2021-2022学年鲁科版(2019)选择性必修第二册 3.2交变电流的产生 课时练(word解析版)

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名称 2021-2022学年鲁科版(2019)选择性必修第二册 3.2交变电流的产生 课时练(word解析版)
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资源类型 教案
版本资源 鲁科版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-08-15 23:41:49

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文档简介

2021-2022学年鲁科版(2019)选择性必修第二册
3.2交变电流的产生 课时练(解析版)
1.如图所示,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0 Ω,外接R=9.0 Ω的电阻。闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=10sin 10πt (V),则(  )
A.该交变电流的频率为10 Hz
B.该电动势的有效值为10 V
C.电路中理想交流电流表A的示数为0.71 A
D.若将“10 V 100 μF”的电容器并联在发电机两端,则电容器可能被击穿
2.电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示的电路连接,R1=10 Ω,R2=20 Ω。闭合开关S后,通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的图像如图乙所示。则(  )
A.通过R1的电流有效值是1.2 A
B.R1两端的电压有效值是6 V
C.通过R2的电流最大值是1.2A
D.R2两端的电压最大值是6V
3.如图甲所示为一小型交流发电机的示意图,A为交流电流表,线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示,电阻R的阻值为。下列说法正确的是(  )
A.电流表的示数为14.1A
B.0.02 s时线圈平面与中性面重合
C.线圈转动的角速度为50π rad/s
D.电阻R上的热功率为100W
4.如图单匝矩形闭合导线框abcd一半处于磁感应强度为B的水平有界匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R。线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴OO′以角速度ω匀速转动,固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界。则线框中感应电流的有效值为(  )
A. B. C. D.
5.如图图线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,其在同一磁场中匀速转动过程中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最大
B.线圈先后两次转速之比为2:3
C.交流电a的瞬时值为
D.交流电b电压的最大值为
6.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的中心轴匀速转动,产生的交流电动势e=10sin(4πt)伏特。以下说法正确的是(  )
A.交流电的周期是0.5秒
B.当t=0时,线圈平面跟中性面垂直
C.当t=0.5秒时,e有最大值
D.交流电的频率是4π赫兹
7.关于电感和电容对交流电的作用,下列说法正确(  )
A.“隔直通交”是电容的作用 B.“通低频,阻高频”是电容的作用
C.“隔直通交”是电感的作用 D.“阻低频,通高频”是电感的作用
8.如图,在、两端加上的交流电压,经过一个二极管(正向电阻为0,反向电阻为无穷大)与“,”的灯泡连接,则伏特表(内阻无穷大)的读数为(  )
A. B. C. D.
9.交流电流通过的电阻,下列说法正确(  )
A.第1秒内,电阻产生的热量为
B.第1秒内,有的电荷量通过该电阻
C.该电阻两端电压的瞬时值为
D.第1秒末,该电阻的瞬时功率为0
10.关于正弦交流电压表达式,下列说法不正确的是(  )
A.该交流电的频率为,相位是,初相为零
B.该交流电压的有效值为220伏,最大值约为311伏
C.该交流电加在100Ω电阻上,0.1分钟内,产生的热量为
D.该交流电的发电机电枢线圈平面是从平行磁场开始计时的
11.关于正弦交流电,下列说法正确的是(  )
A.一个周期内,电流的方向改变1次 B.一个周期内,电流的方向改变2次
C.线圈跟中性面重合时,磁通量最小 D.线圈跟中性面重合时,感应电动势最大
12.如图(a)所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n1:n2=1:5,定值电阻R1的阻值为10,滑动变阻器R2的最大阻值为50,定值电阻R3的阻值为10,图中电表均为理想电表。原线圈输入如图(b)所示的交变电流,其有效值不随负载变化。当滑动变阻器接入电路的阻值由50减小到0的过程中(  )
A.电流表的示数为5A B.通过R2的电流增大
C.电压表的示数减小 D.R2和R3的总电功率先增大后减小
13.图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图甲所示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示,以下判断正确的是(  )
A.电流表的示数为10 A
B.线圈转动的角速度为50π rad/s
C.t=0.01 s时,线圈平面与磁场方向平行
D.t=0.02 s时,电阻R中电流方向自右向左
14.图甲为一台小型发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内阻为1Ω,外接灯泡的电阻为9Ω,则(  )
A.电压表的示数为5.4V
B.在t=10?2s的时刻,穿过线圈的磁通量为零
C.若线圈转速改为25r/s,则电动势的有效值为3V
D.若线圈转速改为25r/s,则通过电灯的电流为1.2A
15.如图,是一台旋转电枢式交流发动机的原理图,设线圈的角速度为,感应电动势和感应电流的最大值分别为和,由图可以判断下列说法正确的是(  )
A.电流计的左端为表的正极
B.交流电的方向在图丙的位置要改变一次
C.如果从图甲开始计时,线圈产生的感应电动势表示为
D.如果从图乙开始计时,线圈产生的感应电流表示为
16.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=T,边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈总电阻r=1Ω,线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动,角速度ω=2πrad/s,外电路电阻R=4Ω。求:
(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值。
(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
(3)由图示位置转过30°角电路中电流的瞬时值。
17.如图所示,线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动,角速度为ω。经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt。设ab边长为L1,bc边长为L2,线圈面积S=L1L2,磁感应强度为B,则:
(1)ab边产生的感应电动势为多大?
(2)整个线圈中的感应电动势为多大?
(3)若线圈有N匝,则整个线圈的感应电动势为多大?
18.如图是通过一个R=1 Ω的电阻的电流i随时间t变化的图像。
(1)试计算1 s内电阻R中产生的热量。
(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R,也能在1 s内产生同样的热量,这个电流是多大?
19.某交流电压的瞬时值表达式u=6 sin (100πt) V,把标有“6 V 2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏?把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿?
20.如图所示的交变电流完成一次周期性变化需要多长时间?在1 s内完成多少次周期性变化?
参考答案
1.C
【详解】
AB.因为e=10sin 10πt (V),故ω=10π rad/s
f==5 Hz
Em=10 V
故其有效值
E==V=5V
选项A、B错误;
C.交流电表的示数为有效值,理想交流电流表的示数
I=≈0.71 A
选项C正确;
D.路端电压的最大值
Um=Im·R=·R=9.0 V
小于“10 V 100 μF”电容器的击穿电压,所以电容器不能被击穿,选项D错误.
故选C。
2.B
【详解】
AC.从题图可以看出,通过电阻R2的电流最大值为0.6 A,又R1与R2串联,则通过R1的电流有效值为
I1==0.6 A
故AC均错误;
BD.R1两端电压有效值为
U1=I1R1=6 V
R2两端的电压最大值为
U2m=ImR2=0.6×20 V=12V
故B正确,D错误。
故选B。
3.D
【详解】
A.电流表示数为
A错误;
B.0.02s时线圈中的感应电流达到最大,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量变化最快,磁通量为0,故线圈平面与中性面垂直,B错误;
C.角速度
C错误;
D.电阻R上的热功率为
D正确。
故选D。
4.A
【详解】
线圈中产生感应电动势最大值
设感应电动势有效值为E,则
电流
解得
故A正确,BCD错误。
故选A。
5.A
【详解】
A.由图可知,t=0时刻线圈均在中性面,穿过线圈的磁通量最大,故A正确;
B.由图象可知

故B错误;
C.由图象可知,交流电a的最大值为10V,角速度为
所以交流电a的瞬时值为
故C错误;
D.交流电最大值

故D错误。
故选A。
6.A
【详解】
AD.交流电动势,故角速度
周期
频率
故A正确,D错误;
B.当t=0时感应电动势为零,线圈平面跟磁感线垂直,磁通量最大,磁通量变化率为0,线圈处于中性面,故B错误;
C.当t=0.5s时,电动势e=0,故C错误。
故选A。
7.A
【详解】
AB.电容对电流的影响可概括为“隔直流,通交流”,因为电容器两板间有电介质或真空,容抗与交流的频率成反比,则电容对交流的影响可概括为“通高频,阻低频”,A正确,B错误;
CD.电感对电流的影响可概括为“通直流,阻交流”,因为直流通过线圈时不产生感应电动势,对电流没有阻碍作用,而交流通过线圈时,产生感应电动势,对电流有阻碍作用,感抗与交流的频率成正比,则电感对交流的影响可概括为“通低频,阻高频”,CD错误。
故选A。
8.D
【详解】
灯泡的电阻为R,交流电压的有效值为220V,因为电路中有二极管,电路中只有半个周期有电流,伏特表测的是电路中的有效值,根据有效值的定义可得
带入数据解得
故D正确,ABC错误。
故选D。
9.D
【详解】
A.第1秒内,电阻产生的热量为
故A错误;
B.第1秒内,通过该电阻的电荷量为
故B错误;
C.由欧姆定律可得该电阻两端的最大电压为
该电阻两端电压的瞬时值为
故C错误;
D.第1秒末,该交变电流的瞬时电流值为0,该电阻的瞬时功率为0,故D正确。
故选D。
10.D
【详解】
A.由电压表达式可知,该交流电的频率为,相位是,初相为零,故A正确,不符合题意;
B.由电压表达式可知,该交流电压的最大值为220V,约311V;有效值为220V,故B正确,不符合题意;
C.该交流电加在100Ω电阻上,0.1分钟内,产生的热量为
故C正确,不符合题意;
D.由电压表达式可知,该交流电的发电机电枢线圈平面是从中性面开始计时的,故D错误,符合题意。
故选D。
11.B
【详解】
AB.正弦交流电一个周期内,电流的方向改变2次,故B正确,A错误;
CD.线圈跟中性面重合时,磁通量最大,感应电动势最小为0,故CD错误。
故选B。
12.ABC
【详解】
A.由图(b)所示的交变电流,根据有效值定义可得
则输入电流的有效值为
I0=5A
即电流表的示数为5A。故A正确;
BC.原副线圈两端的总电流不变,当滑动变阻器接入电路的阻值由50Ω减小到0,此时副线圈的总电阻减小,则副线圈两端的电压减小,即电压表的示数减小。根据并联电路的电压特点可知R1两端的电压减小,则通过R1的电流减小,根据并联分流可知,通过R2和R3的电流增大。故BC正确;
D.设通过R2和R3的电流为I2,则根据并联电路的电流特点可得
则R2和R3的总电功率为
可得R2和R3的总电功率随R2减小而增大。故D错误。
故选ABC。
13.AC
【详解】
A.由题图乙可知交变电流的最大值,电流表的示数为交变电流的有效值,为
故A正确;
B.由题图乙知,交变电流的周期T=0.02s,线圈转动的角速度为
故B错误;
C.t=0.01 s时流过线圈的感应电流达到最大,线圈中产生的感应电动势最大,磁通量的变化率最大,则穿过线圈的磁通量为0,即线圈平面与磁场方向平行。故C正确;
D.由楞次定律可知t=0.02s时流过电阻的电流方向自左向右。故D错误。
故选AC。
14.AC
【详解】
A.由图乙知,电动势的最大值为
有效值为
电压表的示数为外电阻两端电压
选项A正确;
B.在t=10?2s的时刻,电动势为0,则线圈处于中性面,穿过线圈磁通量最大,选项B错误;
CD.由图乙得,线圈转动周期为
T=0.02s
所以转速为
交流电压的最大值
若线圈转速n改为25r/s,减小为原来的一半,则电动势的最大值减为原来的一半,所以电动势的有效值也减为原来的一半,即为3V,此时通过电灯的电流为
选项C正确,D错误。
故选AC。
15.BC
【详解】
A.交流发电机产生的是交变电流,没有正负极之分,故A错误;
B.根据交变电流产生的原理,线圈每经过一次中性面,电流方向改变一次,线圈在甲、丙图中均处于中性面,故电流方向都要改变一次,故B正确;
C.如果从图甲开始计时,线圈在甲图中处于中性面,线圈产生的感应电动势表示为,故C正确;
D.如果从图乙开始计时,线圈在乙图中处于垂直于中性面,线圈产生的感应电流表示为,故D错误。
故选BC。
16.(1);(2)e=2cos2πt(V);(3)A
【详解】
(1)设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为Em,则
(2)从图示位置开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
(3)由图示位置转过30°角时线圈中的感应电动势的瞬时值
则电路中电流的瞬时值为
答:(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值为;
(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式为;
(3)由图示位置转过30°角电路中电流的瞬时值为A。
17.(1)BSωsin ωt;(2)BSωsin ωt;(3)NBSωsin ωt
【详解】
(1)eab=BL1vsin ωt=BL1sin ωt
=BL1L2ωsin ωt=BSωsin ωt。
(2)整个线圈中的感应电动势由ab和cd两边产生的感应电动势组成,且eab=ecd,所以e总=eab+ecd=BSωsin ωt。
(3)若线圈有N匝,则相当于N个完全相同的电源串联,所以e=NBSωsin ωt。
18.(1)10 J;(2) A
【详解】
(1)Q=I12Rt1+I22Rt2=42×1×0.5 J+22×1×0.5 J=10 J.(2)根据交变电流有效值的定义可得:I2Rt=Q,解得I=A
19.不会被烧坏;电容器会被击穿
【详解】
交流电压的瞬时值表达式u=6sin (100πt) V中6 V是最大值,其有效值为6 V,而标有“6 V 2 W”的小灯泡中的6 V是有效值,小灯泡不会被烧坏.电容器会被击穿.
20.0.02 s;50次
【详解】