2012高二人教版物理选修3-2课后巩固练习：第5章 2 描述交变电流的物理量
文档属性
| 名称 | 2012高二人教版物理选修3-2课后巩固练习：第5章 2 描述交变电流的物理量 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 62.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-08-27 19:38:40 | ||
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文档简介
2 描述交变电流的物理量
一、单项选择题
1．交流发电机的转子由磁通量最小的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1 V，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为( D )
A．20 V B．7.05 V
C．10 V D．17.3 V
解析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为Um＝U＝20 V．而转过30°时刻的瞬时值为u＝Umcos 30°＝17.3 V.
2．通过某电阻的周期性交变电流的图象如图5－2－9所示，该交流电的有效值I( D )
图5－2－9
A. A B．4.5 A
C．1.5 A D．3 A
解析：该交流周期为T＝0.3 s，前t1＝0.2 s为恒定电流I1＝3 A，后0.1 s为恒定电流I2＝ －6 A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有I2RT＝IRt1＋IRt2带入数据计算得I＝3 A.
3．把一电容器C接在220 V的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C的耐压值至少是( B )
A．220 V B．220 V
C．440 V D．440 V
解析：不低于220 V，不少学生往往把电容器与灯泡类比，额定电压220 V的灯泡接在220 V的交流电源上正常发光，从而错误地认为电容器的耐压值也只要不低于220 V即可，事实上，电容器接在交流电路中一直不断地进行充、放电过程．电容器两极间电压最大可达220 V，故电容器C的耐压值应不低于220 V.
二、双项选择题
4．在图5－2－10电路的MN间加一如图5－2－11所示正弦交流电，负载电阻为100 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则( AD )
图5－2－10 图5－2－11
A．电流表示数为2.20 A B．电压表示数为311 V
C．电流表示数为3.11 A D．电压表示数为220 V
5．如图5－2－12所示是在R＝100 Ω的电阻两端所加电压随时间变化的图象，则( BC )
图5－2－12
A．该电阻产生的功率为2 W
B．有效电压为5 V
C．该电阻产生的功率为 W
D．有效电压为10 V
6．如图5－2－13是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定( AD )
图5－2－13
A．此交变电流的频率为5 Hz
B．此交变电流的周期为0.1 s
C．将标有“12 V 3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光
D．图象上对应的0.1 s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面
7．两只由完全相同的导线绕制的单匝矩形线圈，在同一匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势分别为e1＝10sin 100πt ，e2＝10sin 200πt，以下说法正确的是( AD )
A．它们经过空间同一位置时的磁通量一定相等
B．它们经过空间同一位置时感应电动势一定相等
C．它们经过空间同一位置时感应电流一定相等
D．在t＝0时，它们的波形图的相位相等
解析：经过同一位置时，因为线圈完全相同，故磁通量一定相等；又因为两线圈转速不同，感应电动势不同，所以经过同一位置的感应电动势和电流一般不同，B、C错；在t＝0时，两线圈感应电动势的相位都为0，相等，故D正确．
8．某交流发电机中，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的关系如图5－2－14所示．如果此线圈和一个R＝220 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法中正确的是( BC )
图5－2－14
A．交变电流的周期为0.04 s
B．交变电流的频率为50 Hz
C．交变电流的有效值为 1 A
D．交变电流的最大值为 1 A
三、非选择题
9．一阻值恒定的电阻器，当两端加上10 V的直流电压时，测得它的功率为P；当两端加上某一正弦交流电压时，测得它的功率为.求该交流电压的有效值和最大值．
解：由P＝，＝得U＝5 V，则Um＝U＝10 V.
10．一交流电压的瞬时值表达式为u＝15sin 100πt ，将该交流电压加在一电阻上，产生的电功率为25 W，求该电阻的阻值．
解：电压的有效值U＝＝ V，P＝，联立解得R＝ Ω＝4.5 Ω.
11．交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R.当线圈由图5－2－15中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：通过R的电荷量q为多少？
图5－2－15
解：按照电流的定义I＝，计算电荷量q应该用电流的平均值：即q＝t，而＝＝＝，所以q＝.
12．一根电阻丝接入100 V的直流电，1 min产生热量Q，同样的电阻丝接入正弦交变电压，2 min产生热量0.5Q，那么该交变电压的最大值为 ( D )
A．50 V B．100 V C．50 V D．50 V
解析： t2＝t1，U＝50 V，Um＝U＝50 V.
13．(双选)某交变电流的u－t图象如图5－2－16所示，将它加在一个阻值为110 Ω的电阻器两端．下列说法中正确的是( AD )
图5－2－16
A．电压最大值为220 V
B．线框转动的周期为0.01 s
C．线框转动的周期为0.03 s
D．如果在该电路中电阻上的最大电流为2 A
解析：由图象上得A正确．线框转动一个周期，交变电流变化一个周期，周期为0.02 s，最大电压除以电阻为最大电流．
14．匀强磁场的磁感应强度为B，边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈电阻为r ，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′ 以如图5－2－17所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.
(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向；
(2)转动过程中感应电动势的最大值有多大？
(3)线圈平面与磁感线成60°时的感应电动势多大？
(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过电阻R的电量是多少？
图5－2－17
解：(1)电流方向：adcba
(2)由Em＝NBωS ＝ NBωL2
(3)转过60°时的瞬时感应电动势
e＝Emcos 60°＝
(4)I平均＝＝
所以电量Q＝ I平均Δt＝
＝.
一、单项选择题
1．交流发电机的转子由磁通量最小的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1 V，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为( D )
A．20 V B．7.05 V
C．10 V D．17.3 V
解析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为Um＝U＝20 V．而转过30°时刻的瞬时值为u＝Umcos 30°＝17.3 V.
2．通过某电阻的周期性交变电流的图象如图5－2－9所示，该交流电的有效值I( D )
图5－2－9
A. A B．4.5 A
C．1.5 A D．3 A
解析：该交流周期为T＝0.3 s，前t1＝0.2 s为恒定电流I1＝3 A，后0.1 s为恒定电流I2＝ －6 A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有I2RT＝IRt1＋IRt2带入数据计算得I＝3 A.
3．把一电容器C接在220 V的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C的耐压值至少是( B )
A．220 V B．220 V
C．440 V D．440 V
解析：不低于220 V，不少学生往往把电容器与灯泡类比，额定电压220 V的灯泡接在220 V的交流电源上正常发光，从而错误地认为电容器的耐压值也只要不低于220 V即可，事实上，电容器接在交流电路中一直不断地进行充、放电过程．电容器两极间电压最大可达220 V，故电容器C的耐压值应不低于220 V.
二、双项选择题
4．在图5－2－10电路的MN间加一如图5－2－11所示正弦交流电，负载电阻为100 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则( AD )
图5－2－10 图5－2－11
A．电流表示数为2.20 A B．电压表示数为311 V
C．电流表示数为3.11 A D．电压表示数为220 V
5．如图5－2－12所示是在R＝100 Ω的电阻两端所加电压随时间变化的图象，则( BC )
图5－2－12
A．该电阻产生的功率为2 W
B．有效电压为5 V
C．该电阻产生的功率为 W
D．有效电压为10 V
6．如图5－2－13是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定( AD )
图5－2－13
A．此交变电流的频率为5 Hz
B．此交变电流的周期为0.1 s
C．将标有“12 V 3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光
D．图象上对应的0.1 s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面
7．两只由完全相同的导线绕制的单匝矩形线圈，在同一匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势分别为e1＝10sin 100πt ，e2＝10sin 200πt，以下说法正确的是( AD )
A．它们经过空间同一位置时的磁通量一定相等
B．它们经过空间同一位置时感应电动势一定相等
C．它们经过空间同一位置时感应电流一定相等
D．在t＝0时，它们的波形图的相位相等
解析：经过同一位置时，因为线圈完全相同，故磁通量一定相等；又因为两线圈转速不同，感应电动势不同，所以经过同一位置的感应电动势和电流一般不同，B、C错；在t＝0时，两线圈感应电动势的相位都为0，相等，故D正确．
8．某交流发电机中，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的关系如图5－2－14所示．如果此线圈和一个R＝220 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法中正确的是( BC )
图5－2－14
A．交变电流的周期为0.04 s
B．交变电流的频率为50 Hz
C．交变电流的有效值为 1 A
D．交变电流的最大值为 1 A
三、非选择题
9．一阻值恒定的电阻器，当两端加上10 V的直流电压时，测得它的功率为P；当两端加上某一正弦交流电压时，测得它的功率为.求该交流电压的有效值和最大值．
解：由P＝，＝得U＝5 V，则Um＝U＝10 V.
10．一交流电压的瞬时值表达式为u＝15sin 100πt ，将该交流电压加在一电阻上，产生的电功率为25 W，求该电阻的阻值．
解：电压的有效值U＝＝ V，P＝，联立解得R＝ Ω＝4.5 Ω.
11．交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R.当线圈由图5－2－15中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：通过R的电荷量q为多少？
图5－2－15
解：按照电流的定义I＝，计算电荷量q应该用电流的平均值：即q＝t，而＝＝＝，所以q＝.
12．一根电阻丝接入100 V的直流电，1 min产生热量Q，同样的电阻丝接入正弦交变电压，2 min产生热量0.5Q，那么该交变电压的最大值为 ( D )
A．50 V B．100 V C．50 V D．50 V
解析： t2＝t1，U＝50 V，Um＝U＝50 V.
13．(双选)某交变电流的u－t图象如图5－2－16所示，将它加在一个阻值为110 Ω的电阻器两端．下列说法中正确的是( AD )
图5－2－16
A．电压最大值为220 V
B．线框转动的周期为0.01 s
C．线框转动的周期为0.03 s
D．如果在该电路中电阻上的最大电流为2 A
解析：由图象上得A正确．线框转动一个周期，交变电流变化一个周期，周期为0.02 s，最大电压除以电阻为最大电流．
14．匀强磁场的磁感应强度为B，边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈电阻为r ，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′ 以如图5－2－17所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.
(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向；
(2)转动过程中感应电动势的最大值有多大？
(3)线圈平面与磁感线成60°时的感应电动势多大？
(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过电阻R的电量是多少？
图5－2－17
解：(1)电流方向：adcba
(2)由Em＝NBωS ＝ NBωL2
(3)转过60°时的瞬时感应电动势
e＝Emcos 60°＝
(4)I平均＝＝
所以电量Q＝ I平均Δt＝
＝.