2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊：5.習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述含答案知識點一對交變電流瞬時值表達(dá)式的應(yīng)用1標(biāo)有“220 V0.5 F”字樣的電容器能接入下面哪個電路中使用()Ae220sin 100t (V)的交流電路中B220 V的照明電路中Ce380sin 100t (V)的交流電路中D380 V的照明電路中知識點二交變電流的圖像2(多選)一正弦式交變電流的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖LX41所示由圖可知()圖LX41A該交變電流的電壓瞬時值的表達(dá)式為u100sin 25t (V)B該交變電流的頻率為25 HzC該交變電流的電壓的有效值為100 VD若將該交流電壓加在阻值為R100 的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50 W3一矩形金屬線圈共10匝，繞垂直磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的交變電動勢e隨時間t變化的規(guī)律如圖LX42所示，下列說法中正確的是()圖LX42A此交流電的頻率為0.2 HzB此交變電動勢的有效值為1 VCt0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行D在線圈轉(zhuǎn)動過程中，穿過線圈的最大磁通量為 Wb知識點三交變電流有效值的計算4圖LX43表示一交流電隨時間變化的圖像，其中電流為正值時的圖像為正弦曲線的正半部分，其最大值為Im；電流的負(fù)值為Im，則該交變電流的有效值為多少？圖LX43知識點四交變電流的“四值”5如圖LX44所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個內(nèi)阻r3 、面積S0.02 m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO軸旋轉(zhuǎn)，OO軸垂直于磁場方向，已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B T若線框以100 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，且通過電刷給“6 V12 W”的小燈泡供電，則：(1)若從圖示位置開始計時，求線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；(2)從圖示位置開始，線框轉(zhuǎn)過90的過程中，流過導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？該電荷量與線框轉(zhuǎn)動的快慢是否有關(guān)？(3)由題目所給的已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光？如不能，則小燈泡的實際功率為多大？圖LX446風(fēng)速儀的簡易裝置示意圖如圖LX45甲所示在風(fēng)力作用下，風(fēng)杯帶動與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電流隨風(fēng)速的變化而變化風(fēng)速為v1時，測得線圈中的感應(yīng)電流隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示；若風(fēng)速變?yōu)関2，且v2v1，則感應(yīng)電流的峰值Im、周期T和感應(yīng)電動勢的有效值E的變化情況是()圖LX45AIm變大，T變小BIm變大，T不變CIm變小，T變小 DIm不變，E變大7圖LX46為一正弦交流電通過一電子元件后的波形圖，則下列說法正確的是()圖LX46A這也是一種交流電B電流的變化周期是0.01 sC電流的有效值是1 AD電流通過100 的電阻時，1 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為200 J8如圖LX47所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()圖LX47A.B.C. D.9(多選)電阻為1 的某矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖LX48的圖線a所示；當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，該線圈中所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個正弦交變電流的說法正確的是()圖LX48A在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C交流電a的電動勢的有效值為5 VD交流電b的電動勢的最大值為5 V10如圖LX49所示，線圈面積為0.05 m2，共100匝，線圈總電阻為1 ，與阻值為R9 的外電阻相連，線圈在B T的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的OO軸以轉(zhuǎn)速n300 r/min勻速轉(zhuǎn)動從線圈處于中性面開始計時，求：(1)電動勢的瞬時表達(dá)式；(2)兩電表A、V的示數(shù)；(3)線圈轉(zhuǎn)過 s時電動勢的瞬時值；(4)線圈轉(zhuǎn)過 s的過程中，通過電阻的電荷量；(5)線圈勻速轉(zhuǎn)一周外力做的功圖LX49習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述1A解析 標(biāo)有“220 V0.5 F”字樣的電容器，電壓最大值不得超過220 V，由A、C中瞬時值表達(dá)式可見，最大值分別為220 V、380 V，故A對，C錯；B、D中有效值為220 V、380 V，最大值更大，故B、D錯2BD解析 從圖中可知，交變電流周期T4102 s，峰值電壓Um100 V，故交變電流的頻率f25 Hz，有效值U50 V；R100 的電阻上的熱功率P50 W；該交變電流的電壓瞬時值表達(dá)式uUmsin t100sin 50t (V)，正確選項為B、D.3D解析 由圖可知，此交流電的周期T0.2 s，頻率f5 Hz，A錯誤E V，B錯誤t0.1 s時，電動勢為0，線圈平面與磁感線垂直，C錯誤因EmnBS，其中n10匝，10 rad/s，故mBS Wb，D正確4.Im解析 在前為正弦交流電，相應(yīng)有效值為I1；在后為方波交流電，相應(yīng)有效值為I2Im.取電阻為R，考慮一個周期內(nèi)的熱效應(yīng)，設(shè)該交變電流的有效值為I，根據(jù)有效值的定義有I2RTIRIR，由此得I Im.5(1)e10 cos 100t (V)(2) C無關(guān)(3)不能 W解析 (1)線框轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值EmBS0.02100 V10 V因線框轉(zhuǎn)動從平行于磁感線位置開始計時，則感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式eEmcos t10 cos 100t (V)(2)線框轉(zhuǎn)過90過程中，產(chǎn)生的平均電動勢E，流過的電荷量qIT，燈泡電阻R 3 ，故q C C，與線框轉(zhuǎn)動的快慢無關(guān)(3)線框產(chǎn)生的電動勢的有效值E10 V，燈泡兩端電壓UR5 V因U6 V，故燈泡不能正常發(fā)光，其實際功率P W W.6A解析 風(fēng)速增大，周期T變小，感應(yīng)電動勢的有效值E變大，感應(yīng)電流的峰值Im變大，選項A正確7C解析 因電流方向不變，故不是交流電，A錯；其周期為0.02 s，B錯；由電流熱效應(yīng)可知RI2RT，解得I1 A，故C對；由QI2Rt可知Q11001 J100 J，D錯8D解析 線框轉(zhuǎn)動的角速度為，進(jìn)磁場的過程用時周期，出磁場的過程用時周期，進(jìn)、出磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小都為I，則轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值滿足I2RTRT，解得I.D正確9BC解析 由題中圖像可知，t0時刻線圈中的感應(yīng)電流為0，感應(yīng)電動勢為0，穿過線圈的磁通量的變化率為0，所以穿過線圈的磁通量最大，選項A錯誤；由圖像可得線圈先后兩次轉(zhuǎn)動的周期之比為0.40.623，則轉(zhuǎn)速之比為32，選項B正確；由圖像可得交流電a的電流的最大值為10 A，有效值為 A5 A，矩形線圈的電阻為1 ，所以交流電a的電動勢的有效值為5 V，選項C正確；由EmnBS，可得電動勢峰值Em與周期成反比，所以交流電b的電動勢的最大值為 V，選項D錯誤10(1)e100sin 10t(V)(2)5 A45 V(3)50 V(4) C(5)100 J解析 (1)EmNBS，2n，因為n300 r/min5 r/s，所以2n25 rad/s10 rad/s，所以EmNBS1000.0510 V100 V從線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計時，則eEmsin t，所以e100sin 10t(V)(2)由閉合電路歐姆定律有I A5 A，故URIR5 9 V45 V.(3)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過 s時e100sin(10) V100sin V50 V.(4)線圈轉(zhuǎn)過t s的過程中，轉(zhuǎn)過的角度為t10，通過電阻的電荷量為qIttt，其中|21|BS(cos1)|BS，所以q C.(5)線圈勻速轉(zhuǎn)動一周，外力做功與電流做功相等故WFT J100 J.