高中物理人教版2第五章交變電流第5章2

第五章2知能綜合訓(xùn)練(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書(shū)中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)eq\x(◎必做部分)1．一個(gè)照明電燈標(biāo)有“220V、60W”字樣，現(xiàn)在把它接入最大值為311V的正弦式交流電路中，則()A．燈的實(shí)際功率大小為60WB．燈絲將燒斷C．只能暗淡發(fā)光D．能正常發(fā)光答案：AD2．在如圖所示電路中，A是熔斷電流I0＝2A的保險(xiǎn)絲，R是可變電阻，S是交流電源．交流電源的內(nèi)電阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是e＝220eq\r(2)sin314tV．為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于()A．110eq\r(2)Ω B．110ΩC．220Ω D．220eq\r(2)Ω解析：U＝220V，Rmin＝eq\f(U,I0)＝eq\f(220,2)Ω＝110Ω.答案：B3．標(biāo)有“250V,μF”字樣的電容器能接入下面哪個(gè)電路中使用()A．220sin100πtV B．220V照明電路中C．380sin100πtV D．380V動(dòng)力電路中解析：從該電容器的銘牌知，它的耐壓值為250V，也就是它允許加的最大電壓為250V，對(duì)于220V的照明電路，最大值為220eq\r(2)V＝311V，超出了它的耐壓值．故正確答案為A.答案：A4.一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流220V．在其正常工作過(guò)程中，用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖所示．這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為()A．×10－2度 B．×10－2度C．×10－2度 D．×10－2度解析：分段計(jì)算用電量，根據(jù)W＝UIt得W＝W1＋W2＋W3＝220××10×60J＋220××10×60J＋220××40×60J＝×105J，而1度＝1kW·h＝×106J，所以W＝×105J＝度＝×10－2度，故B選項(xiàng)正確，A、C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：B5.一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示．由圖可知()A．該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝100sin25tVB．該交流電的頻率為25HzC．該交流電的電壓的有效值為100eq\r(2)VD．若將該交流電壓加在阻值為R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為50W解析：由題圖知：T＝4×10－2s，根據(jù)ω＝2π/T有ω＝50πrad/s，故A錯(cuò)；從圖象讀出：T＝4×10－2s，根據(jù)f＝eq\f(1,T)可得f＝25Hz，故B對(duì)；從圖象讀出：Um＝100V，根據(jù)U＝eq\f(Um,\r(2))可得U＝eq\f(100,\r(2))V，故C錯(cuò)；由C得：U＝eq\f(100,\r(2))V，，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)有P＝50W，故D對(duì)．答案：BD6．如圖所示，圖線(xiàn)a是線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線(xiàn)b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是()A．在圖中t＝0時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量均為零B．線(xiàn)圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2C．交流電a的瞬時(shí)值為u＝10sin5πt(V)D．交流電b的最大值為eq\f(20,3)V解析：由圖可知t＝0時(shí)刻時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖可知Ta＝s，Tb＝s，線(xiàn)圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比na∶nb＝Tb∶Ta＝3∶2，選項(xiàng)B正確；交流電a的瞬時(shí)值為u＝Umsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,Ta)t))，得u＝10sin5πt(V)，選項(xiàng)C正確，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Um＝NBSω＝NBSeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))，所以Uma∶Umb＝Tb∶Ta，交流電b的最大值為eq\f(20,3)V，選項(xiàng)D正確．答案：BCD7．電阻R1、R2與交流電源按照?qǐng)D甲的方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示，則()甲乙A．通過(guò)R1的電流有效值是1.2B．R1兩端的電壓有效值是6VC．通過(guò)R2的電流最大值是1.2eq\r(2)AD．R2兩端的電壓最大值是6eq\r(2)V解析：從圖象可以看出，交變電流中電流最大值為0.6eq\r(2)A，電流有效值為：I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.6A，R1兩端電壓有效值為U1＝IR1＝6V，R2兩端電壓最大值為Um＝ImR2＝\r(2)×20V＝12eq\r(2)V，綜上所述，正確選項(xiàng)為B.答案：B8．如圖甲是阻值為5Ω的線(xiàn)圈與阻值為15Ω的電阻R構(gòu)成的回路．線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示．則()A．電壓表的示數(shù)為VB．通過(guò)電阻的電流為0.707C．電阻R上消耗的功率為WD．通過(guò)電阻的電流方向每秒變化100次解析：根據(jù)題中圖乙可知交流電的有效值為E＝eq\f(20,\r(2))V＝10eq\r(2)V，電壓表的示數(shù)為eq\f(10\r(2),5＋15)×15V＝\r(2)V，A錯(cuò)誤；通過(guò)電阻的電流為I＝eq\f(10\r(2),5＋15)A＝0.5eq\r(2)A≈0.707A，B正確；電阻R上消耗的功率為P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10\r(2),5＋15)))2×15W＝W，C正確；根據(jù)產(chǎn)生交流電的特點(diǎn)，線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)一圈，電流方向改變兩次，則每秒變化eq\f(1,×2＝50次，D錯(cuò)誤．答案：BC9．有一交流發(fā)電機(jī)模型，用示波器觀察到它產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形如圖所示，求：(1)電動(dòng)勢(shì)的最大值和有效值，(2)當(dāng)t＝eq\f(1,200)s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值，并指出此時(shí)線(xiàn)圈相對(duì)于磁場(chǎng)的位置．(3)已知線(xiàn)圈面積為16cm2，共25匝，解析：(1)由圖象可知電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝5V，根據(jù)正弦交流電的最大值和有效值的關(guān)系，故有效值為：E＝eq\f(\r(2),2)Em＝V.(2)因?yàn)閑＝Emsinωt＝5sin100πt，當(dāng)t＝eq\f(1,200)s時(shí)，e＝5sin100π×eq\f(1,200)V＝5V.這時(shí)線(xiàn)圈平面跟磁感線(xiàn)平行．(3)由于Em＝nBSω，所以B＝eq\f(Em,nSω)＝eq\f(5,25×2π×50×16×10－4)T＝T.答案：(1)5VV(2)5V線(xiàn)圈平面跟磁感線(xiàn)平行(3)T10．甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖．其矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈的匝數(shù)n＝100，電阻r＝10Ω，線(xiàn)圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R＝90Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表．在t＝0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化．求：(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值；(2)電路中電壓表的示數(shù)；(3)R上的熱功率．解析：(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝nBSω而Φm＝BS，ω＝eq\f(2π,T)，所以Em＝eq\f(2nπΦm,T)由Φ－t圖線(xiàn)可知：Φm＝×10－2WbT＝×10－2s，所以Em＝200V.(2)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝100eq\r(2)VU＝eq\f(R,R＋r)E＝eq\f(90,100)×100eq\r(2)V＝90eq\r(2)V＝V.(3)R上的功率為：PR＝eq\f(U2,R)＝eq\f(90\r(2)2,90)W＝180W答案：(1)200V(2)V(3)180Weq\x(◎選做部分)11．如圖所示，矩形線(xiàn)圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)()A．線(xiàn)圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B．線(xiàn)圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C．線(xiàn)圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是a→b→c→d→aD．線(xiàn)圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力解析：線(xiàn)圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流，產(chǎn)生的電流、電動(dòng)勢(shì)及線(xiàn)圈各邊所受安培力大小與轉(zhuǎn)動(dòng)軸所在位置無(wú)關(guān)，故A對(duì)，B、D錯(cuò)；圖示時(shí)刻產(chǎn)生電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a，故C錯(cuò)．答案：A12.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線(xiàn)圈的周期為T(mén)，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線(xiàn)圈電阻為2Ω.從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的感應(yīng)電流為1A．那么A．線(xiàn)圈消耗的電功率為4WB．線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的有效值為2C．任意時(shí)刻線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝4coseq\f(2π,T)tD．任意時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為Φ＝eq\f(T,π)sineq\f(2π,T)t解析：線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正(或余)弦式交變電流，因?yàn)閺木€(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，所以瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式e＝Emcosωt，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)e＝Emcos60°＝eq\f(Em,2)，而i＝eq\f(e,R)＝eq\f(\f(Em,2),2Ω)＝eq\f(Em,4Ω)＝1A，所以Em＝4V．故電動(dòng)勢(shì)有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)V，則線(xiàn)圈消耗功率P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(2\r(2)2,2)W＝4W，則選項(xiàng)A正確；線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的有效值I＝eq\f(E,R)＝