电只能给标有311V的用电器供电D．该沟通电给某电器供电与用311V的稳恒直流电给该电器供电，效果相同解析：该沟通电的峰值为311V，有效值为220V；角速度为100π；则频率f＝50Hz，故A正确，B错误；该沟通电只能为220V的用电器工作，故C错误；依据有效值的定义可知，该沟通电给某电器供电与用220V的稳恒直流电给该用电器供电，效果相同，故D错误，故选A。4．如图所示的甲、乙两图分别表示两个交变电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的(C)A．有效值 B．频率C．最大值 D．均不一样解析：图甲为正弦沟通电，电压有效值Ua＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\r(2)V；图乙为大小不变，方向变更的沟通电，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。5．一沟通电压的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin50πt(V)，下列推断正确的是(C)A．该沟通电压的频率为50HzB．t＝0.01s时，该沟通电压的瞬时值为55eq\r(2)VC．干脆用电压表测该沟通电压，其示数为220VD．若将该沟通电压加在阻值为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；若将该沟通电压加在阻值为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．如图所示，标有“220V,40W”的灯泡和标有“20μF360V”的电容器并联到沟通电源上，为志向沟通电压表，沟通电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关S。下列推断正确的是(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，沟通电压表的示数为220eq\r(2)VD．t＝eq\f(T,2)时刻，通过灯泡的电流为零解析：沟通电压的峰值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．交变电源与电阻R、沟通电压表按图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。沟通电压表的示数是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．(多选)如图甲所示为电热毯电路示意图，沟通电压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，沟通电压表的读数为220VB．开关接通时，沟通电压表的读数为311VC．开关断开时，沟通电压表的读数为311V，电热丝功率为eq\f(P0,2)D．开关断开时，沟通电压表的读数为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)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，使线圈中产生正弦沟通电，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