人教版(新教材)高中物理選擇性必修2課時(shí)作業(yè)9：3 2 交變電流的描述

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE13.2交變電流的描述1．在阻值為70Ω的電阻中通以正弦式交變電流，測(cè)得在10min內(nèi)放出的熱量為2．1×104J，則此交變電流的最大值為()A．0.24AB．0.5AC．0.707AD．1A2．一個(gè)正弦式交變電流的圖像如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．周期是0.2s，電流的峰值是10A B．周期是0.15s，電流的峰值是10AC．頻率是5Hz，電流的有效值是10A D．頻率是0.2Hz，電流的有效值是7．07A3．通過(guò)一阻值R＝100Ω的電阻的交變電流隨時(shí)間變化圖像如圖所示，其周期為1s。電阻兩端電壓的有效值為()A．12VB．4eq\r(10)VC．15VD．8eq\r(5)V4．如圖所示，電路由正弦式交流電源供電，最大電壓保持不變，如果交變電流的頻率升高，則下列說(shuō)法正確的是()A．電容器上的電荷量最大值增大 B．電容器的容抗增大C．電路中燈泡的亮度變亮 D．電路中燈泡的亮度變暗5．〖多選〗在如圖所示的電路中，L為電感線圈，燈泡的電阻為R，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無(wú)限大，交流電源的電壓u＝220eq\r(2)sin100πt(V)。若保持電源電壓有效值不變，只將電源頻率改為100Hz，下列說(shuō)法正確的是()A．電流表示數(shù)增大B．電壓表示數(shù)增大C．燈泡變暗D．燈泡變亮6．如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙中曲線a、b所示，則()A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)兩次的t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面垂直B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2C．曲線a表示的交變電流頻率為50HzD．曲線b表示的交變電流有效值為10eq\r(2)V7．電阻R1、R2和交流電源按照?qǐng)D甲所示方式連接，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的變化情況如圖乙所示，則()A．通過(guò)R1的電流的有效值是1．2A B．R1兩端的電壓有效值是6VC．通過(guò)R2的電流的有效值是1．2eq\r(2)A D．R2兩端的電壓有效值是6eq\r(2)V8．〖多選〗如圖所示，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過(guò)直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面。現(xiàn)使線框M、N在t＝0時(shí)從圖示位置開(kāi)始，分別繞垂直于紙面、且過(guò)OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()A．兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等9．〖多選〗如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線框面積為S，線框的電阻、電感均不計(jì)，外電路接有電阻R、理想電流表和二極管D。二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無(wú)窮大。下列說(shuō)法正確的是()A．交流電流表的示數(shù)為eq\f(ω,2R)NBS B．一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)R的電荷量為eq\f(2NBS,R)C．R兩端電壓的有效值為eq\f(NBSω,\r(2)) D．圖示位置電流表的示數(shù)為010．一個(gè)匝數(shù)為100、阻值R＝0.5Ω的閉合線圈處于某一磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面。從某時(shí)刻起穿過(guò)線圈的磁通量按如圖所示規(guī)律變化，則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為()A．5eq\r(2)AB．2eq\r(5)AC．6AD．5A11．〖多選〗單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．eq\f(T,2)時(shí)刻線框平面與中性面垂直 B．線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為eq\f(\r(2)πΦm,T)C．線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT)D．從t＝0到t＝eq\f(T,4)過(guò)程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(πΦm,T)12．如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)內(nèi)阻r＝3Ω、面積S＝0.02m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO′軸旋轉(zhuǎn)。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(5\r(2),π)T。若線框以ω＝100πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且通過(guò)電刷給“6V12W”的小燈泡供電，則：(1)若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，求線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)從圖示位置開(kāi)始，線框轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，流過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？該電荷量與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢是否有關(guān)？(3)由題中所給已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光？如不能，則小燈泡實(shí)際功率為多大？

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁1．〖答案〗D〖解析〗根據(jù)Q＝I2Rt得I＝eq\r(\f(Q,Rt))＝eq\r(\f(2.1×104,70×600))A＝eq\f(\r(2),2)A，所以Im＝eq\r(2)I＝1A。2．〖答案〗A〖解析〗由題圖可知T＝0.2s，Im＝10A，故頻率f＝eq\f(1,T)＝5Hz，I＝eq\f(Im,\r(2))＝5eq\r(2)A≈7.07A，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。3．〖答案〗B〖解析〗由題意結(jié)合有效值的定義可得I2RT＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I\o\al(2,1)R·\f(2,5)T＋I(xiàn)\o\al(2,2)R·\f(1,10)T))，將I1＝0.1A，I2＝0.2A代入可得流過(guò)電阻的電流的有效值I＝eq\f(\r(10),25)A，故電阻兩端電壓的有效值IR＝4eq\r(10)V。4．〖答案〗C〖解析〗當(dāng)交變電流的頻率升高時(shí)，電容器的容抗減小，燈泡的亮度變亮，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；由Qmax＝CUm可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。5．〖答案〗BC〖解析〗由u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，可得電源原來(lái)的頻率為f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz。當(dāng)電源頻率由原來(lái)的50Hz增大為100Hz時(shí)，線圈的感抗增大，在電壓不變的情況下，電路中的電流減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；燈泡的電阻R是一定的，電流減小時(shí)，實(shí)際消耗的電功率(P＝I2R)減小，燈泡變暗，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；電壓表與電感線圈并聯(lián)，其示數(shù)為線圈兩端的電壓UL，燈泡兩端電壓為UR，則電源電壓的有效值為U＝UL＋UR，因UR＝IR，故電流I減小時(shí)，UR減小，因電源電壓有效值保持不變，可知UL增大，選項(xiàng)B正確。6．〖答案〗B〖解析〗在t＝0時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)為零，磁通量變化率為零，線圈一定處在中性面位置上，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，曲線a中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為4×10－2s，曲線b中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為6×10－2s，則由n＝eq\f(1,T)可知，轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故B正確；曲線a表示的交變電流頻率f＝eq\f(1,Ta)＝25Hz，故C錯(cuò)誤；曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2，曲線a表示的電動(dòng)勢(shì)最大值是15V，根據(jù)Em＝NBSω得曲線b表示的電動(dòng)勢(shì)最大值是10V，則有效值U＝eq\f(10,\r(2))V＝5eq\r(2)V，故D錯(cuò)誤。7．〖答案〗B〖解析〗電阻R1、R2串聯(lián),通過(guò)R1和R2的電流的有效值都是0.6A,故A、C錯(cuò)誤；R1兩端的電壓有效值U1＝IR1＝6V,故B正確；R2兩端的電壓有效值U2＝IR2＝12V,故D錯(cuò)誤。8．〖答案〗BC〖解析〗兩導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T，則感應(yīng)電流的周期也為T，選項(xiàng)B正確；在t＝eq\f(T,8)時(shí)，兩導(dǎo)線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，選項(xiàng)C正確；M導(dǎo)線框中一直有感應(yīng)電流，N導(dǎo)線框中只有一半時(shí)間內(nèi)有感應(yīng)電流，所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，感應(yīng)電流的有效值不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9．〖答案〗AB〖解析〗設(shè)回路中電流的有效值為I,由電流的熱效應(yīng)可知eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(NBSω,\r(2)R)))2RT＝I2RT,得I＝eq\f(NBSω,2R)，A正確，D錯(cuò)誤。在一個(gè)周期內(nèi)只有半周期的時(shí)間有電流通過(guò)R，其中ΔΦ＝2BS，則通過(guò)R的電荷量q＝eq\f(NΔΦ,R)＝eq\f(2NBS,R)，B正確。電阻R兩端電壓U＝IR＝eq\f(NBSω,2)，C錯(cuò)誤。10．〖答案〗B〖解析〗0～1s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×0.01V＝1V,1～1．2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2＝Neq\f(ΔΦ′,Δt′)＝100×eq\f(0.01,0.2)V＝5V。對(duì)電阻R＝0.5Ω的線圈，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝Q1＋Q2＝eq\f(E\o\al(2,1),R)t1＋eq\f(E\o\al(2,2),R)t2＝12J，根據(jù)交變電流有效值的定義得Q＝I2R(t1＋t2)，解得I＝2eq\r(5)A，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、11．〖答案〗BC〖解析〗中性面的特點(diǎn)是與磁場(chǎng)垂直，穿過(guò)的磁通量最大，磁通量變化率最小，則eq\f(T,2)時(shí)刻線框在中性面上，A錯(cuò)誤。電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝Φmω＝Φmeq\f(2π,T)，對(duì)正弦交流電，E有＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2)πΦm,T)，B正確。由功能關(guān)系知,線框轉(zhuǎn)一周外力做的功等于產(chǎn)生的電能,W＝E電＝eq\f(E\o\al(2,有),R)·T＝eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT),C正確。由法拉第電磁感應(yīng)定律知，eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Φm,\f(T,4))＝eq\f(4Φm,T)，D錯(cuò)誤。12．〖解析〗(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝BSω＝10eq\r(2)V，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emcosωt＝10eq\r(2)cos100πt(V)。(2)線框轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2BSω,π)，燈泡電阻R＝eq\f(U\o\al(2,0),P0)＝3Ω，故流過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝eq\f(\x\to(E),R＋r)·eq\f(1,4)T＝eq\f(BS,R＋r)＝eq\f