【2020秋备课】高中物理练习新人教版选修3-2-5.1-交变电流.docx

5.1 交变电流一、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1A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()图2A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 100t VB220 V的照明电路中C380 sin 100t VD380 V的动力电路中4在电路的M、N间加一如图3所示的正弦沟通电，负载电阻为100 ，若不考虑电表内阻对电路的影响，则沟通电压表和沟通电流表的读数分别为()图3A220 V,2.20 A B311 V,2.20 AC220 V,3.11 A D311 V,3.11 A5交变电流的电压表达式为u20sin 314t V，求这个交变电压的最大值Um、有效值U、周期T、频率f.画出交变电流的电压ut图象二、提升练6小型沟通发电机中，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R10 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻下列说法正确的是()图4A交变电流的周期为0.125 sB交变电流的频率为8 Hz C交变电流的有效值为 AD交变电流的最大值为4 A7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5A4 A B2 AC. A D. A8矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，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()图6A在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最大B在t0.2 s和t0.4 s时，电动势转变方向C电动势的最大值是157 VD在t0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s9两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乙等于()图7A.1 B21 C41 D1110如图8所示，单匝矩形线圈的一半放在具有抱负边界的匀强磁场中，线圈轴线OO与磁场边界重合。线圈按图示方向匀速转动。若从图示位置开头计时，并规定电流方向沿abcda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图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时电子从静止开头运动，则()图9A电子做往复运动B在足够长的时间后，电子确定要遇到某个金属板上CtT/2时，电子速度达到最大值DtT时，电子将回到原动身点题号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 V时，才开头发光求氖管通电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：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其描述 答案1B2BCD将线圈向右拉出磁场时，线圈中电流方向不变，A选项错B、C两种状况下产生交变电流，只有在C状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种状况下可产生交变电流，故B、C、D对3A4A电压表和电流表都是表示的有效值，依据图象得出电压的有效值是220 V，依据欧姆定律得出电流的有效值是2.20 A520 V10 V0.02 s50 Hz图象见解析解析已知交变电流的电压表达式uUmsin t，正弦符号前的系数即为电压的最大值，依据正弦式交变电流的电压有效值与最大值的关系U，可求得U；再依据T，求得T；由f，求得f.据题意，交变电流电压最大值Um20 V，有效值U10 V，周期T s0.02 s，频率f50 Hz.依据uUmsin t20sin 314t V，画出交变电流的电压随时间变化的图象如图所示6C由图可知交变电流的周期T0.250 s，频率f4 Hz，故选项A、B错误；交变电流的有效值I A A，故选项C正确；交变电流的最大值Im A2 A，故选项D错误7D设该交变电流的有效值为I，t11 s，t22 s，由有效值的定义得()2Rt1IRt2I2Rt.而tt1t23 s，代入数据解得：I 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，但不转变方向，B错误；公式EmnBSnm，其中m0.2 Wb，5，所以Em500.25 V50 V157 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得此时 Wb/s3.14 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IR；乙为正弦交变电流，计算热功率时要用电流的有效值：I，所以P乙I2R()2RR，得.故B正确10At0时线圈磁通量最大，磁通量的变化率最小，所以感应电动势、感应电流最小依据楞次定律可以推断，t0时刻开头线圈中磁通量变小，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，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126104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 V，就发光，u25 V时，代入瞬时值方程得sin 100t在正半周有两个解就是100t1和100t2，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T2t0.01 s，发光两次所以10 min内的发光次数为N226104(次)总的发光时间为Nt61040.005 s300 s5 min.13(1)3.14 V(2)1.57 V(3)2.6 V(4)1.78 V(5)0.99 J解析(1)感应电动势的最大值为EmnBS1000.52(0.1)2 V3.14 V(2)转过60时的瞬时感应电动势为eEmcos 603.140.5 V1.57 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nn100 V2.6 V(4)电压表示数为外电路电压的有效值URR4 V1.78 V(5)转动一周所做的功等于电流产生的热量WQ()2T0.99 J