【同步】高中物理教科版(2019)選擇性必修2：第3章專題提升7交流電的產(chǎn)生和描述分層作業(yè)習(xí)題

第三章分層作業(yè)18交流電的產(chǎn)生和描述A級必備知識基礎(chǔ)練1.(2023湖北武漢外國語學(xué)校高二期末)一交變電流的i-t圖像如圖所示,則對于該交變電流,下列說法正確的是 ()A.該交變電流的周期為0.02sB.該交變電流的最大值為22AC.該交變電流的有效值為22AD.該交變電流通過阻值為10Ω的電阻時熱功率為60W2.(2023陜西咸陽高二期末)很多人家里都有調(diào)光臺燈、調(diào)速電風(fēng)扇,過去是用變壓器來調(diào)節(jié)的,缺點是成本高、體積大、效率低,現(xiàn)在的調(diào)光臺燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)調(diào)節(jié)的。一個經(jīng)過可控硅電子元件調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓U隨時間t變化的圖像如圖所示,其中曲線為正弦曲線的一部分。由此可知,現(xiàn)加在電燈上的電壓為()A.1063V B.1023V C.103.(2023河北邢臺第二中學(xué)高二期末)某電路中的電流隨時間的變化規(guī)律如圖所示,讓該電流通過一個阻值為2Ω的電阻,在3s內(nèi)產(chǎn)生一定的熱量,如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻,也能在3s內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量,則這個電流值為()A.33A B.2A C.1.5A D.3A4.(2023陜西寶雞高二期末)手搖發(fā)電機(jī)如圖甲所示,發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為3Ω,產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的規(guī)律為e=502sin50πt(V)?，F(xiàn)將發(fā)電機(jī)與阻值為17Ω的燈泡組成閉合電路,如圖乙所示,則電壓表的示數(shù)為()A.42.5V B.42.52VC.50V D.502V5.(2023河北邢臺高二期末)如圖甲所示,在勻強(qiáng)磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖像如圖乙所示,下列說法正確的是()A.t=5×10-3s時,線框平面與中性面重合B.t=1.5×10-2s時,通過線框的磁通量變化率為零C.線框與磁場方向的夾角為60°時,感應(yīng)電動勢的瞬時值為155.5VD.線框產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為311V6.(多選)(2023廣東揭陽高二期末)在勻強(qiáng)磁場中,矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖乙所示,產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化規(guī)律的圖像如圖甲所示,已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1.0Ω,外接一只電阻為9.0Ω的燈泡,則()A.電壓表V的示數(shù)為18VB.電路中的電流方向每秒改變5次C.燈泡實際消耗的功率為36WD.電動勢隨時間變化的瞬時值表達(dá)式為e=20cos5πt(V)7.(多選)(2023吉林通化高二開學(xué)考試)某發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示,下列說法正確的是 ()A.電動勢的有效值為10VB.此交變電流的頻率為50HzC.t=0.1s時,穿過線圈平面的磁通量最大D.t=0.05s時,穿過線圈平面的磁通量最大8.(2023陜西榆林高二期末)一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動。穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖所示,則以下說法正確的是()A.t=0時刻,線圈平面與中性面垂直B.t=0.01s時刻,Φ的變化率最大C.t=0.02s時刻,交變電流的電動勢達(dá)到最大D.該線圈產(chǎn)生的交變電流的電動勢隨時間變化的圖像如圖乙所示B級關(guān)鍵能力提升練9.(2023遼寧丹東高二期末)如圖所示,空間中分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)有界磁場,EF是其左邊界,一面積為S的n匝圓形金屬線框垂直于磁場放置,圓形線圈的圓心O在EF上,若線框以角速度ω繞EF勻速轉(zhuǎn)動,并從圖示位置開始計時,則()A.t=2πB.t=π2C.線框中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為nBSωD.線框中產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為24nBS10.(多選)一種振動發(fā)電裝置的示意圖如圖甲所示,半徑為r=0.1m、匝數(shù)n=20的線圈位于輻向分布的磁場中,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B=0.20πT,線圈電阻為R1=0.5Ω,它的引出線接有R2=9.5Ω的小燈泡L。外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運動,線圈運動速度v隨時間tA.小燈泡中電流的峰值為0.16AB.小燈泡中電流的有效值為0.16AC.電壓表的示數(shù)約為1.5VD.t=0.01s時外力的大小為0.128N11.(2023河北邯鄲高二期末)將硬導(dǎo)線中間一段彎成直徑d=1m的半圓形,它在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=42π2T、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中繞ab軸勻速轉(zhuǎn)動,硬導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,外電路有一“(1)硬導(dǎo)線在磁場中勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速n;(2)由圖示位置開始計時,該感應(yīng)電流的瞬時值表達(dá)式及在t=136s時導(dǎo)線中的瞬時電流i

參考答案分層作業(yè)18交流電的產(chǎn)生和描述1.C解析由圖像可知,該交變電流的周期為0.03s,故A錯誤;由圖像可知,該交變電流的最大值為4A,故B錯誤;根據(jù)電流的熱效應(yīng)22×Im2Rt1+Im2Rt2=I2RT,其中t1=t2=0.01s,T=0.03s,解得該交變電流的有效值為I=22A,故C正確;根據(jù)P=I2R2.A解析電燈上的電壓為有效值,根據(jù)電流的熱效應(yīng),則U2Rt=20223.A解析圖中交變電流在3s內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量為Q=2×(32×2×0.5+62×2×1)J=162J,恒定電流通過這個電阻在3s內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量,則由Q=I2Rt,解得這個電流值為I=QRt=1624.A解析由題意可知,正弦式交變電流的電動勢峰值為Em=502V,則其有效值為E=Em2=50V,由閉合電路歐姆定律,可得I=ER+r,解得電路中電流為I=2.5.C解析t=5×10-3s時,線框中感應(yīng)電動勢最大,則此時線圈平面與中性面垂直,選項A錯誤;t=1.5×10-2s時,線框中感應(yīng)電動勢最大,通過線框的磁通量變化率最大,選項B錯誤;線框與磁場方向的夾角為60°時,感應(yīng)電動勢的瞬時值為e=Emsinωt=311×sinπ6(V)=155.5V,選項C正確;線框產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為311V,有效值為3116.AC解析該交變電動勢的有效值為E=Em2=2022V=20V,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知U=ER+rR=209+1×9V=18V,故A正確;周期為0.2s,頻率為5Hz,每轉(zhuǎn)一圈電流方向改變2次,所以電流方向每秒改變10次,故B錯誤;燈泡消耗的功率P=U2R=7.AD解析電動勢的有效值為e有效=1022V=10V,A正確;由圖得周期為0.2s,所以頻率為f=18.B解析t=0時刻,磁通量最大,則線圈平面與中性面平行,A錯誤;t=0.01s時刻,Φ-t圖像斜率最大,則Φ的變化率最大,B正確;t=0.02s時刻,磁通量最大,感應(yīng)電動勢為0,C錯誤;磁通量最大時,感應(yīng)電動勢為0,磁通量為0即磁通量變化率最大時,感應(yīng)電動勢最大,圖乙不符,D錯誤。9.D解析當(dāng)t=2πω,即ωt=2π時,線框回到圖示位置,此時的感應(yīng)電流最小,磁通量最大,A錯誤;當(dāng)t=π2ω,即ωt=π2時,線圈轉(zhuǎn)到與圖示垂直位置,此時磁通量為零,B錯誤;線框中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為Em=nB·S2·ω=110.AD解析由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道,線圈在磁場中做往復(fù)運動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律,線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值為Em=nBlv=nB·2πrv,故小燈泡中電流的峰值為Im=EmR1+R2=20×0.20π×2π×0.1×29.5+0.5A11.答案(1)12r/s(2)i=2sin24πt(A)62解析(1)燈泡正常發(fā)光,說明硬導(dǎo)線在磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值等于12V,則電