2025版高中物理第五章交变电流第2节描述交变电流的物理量课时作业新人教版选修3-2

PAGEPAGE1第五章第2节描述交变电流的物理量基础夯实一、选择题(1～5题为单选题，6题为多选题)1．(2024·江西省玉山一中高二下学期检测)电流方向每秒钟变更100次的交变电流，它的周期和频率分别是(C)A．0.01s和100Hz B．0.01s和50HzC．0.02s和50Hz D．0.02s和100Hz解析：一个周期内电流方向变更两次，所以f＝50Hz，则：T＝0.02s，故选C。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．(2024·山东文登市高二下学期期末)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：该沟通电的最大值为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．小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(D)A．峰值是e0 B．峰值是2e0C．有效值是eq\f(\r(2),2)Ne0 D．有效值是eq\r(2)Ne0解析：由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，依据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置起先计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U＝eq\f(Um,\r(2))，即U＝eq\r(2)Ne0，故选项C错误，选项D正确。5．(2024·江苏省泰州中学高二下学期期末)如图所示为一正弦交变电压随时间变更的图象，由图可知(B)A．该沟通电的周期为2sB．该沟通电电压的有效值为220VC．用电压表测量该沟通电压时，t＝0.01s时读数为0VD．用电压表测量该沟通电压时，任何时刻电压表的读数均为311V解析：由图象知周期为2×10－2s，A错误；该沟通电的有效值为U＝eq\f(311,\r(2))V＝220V，电压表在任何时刻显示的读数均为该沟通电的有效值，故为220V，B正确CD错误。6．甲交变电流的电压随时间变更规律为u甲＝141sin(100t＋eq\f(π,2))V，乙交变电流的电压随时间的变更规律为u乙＝311sin(100t＋eq\f(π,6))V，比较甲、乙两电流(CD)A．甲的峰值是282V，乙的峰值是622VB．甲、乙的周期都是100sC．甲的频率f甲等于乙的频率f乙D．甲、乙的相位差不变，是eq\f(π,3)解析：甲、乙的峰值分别是141V和311V，A错误；甲、乙的周期T＝eq\f(2π,ω)≈6.28×10－2s，B错误；甲、乙的周期相等，频率也相等，即f甲＝f乙，C正确；Δφ＝φ甲－φ乙＝eq\f(π,3)，频率相同，相位差不变，D正确。二、非选择题7．(2024·山东枣庄市滕州二中高二下学期质检)如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面起先计时，产生的电动势随时间的变更规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻r＝1.0Ω，外接灯泡的电阻为R＝9.0Ω。试求：(1)线圈匀速转动过程中穿过线圈的最大磁通量。(计算结果可保留根号和π)(2)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功。答案：(1)2.7×10－2Wb(2)7.2×10－2J解析：(1)设线圈匀速转动过程中穿过线圈的最大磁通量为Φ，匀强磁场的磁感应强度为B；线圈的面积为S，匀速转动的周期为T，角速度为ω，匀速转动过程中产生的电动势的最大值为Em，由图乙可知：Em＝6eq\r(2)V，T＝0.02s。由题意可知：ω＝eq\f(2π,T) ①Em＝BSω ②Φ＝BS ③联立①②③式，代入数据解得：Φ＝eq\f(3\r(2),50π)Wb＝2.7×10－2Wb(2)设线圈匀速转动过程中产生的电动势的有效值为E；线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功为W。由题意可得E＝eq\f(Em,\r(2)) ④W＝eq\f(E2,R＋r)T ⑤联立④⑤式，代入数据解得：W＝7.2×10－2J实力提升一、选择题(1、2题为单选题，3～5题为多选题)1．如图所示电路中，电源电压u＝311sin100πtV，A、B间接有“220V440W”的电暖宝、“220V220W”的抽油烟机、沟通电压表及保险丝。下列说法正确的是(D)A．沟通电压表的示数为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，故沟通电压表的示数为220V，选项A错误；由两用电器的额定功率为660W，依据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；依据W＝Pt可得1min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104J，选项D正确。2．(2024·海南省海南中学高二上学期期末)如图所示是一交变电流的i﹣t图象，则该交变电流的有效值为(D)A．4A B．2eq\r(2)AC．eq\f(8,3)A D．eq\f(2\r(30),3)A解析：设沟通电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R，则有：I2RT＝(eq\f(Im,\r(2)))2Req\f(T,3)＋Ieq\o\al(2,m)Req\f(2T,3)代入数据解得：I＝eq\f(2\r(30),3)A，故ABC错误，D正确，故选D。3．如图所示，A、B两输电线间的电压是u＝200eq\r(2)sin100πt(V)，输电线电阻不计，把电阻R＝50Ω的用电器接在A、B两输电线上，对此，下列说法正确的是(AB)A．电流表示数为4AB．电压表示数为200VC．通过R的电流方向每秒钟变更50次D．用电器消耗的电功率为1.6kW解析：由u＝200eq\r(2)sin100πt(V)可知，电压最大值Um＝200eq\r(2)V，角速度ω＝100πrad/s，所以电压的有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝200V，周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，频率f＝eq\f(1,T)＝50Hz。由欧姆定律得I＝eq\f(U,R)＝eq\f(200,50)A＝4A，所以A、B两项正确；一周期内电流方向变更两次，而f＝50Hz，则1s内电流方向变更100次，C项错误；电功率P＝IU＝4×200W＝800W，所以D项错误。4．(2024·辽宁葫芦岛市高二上学期期末)一台小型发电机产生的电动势随时间变更的正弦规律图象，如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则(BD)A．电压表的示数为220VB．电路中的电流方向每秒钟变更100次C．灯泡实际消耗的功率为484WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J解析：电动势的有效值为E＝eq\f(\r(2),2)Em＝220V，所以电流的有效值为I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(220,95＋5)＝2.2(A)所以电压表示数应为U＝2.2×95＝209(V)，选项A错；沟通电的频率为f＝eq\f(1,T)＝50Hz，每个周期内电流方向变更2次，故每秒钟内电流方向变更100次，选项B正确；灯泡实际消耗的功率为P灯＝I2R＝2.22×95.0W＝459.8W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1J＝24.2J，选项D对。5．(2024·山东师大附中第7次学分认定)如图所示，有矩形线圈面积为S。匝数为n，整个线圈内阻为r，在匀强磁场B中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(BD)A．磁通量的变更量为ΔΦ＝nBSB．平均感应电动势为e＝2nBSω/πC．电阻R所产生的焦耳热为eq\f(n2B2S2ωπ,4R)D．通过电阻R的电量值为Q＝nBS/(R＋r)解析：A项：依据公式ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS，故A错误；B项：由法拉第电磁感应定律可知，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(BS,Δt)＝neq\f(BS,\f(2π,ω)×\f(1,4))＝eq\f(2nBSω,π)，故B正确；C项：最大感应电动势：Em＝nBSω，电动势有效值：E＝eq\f(Em,\r(2))，回路中的电流有效值为：I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(nBSω,\r(2)R＋r)，所以电阻R所产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝[eq\f(nBSω,\r(2)R＋r)]2R×eq\f(1,4)×eq\f(2π,ω)＝eq\f(n2B2S2ωπR,4r＋R2)，故C错误；D项：由公式q＝eq\f(nΔΦ,R＋r)＝eq\f(nBS,R＋r)，故D正确。二、非选择题6．(2024·北京师大附中高二下学期期中)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的电阻和一个志向沟通电流表。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)从中性面起先计时，感应电动势的瞬时值表达式；(4)从图示位置起先，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)(3)e＝nBωl1l2sinωt(4)eq\f(nBl1l2,R＋r)(5)eq\f(n