《2021-2021学年高中物理-第2章-交变电流的产生及描述习题课-教科版选修3-2已（新-修订）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2021学年高中物理-第2章-交变电流的产生及描述习题课-教科版选修3-2已（新-修订）（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2015-2016 学年高中物理 - 第 2 章- 交变电流的产生及描述习题 课- 教科版选修 3-2 2 习题课交变电流的产生及描述 一、基础练 1对于图 1 所示的电流i随时间t做周期 性变化的图象，下列描述正确的是( ) 图 1 A电流的大小变化，方向也变化，是交变 电流 B电流的大小变化，方向不变，不是交变 电流 C电流的大小不变，方向不变，是直流电 D电流的大小不变，方向变化，是交变电 流 2如图 2 所示，一面积为S的单匝矩形线 圈处于有界磁场中， 能使线圈中产生交变电流的 是( ) 3 图 2 A将线圈水平向右匀速拉出磁场 B使线圈以OO为轴匀速转动 C使线圈以ab为轴匀速转动
2、D磁场以BB0sin t规律变化 3标有“ 220 V,0.5 F”字样的电容器能 接入下面哪个电路中使用( ) A220sin 100 t V B220 V 的照明电路中 C380 sin 100 t V D380 V 的动力电路中 4 在电路的MN间加一如图 3 所示的正弦交 流电，负载电阻为100 ，若不考虑电表内阻 对电路的影响， 则交流电压表和交流电流表的读 数分别为 ( ) 4 图 3 A220 V,2.20 A B311 V,2.20 A C220 V,3.11 A D311 V,3.11 A 5 交变电流电压表达式为u20sin 314tV， 求这个交变电压的最大值Um、有效值
3、U、周期T、 频率f. 画出交变电流的电压ut图象 二、提升练 6小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀 强磁场中匀速转动， 产生的感应电动势与时间呈 正弦函数关系，如图4 所示此线圈与一个R 5 10 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他阻 值下列说法正确的是 ( ) 图 4 A交变电流的周期为0.125 s B交变电流的频率为8 Hz C交变电流的有效值为2 A D交变电流的最大值为4 A 7如图 5 所示是一交变电流的it图象， 则该交变电流的有效值为( ) 图 5 6 A4 A B22 A C. 8 3 A D. 230 3 A 图 6 8矩形线圈的匝数为50 匝，在匀强磁场中 绕垂直于磁场
4、的轴匀速转动时， 穿过线圈的磁通 量随时间的变化规律如图6 所示下列结论正确 的是( ) A在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最 大 B在t0.2 s和t0.4 s时，电动势改 变方向 C电动势的最大值是157 V D在t0.4 s 时，磁通量变化率最大，其 值为 3.14 Wb/s 9两个完全相同的电热器，分别通以图7 甲、 乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦交 变电流，则这两个电热器的电功率之比P甲P乙 7 等于( ) 图 7 A.21 B 21 C 4 1 D11 10如图 8 所示，单匝矩形线圈的一半放在 具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO 与 磁场边界重合。 线圈按图示方向
5、匀速转动。 若从 图示位置开始计时，并规定电流方向沿abc da为正方向 , 则线圈内感应电流随时间变化 的图象是下列选项中的 ( ) 8 8 图 图 9 11距离足够大的金属板A、B间有一电子 ( 不计重力影响 ) ，在A、B间接有如图 9 所示的 正弦式电压u.t0 时，电子从静止开始运动， 则( ) A电子做往复运动 B在足够长的时间后，电子一定要碰到某 个金属板上 CtT/2 时，电子速度达到最大值 9 DtT时，电子将回到原出发点 题 号 123467891011 答 案 12. 正弦式交变电压u50sin 314t V 加在 一个氖管的两端，已知当氖管两端的电压达到 25 2 V
6、时，才开始发光求氖管通电 10 min 内， 发光的次数和发光的总时间 13如图 10 所示，匀强磁场的磁感应强度 B0.5 T，边长L10 cm的正方形线圈abcd共 100 匝，线圈电阻r1 ，线圈绕垂直于磁感 线的对称轴OO匀速转动，角速度2 rad/s ，外电路电阻R4 . 求： 10 图 10 (1) 转动过程中感应电动势的最大值 (2) 由图示位置 ( 线圈平面与磁感线平行) 转 过 60角时的瞬时感应电动势 (3) 由图示位置转过 60角的过程中产生的 平均感应电动势 (4) 交变电压表的示数 (5) 线圈转动一周外力做的功 习题课交变电流的产生及描述 1B 2BCD 将线圈向右
7、拉出磁场时，线圈中 电流方向不变， A选项错 B、C两种情况下产生 11 交变电流，只有在 C情况下当线圈全部位于磁场 外的一段时间内线圈内没有电流由法拉第电磁 感应定律可知 D种情况下可产生交变电流， 故 B、 C、D对 3A 4 A 电压表和电流表都是表示的有效值， 根据图象得出电压的有效值是220 V，根据欧姆 定律得出电流的有效值是2.20 A 520 V 10 2 V 0.02 s 50 Hz 图象 见解析 解析已知交变电流的电压表达式u Umsin t，正弦符号前的系数即为电压的最大 值， 根据正弦式交变电流的电压有效值与最大值 的关系U Um 2，可求得 U；再根据T 2 ，求得
8、 T；由f 1 T ，求得f. 据题意，交变电流电压最大值Um20 V，有 12 效值U Um 210 2 V，周期T 2 2 314 s 0.02 s ，频率f 1 T 50 Hz. 根据uUmsin t20sin 314t V，画出交 变电流的电压随时间的变化图象如图所示 6C 由图可知交变电流的周期T0.250 s，频率f 1 T 4 Hz，故选项 A、B 错误；交变 电流的有效值I Em 2R 20 210 A 2 A， 故选 项 C正确； 交变电流的最大值Im Em R 20 10 A2 A， 故选项 D错误 7 D 设该交变电流的有效值为I，t11 s， t22 s ，由有效值的定
9、义得( Im 2) 2Rt 1I 2 mRt2 I 2Rt. 而 tt1t23 s， 代入数据解得：I 2 30 3 A，故 D正确 8CD 磁通量最大时， 磁通量的变化率最 小，如 0.1 s 、0.3 s时磁通量的变化率为0， 电动势为零， A错误； 0.2 s和 0.4 s时磁通量 的变化率最大，电动势最大，但不改变方向，B 错误；公式EmnBS nm，其中m0.2 13 Wb ， 2 T 2 0.4 5， 所以Em500.2 5 50157 V，故 C正确； 0.2 s和 0.4 s时 磁通量变化率最大， 电动势最大，由Emn t 得 此时 t Em n 157 50 Wb/s3.14
10、 Wb/s ，故 D 正 确 9B 甲为矩形交变电流，它的大小恒为 Im，方向做周期性的变化，而电流通过电阻的热 功率跟电流的方向无关， 所以矩形交变电流通过 电阻R的热功率P甲I 2 mR；乙为正弦交变电流， 计算热功率时要用电流的有效值：I Im 2，所以 P乙I 2R ( Im 2) 2R I 2 m 2 R P甲 2 ，得 P甲 P乙 2 1. 故 B 正 确 10A t0 时线圈磁通量最大，磁通量 的变化率最小，所以感应电动势、感应电流最 小根据楞次定律可以判断，t0 时刻开始线 圈中磁通量变小， 产生的感应电流i为负向，电 流变大， C、D错经过 1/4 周期后，dc切割磁 感线，
11、电流方向为负， 电路中有持续负方向的电 流，A对，B错 11BC 电子始终朝一个方向运动，不断 交替加速、减速，故B、C正确 14 12610 4 次5 min 解析交变电压u50sin 314t V，则最大 值为 Em50 V， 又3141002/T，所以T0.02 s. 对氖管，只要u25 2 V， 就发光，u252 V时，代入瞬时值方程得 sin 100 t 2 2 在正半周有两个解就是 100t1 4 和 100t2 3 4 ， 即t10.002 5 s ，t20.007 5 s 在正半周的时间为tt2t10.005 s ； 同理，在负半周也有这么长的发光时间，每个周 期内的发光时间为
12、T2t0.01 s ，发光两 次 所以10 min内的发光次数为N 2 t T 2 1060 0.02 610 4( 次) 总的发光时间为Nt610 40.005 s 300 s 5 min. 13(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V (5)0.99 J 15 解 析(1) 感 应 电 动 势 的 最 大 值 为Em nBS1000.5 2(0.1) 2 V3.14 V (2) 转过 60时的瞬时感应电动势为 eEmcos 60 3.140.5 V 1.57 V (3) 由图示位置转过 60角的过程中产生的 平均感应电动势为 En t n BSsin 60 1 6T 100 0.5 0.1 0.1 3 2 1 6 2 2 V2.6 V (4) 电压表示数为外电路电压的有效值 U E Rr R Em 2 Rr R 3.14 2 414 V1.78 V (5) 转动一周所做的功等于电流产生的热量 WQ( Em 2) 2 1 Rr T0.99 J
