2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流課時(shí)提升作業(yè)八5.2描述交變電流的物理量新人教版選修3-2

PAGEPAGE1課時(shí)提升作業(yè)八描述交變電流的物理量(40分鐘100分)一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分)1.(多選)如圖所示為一正弦交變電流的電流圖象,依據(jù)圖象可以推斷哪些說(shuō)法是正確的 ()A.電流的有效值是10AB.此交變電流的頻率是5HzC.此交變電流的周期是0.25sD.此交變電流可以接在“允許通過最大電流為10A”的用電器上【解析】選B、D。由圖象可知,溝通電的電流最大值為10A,而有效值為I=Im102A=52A,故A錯(cuò)誤,D正確;由圖象可知,溝通電的周期為0.2s,所以溝通電的頻率為f=1T=5Hz,所以B正確2.(2024·鄭州高二檢測(cè))溝通發(fā)電機(jī)在工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e=Emsinωt,若將電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍,同時(shí)將線圈所圍面積減小一半,其他條件不變,則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?)A.e′=Emsinωt2 B.e′=2EmsinC.e′=Emsin2ωt D.e′=Em【解析】選C。依據(jù)題意,當(dāng)轉(zhuǎn)速提高一倍,由ω=2πn可知,角速度ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,面積減小一半,則由e=Emsinωt=nBSωsinωt,可知:e′=nBS22ωsin2ωt=nBSωsin2ωt=Emsin2ωt,故C3.(2024·安慶高二檢測(cè))如圖所示是某種交變電流的電流隨時(shí)間變更的圖線,i>0部分的圖線是一個(gè)正弦曲線的正半周,i<0部分的圖線是另一個(gè)正弦曲線的負(fù)半周,其最大值如圖中所示,則這種交變電流的有效值為 ()A.I0 B.3I0 C.2I0 D.6I0【解析】選C。設(shè)電流的有效值為I,則22I022RT+2I022R·2T=I2R·3T,【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示是一交變電流的i-t圖象,則該溝通電電流的有效值為 ()A.4AB.22AC.83AD.230【解析】選D。設(shè)溝通電電流的有效值為I,周期為T,電阻為R,則I2RT=

22×4

2·R·T3+42·R·23T,解得:I=4.(2024·山東高考)如圖甲,R0為定值電阻,兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)。左端連接在一周期為T0的正弦溝通電源上,經(jīng)二極管整流后,通過R0的電流i始終向左,其大小按圖乙所示規(guī)律變更。規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢(shì)高于b端時(shí),a、b間的電壓uab為正,下列uab-t圖象可能正確的是 ()【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變更周期肯定與圓環(huán)中電流周期相同。(2)本題可考慮解除法?！窘馕觥窟xC。從圖乙可以看出,圓環(huán)中電流周期為0.5T0,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變更周期也是0.5T0,視察四個(gè)圖象,A、B、D的周期都不是0.5T0,只有C周期是0.5T0,所以A、B、D錯(cuò)誤,C正確。5.(2024·邢臺(tái)高二檢測(cè))如圖為小型旋轉(zhuǎn)電樞式溝通發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(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)。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0×10-2T,線圈的邊長(zhǎng)ab=20cm、bc=10cm,匝數(shù)n=400,線圈總電阻r=2.0Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R=18Ω連接,與電阻R并聯(lián)的溝通電壓表為志向電表,線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s。在t=0時(shí)刻,線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,則下列說(shuō)法正確的是()A.溝通發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變更關(guān)系是e=25cos50t(V)B.溝通電壓表的示數(shù)為17.8VC.從t=0時(shí)刻起先轉(zhuǎn)過30°的過程中,通過電阻的電量為2.0×10-3CD.電阻R上的熱功率為3.24W【解析】選C。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0×10-2T,線圈的邊長(zhǎng)ab=20cm、bc=10cm,匝數(shù)n=400,線圈總電阻r=2.0Ω,線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s。所以ω=100πrad/s,最大值Em=nBSω=8π,因此e=8πcos100πt,故A錯(cuò)誤;溝通電壓表顯示的是路端電壓有效值,示數(shù)為EmR2(R+r)≈16V,故B錯(cuò)誤;從t=0時(shí)刻起先轉(zhuǎn)過30°的過程中,通過電阻的電量nΔΦR+r=400×12×0.01×0.1×06.(多選)如圖所示,面積為S的矩形線圈共N匝,線圈總電阻為R,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以豎直線OO′為軸,以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),圖示位置C與紙面共面,位置A與位置C成45°角。線圈從位置A轉(zhuǎn)過90°到達(dá)位置B的過程中,下列說(shuō)法正確的是 ()A.平均電動(dòng)勢(shì)為22B.通過線圈某一截面的電量q=2C.在此轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,外界對(duì)線圈做的總功為ωND.在此轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,電流方向會(huì)發(fā)生變更【解題指南】(1)依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,從而求出感應(yīng)電流的大小。(2)依據(jù)q=It求出通過某一橫截面的電量。(3)外界對(duì)線圈做的總功等于線圈產(chǎn)生的熱量,依據(jù)峰值求出有效值,從而求出熱量?！窘馕觥窟xA、C。線圈從位置A轉(zhuǎn)過90°到達(dá)位置B的過程中,ΔΦ=2BScos45°=2BS,Δt=π2ω,依據(jù)E=NΔΦΔt得,E=22πNBSω,故A正確。依據(jù)E=NΔΦΔt,q=ERΔt=NΔΦR=2BSNR,故B錯(cuò)誤。產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的峰值Em=NBSω,則有效值E=Em2=NBSω2,則W=Q=E2Rt=πN2B2S7.(2024·成都高二檢測(cè))如圖所示,矩形線圈面積為S,匝數(shù)為N,線圈電阻為r,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外電路電阻為R,當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中,下列推斷正確的是()A.電壓表的示數(shù)為NBSωB.通過電阻R的電量為q=NBSC.電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為Q=ND.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°時(shí)的電流為NBSω【解析】選B。線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSω,電動(dòng)勢(shì)的有效值為E=NBSω2,電壓表測(cè)量電路的外電壓,所以電壓表的讀數(shù)為U=ER+r·R=NBSω2(R+r)R,所以A錯(cuò)誤;由E=NΔΦq=NBSR+rcos60°=NBS2(R+r),故B正確;電阻R產(chǎn)生的熱量Q=U2R·π3ω=N2B2S2Rπω6(R+r二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)8.(20分)如圖所示,線圈面積為0.05m2,共100匝,線圈總電阻為1Ω,與外電阻R=9Ω相連。當(dāng)線圈在B=2πT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′以角速度ω=10πrad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),求(1)若從線圈處于中性面起先計(jì)時(shí),寫出電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)電流表和電壓表的示數(shù)。(3)線圈轉(zhuǎn)過160s時(shí),【解析】(1)線圈的角速度ω=2πn=10πrad/s,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=NBSω=100V,則從線圈處于中性面起先計(jì)時(shí),電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsinωt=100sin10πtV(2)電路中電流的有效值I=ER+r,E=2代入解得I=52A,即電流表示數(shù)為52A。電壓表示數(shù)為U=IR=52×9V=452V。(3)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過160e=100sin10π答案:(1)e=100sin10πtV(2)52A452V(3)50V9.(24分)(2024·焦作高二檢測(cè))如圖所示,將單匝正方形線框ABCD的一半放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,讓它以邊界OO′為軸,以角速度ω=100rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在AB、CD的中點(diǎn)用電刷P、Q將電流輸送給小燈泡,線框邊長(zhǎng)L=0.2m,總電阻為r=4Ω,燈泡電阻為R=2Ω,不計(jì)P、Q接觸電阻及導(dǎo)線電阻。求: (1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(2)志向電壓表V的示數(shù)。(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過30°時(shí),線框受到的安培力。【解題指南】(1)由Em=12BL2ω(2)志向電壓表示數(shù)為路端電路電壓的有效值,由U=IR可以求得。(3)轉(zhuǎn)過30°角時(shí)的電流是它的瞬時(shí)值,由i=EmR+【解析】(1)Em=12BL2ω=12×1×0.22(2)設(shè)外電路電阻為R′,則R′=r2R電源的有效值為E=Em2=依據(jù)閉合電路的歐姆定律知I=ER'+據(jù)歐姆定律得電壓表示數(shù)為U=I·R′=23×1V=2(3)轉(zhuǎn)動(dòng)30°時(shí),通過AD的電流為i=eR'+12AD邊受到的安培力為F安=BiL=115答案:(1)2V(2)23V(3)1【實(shí)力挑戰(zhàn)區(qū)】1.(多選)(2024·衡水高二檢測(cè))將電阻R、志向電壓表V、開關(guān)S和溝通電源依據(jù)圖甲所示方式連接,其中R=30Ω,合上開關(guān)S后,溝通電源輸出的正弦交變電壓u隨時(shí)間t變更的關(guān)系如圖乙所示。則 ()A.電壓表V的示數(shù)是36VB.R消耗的電功率是21.6WC.通過R的電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i=1.2sin100πt(A)D.通過R的電流最大值為1.22A【解析】選B、C。從圖乙可以看出,R兩端電壓的最大值為36V,所以電壓表的示數(shù)為U=362V=182V,故A錯(cuò)誤;依據(jù)P=U2R得:R消耗的電功率P=(182)230W=21.6W,故B正確;依據(jù)乙圖可知,溝通電的周期為0.02s,則ω=2πT=100π,電流的最大值Im=UmR=36302.有人為汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)“再生能源裝置”原理簡(jiǎn)圖如圖甲所示,當(dāng)汽車減速時(shí),線圈受到磁場(chǎng)的阻尼作用幫助汽車減速,同時(shí)產(chǎn)生電能儲(chǔ)存?zhèn)溆谩D甲中,線圈的匝數(shù)為n,ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2。圖乙是此裝置的側(cè)視圖,切割處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B,有志向邊界的兩個(gè)扇形磁場(chǎng)區(qū)夾角都是90°。某次測(cè)試時(shí),外力使線圈以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),電刷M端和N端接電流傳感器,電流傳感器記錄的i-t圖象如圖丙所示(I為已知量),取ab邊剛起先進(jìn)入左側(cè)的扇形磁場(chǎng)時(shí)刻t=0。不計(jì)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)軸處的摩擦, (1)求線圈在圖乙所示位置時(shí),產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E的大小,并指明電刷M和N哪個(gè)接電源正極。(2)求閉合電路的總電阻R和外力做功的平均功率P。(3)為了能夠獲得更多的電能,依據(jù)所學(xué)的物理學(xué)問,請(qǐng)你提出改進(jìn)該裝置的三條建議?！窘忸}指南】(1)線圈有兩個(gè)邊始終在勻稱輻射磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng),依據(jù)切割公式求解電動(dòng)勢(shì)。(2)結(jié)合閉合電路歐姆定律求解電路總電阻,依據(jù)焦耳定律求解外力功率。(3)增加電動(dòng)勢(shì)即可增