3.2 交变电流的描述 同步训练(word版含答案)

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名称 3.2 交变电流的描述 同步训练(word版含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-23 13:01:44

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3.2 交变电流的描述
一、选择题
1.通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s.电阻两端电压的有效值为
A.12V B.4V C.15V D.8V
2.两个相同的电阻,分别通以如图甲,乙所示的两种交变电流,其中图乙的电流前半周期是直流电,后半周期是正张式电流,则在一个周期内,甲,乙两种电流在电阻上产生的焦耳热之比等于(  )
A.2:1 B.3:2 C.4:3 D.5:4
3.一台电风扇的额定电压为交流220V.在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示.这段时间内电风扇的用电量为
A.3.9×10-2度 B.5.5×10-2度
C.7.8×10-2度 D.11.0×10-2度
4.一正弦式交变电流的i - t图像如图所示。下列说法正确的是(  )
A.在t0.4 s时电流改变方向 B.该交变电流的周期为0.5 s
C.该交变电流的表达式为 D.该交变电流的有效值为
5.某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时,磁通量Φ随时间t变化的关系如图所示,则下列说法正确的是(  )
A.t=0时刻,线圈平面与中性面平行
B.1s内线圈中感应电流方向改变50次
C.t=0.015s时刻,线圈中的感应电流最大
D.t=0.01s时刻,图像的切线斜率为40Wb/s
6.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是(  )
A.t=0.01s时穿过线框的磁通量最小
B.该交变电动势的瞬时值表达式为e=22sin(100t)V
C.电动势瞬时值为22V时,线圈平面与磁感线的夹角为45°
D.从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为22V
7.如图所示,在匀强磁场中圆形线圈匀速转动的周期为T,匝数为10匝,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈总电阻为2Ω,从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时,线圈转过30°时的瞬时电流为1A,下列说法中正确的是(  )
A.线圈中电流的最大值为A
B.线圈中电流的最大值为2A
C.线圈消耗的电功率为8W
D.从图示位置开始计时,感应电流的瞬时值表达式为i=2cos(t)A
8.如图所示,矩形线框ABCD以恒定的角速度绕对角线AC转动。AC的左侧存在着垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,已知AB长为,BC长为,线框电阻为R。时刻线框平面与纸面重合,下列说法正确的是(  )
A.矩形线框该时刻的电流值最大
B.矩形线框产生的感应电动势有效值为
C.矩形线框转过半圈过程中产生的热量为
D.矩形线框从图示位置转过过程中,通过线框任意横截面电荷量为
9.如图所示,闭合开关后,的电阻两端的交流电压为,电压表和电流表均为理想交流电表,则(  )
A.该交流电周期为 B.电压表的读数为
C.电流表的读数为 D.电阻的电功率为
10.一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为,如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为( )
A.5V B.5V C.10V D.10V
11.如图所示,单匝矩形线圈ABCD。边长LAB = 0.2m,LAD = 0.1m,总电阻R = 1,AB和CD中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度为B = 1T。若线圈以角速度ω = 2rad/s绕轴OO'匀速转动,从图示位置开始计时,下列说法正确的是( )
A.图示时刻,穿过线圈的磁通量变化最快
B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为
C.从t = 0时刻到时刻,通过导线截面的电荷量为q = 0.02C
D.从t = 0时刻到t = πs时刻,线圈ABCD上产生的热量为
12.一个阻值为的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T,从中性面开始计时,当时,感应电动势的瞬时值为该线圈与一阻值为的电阻组成闭合回路,下列说法正确的是(  )
A.电动势的有效值为 B.用交流电压表测R电压时读数为
C.电阻R的热功率为 D.矩形线圈发热功率为
13.如图甲所示,标有“220V 40W”的灯泡和标有“20 μF 300V”的电容器并联到交流电源上,V为交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示,闭合开关。下列判断正确的是(  )
A.时刻,V的示数为零 B.灯泡恰好正常发光
C.电容器不可能被击穿 D.V的示数保持110V不变
14.合理利用自然界中的能源是一个重要的课题。在我国某海域,人们设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如图甲所示,该浮桶由内、外两密封圆筒构成,浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上,内置N=100的线圈。线圈与阻值R=14的灯泡相连,随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中;,其运动速度(m/s)。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小B=0.2T。线圈周长L=1.5m,总电阻r=1,圆形线所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是(  )
A.线圈中感应电动势为
B.灯泡中流过电流的最大值为4A
C.灯泡的电功率为240W
D.1分钟内小灯泡消耗的电能为13440J
15.如图所示电路,电阻与电阻阻值相同,都为,和并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A、B间加一正弦交流电,加在上的电压有效值为(  )
A.30V B.60V C. D.
16.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电动势,那么(  )
A.该交变电流的频率是50 Hz B.当t=0时,线圈平面恰好位于中性面
C.当t= s时,e有最大值 D.该交变电流电动势的有效值为220V
17.(多选)发电机的示意图如图甲所示,边长为L的正方形金属框,在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO’轴转动,阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计,图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周(  )
A.框内电流方向不变 B.电动势的最大值为Um
C.流过电阻的电荷 D.电阻产生的焦耳热
18.(多选)单匝闭合矩形线框电阻为,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量与时间的关系图像如图所示.下列说法正确的是( )
A.时刻线框平面与中性面垂直
B.线框的感应电动势有效值为
C.线框转一周外力所做的功为
D.从到过程中线框的平均感应电动势为
19.(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则(  )
A.两导线框中均会产生正弦交流电
B.两导线框中感应电流的周期都等于T
C.在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等
D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
20.(多选)如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图乙中曲线a,b所示,则(  )
A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
B.曲线a,b对应的线圈转速之比为2∶3
C.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
21.(多选)如图所示,由N匝导线组成的矩形导线框,从图示位置开始。以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕对称轴OO'匀速转动。线框面积为S,线框总电阻为r,外电路接有电阻R和二极管D.二极管D具有单向导电性,即正向电阻为零。反向电阻无穷大。下列说法正确的是(  )
A.线框中交变电流的电动势
B.电阻R的发热功率为
C.R两端电压的最大值
D.一个周期内通过R的电荷量为
二、填空题
22.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动,线框中感应电流的有效值I=___________.线框从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q=_________.
22图 23图
23.如图所示,平行四边形线圈匝数n=200匝,线圈面积S=10cm2,线圈电阻r=1Ω,在匀强磁场中绕轴逆时针(从上往下看)匀速转动,轴和磁场的方向垂直,磁感应强度的大小,角速度,外电阻电阻R=9Ω,交流电表均为理想电表.若从图示位置开始计时,线圈感应电动势的瞬时值表达式为__________________,流过电流表的最大值电流值为__________;转动过程中交流电压表的数值为__________________.
三、解答题
24.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,电阻为,线框绕与cd重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动,线框转过时的感应电流为I。
①线框中感应电流的有效值为多少?
②从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q;
③线框转一周的过程中,产生的热量为Q。
25.如图所示,线圈abcd的面积是,共100匝,线圈电阻为,外接电阻,匀强磁场的磁感应强度为,当线圈以的转速匀速转动时,求:
(1)转动中感应电动势的最大值和有效值;
(2)电路中交流电压表和电流表的示数;
(3)线圈由图示位置转过的过程中,交变电动势的平均值。
26.贯彻新发展理念,我国风力发电发展迅猛,2020年我国风力发电量高达4000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动,已知磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为,线圈的匝数为100、面积为,电阻为,若磁体转动的角速度为,线圈中产生的感应电流为。求:
(1)线圈中感应电动势的有效值E;
(2)线圈的输出功率P。
27.图1是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动,由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图2是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动.(只考虑单匝线圈)
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图3所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;
(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热.(其它电阻均不计)
28.如图所示,在xOy平面内存在B=2T的匀强磁场,OA与OCA为固定于竖直平面内的光滑金属导轨,其中OCA满足曲线方程x=0.5siny(m),C点的横坐标最大,导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1=6Ω和R2=12Ω(图中末画出)。现有一长L=0.5m、质量m=0.1kg的金属棒在竖直向上的外力作用下,以v=2m/s的速度向上匀速运动。金属棒与两导轨接触良好,除电阻R1、R2外其余电阻不计。求:
(1)金属棒在导轨上运动时,R2上消耗的最大功率Pmax;
(2)外力的最大值Fmax;
(3)金属棒滑过导轨OCA的过程中,整个回路上产生的热量Q。
参考答案
1.B 2.C 3.B 4.C 5.D 6.C 7.B 8.D 9.C 10.C 11.D 12.D 13.B 14.D 15.D
16.AB
17.ABD
18.BC
19.BC
20.AC
21.BD
22.
23. 27V
24.①;②;③
25.(1)100V,;(2),;(3)
26.(1);(2)
27.(1)(2)
(3)
28.(1);(2)1.5N;(3)1.25J第10页,共10页
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