粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 描述交变电流的物理量课时作业

这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 描述交变电流的物理量课时作业，共18页。试卷主要包含了图甲为风力发电的简易模型等内容，欢迎下载使用。
3.2描述交变电流的物理量 同步练习（解析版）1．如图所示，半径为r的半圆形单匝线圈，以角速度绕直径匀速转动，的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.M为导电环，负载电阻为R，其它电阻不计，在线圈转动一周过程中（　　）A．线圈内电流方向不变 B．感应电动势的最大值是C．R上产生的热量为 D．通过R的电荷量为2．如图甲所示是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，V为交流电压表，电阻。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO＇沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　）A．电压表的示数为B．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0.01s时线圈平面与磁场方向垂直D．0.02s时电阻R中电流的方向为3．如图所示的半波正弦交流电，它的有效值是（　　）A．2A B．A C．A D．1A4．如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势与时间的关系图像如图乙中正弦曲线a、b所示，则曲线b表示的交变电动势的有效值为（　　）A．8V B． C． D．5．图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速一定时，传感器显示如图乙所示，则（　　）A．磁铁的转速为B．线圈两端电压的有效值为C．交变电流的电压表达式为D．该交变电流可以直接加在击穿电压为的电容器上6．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断（　　）A．在A和C时刻线圈处于垂直于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C．从A到D时刻线圈转过的角度为D．若从O到D时刻历时0.02s，则在1s内交变电流的方向改变50次7．如图所示，A、B两输电线间的电压表达式为，输电线电阻不计，把电阻的用电器接在A、B两输电线上，对此，下列说法正确的是（　　）A．电流表示数为1AB．电压表示数为200VC．通过R的电流方向每秒钟改变50次D．用电器消耗的电功率为1.6kW8．一个长为宽为单匝的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中按照下图中的甲、乙、丙三种情景以相同的角速度绕匀速转动给相同的小灯泡供电。其中甲图和乙图中的为线框的左右对称轴，丙图的和边重合，则以下三种情况所产生的交变电流有效值的比值是（　　）A． B．C． D．9．一交变电压随时间变化的图像如图甲所示，每个周期内前二分之一周期的电压按正弦规律变化、后二分之一周期的电压恒定。若电路如图乙所示，电路中额定电压为50V的灯泡L正常发光，两个电表均为理想电表，已知定值电阻，则下列说法确的是（　　）
 A．理想电压表的示数为60VB．理想电流表的示数为5AC．灯泡消耗的电功率为50WD．定值电阻R在2min内产生的热量为2400J10．某交变电流电流强度随时间变化的规律如图所示，每个周期的前半个周期电流随时间按照正弦形式的规律变化，后半个周期的电流为0，已知电流的最大值为、则该交变电流电流的有效值为（　　）A． B． C． D． 11．如图甲，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则（　　）A．两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合 B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3C．曲线a表示的交变电动势频率为50 Hz  D．曲线b表示的交变电动势最大值为10 V12．如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场中，匝数为n、边长为L的正方形线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，其角速度为，线圈总电阻为r。下列说法正确的是（　　）A．线圈转动过程中的最大电流为B．线圈转动一周产生的热量为C．当线圈与中性面的夹角为时，线圈产生的瞬时电动势为D．线圈从中性面开始，转动的过程中，通过导线横截面的电荷量为13．某交变电压的瞬时电压表达式为，下列说法正确的是（    ）A．用交流电压表测该交变电压，其示数为B．该交变电压的周期为0.02sC．将该交变电压加在“220V、100W”的灯泡两端时，灯泡的实际功率为100WD．当时，该交变电压的瞬时值为220V14．如图甲所示，匝数为10匝、形状不规则线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，图乙是线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象。若线圈电阻不计，磁感应强度B=（T），A、B是与线圈连接的两个输出端，则下列说法正确的是（　　）A．线圈转动的转速为5r/minB．若在A、B输出端接一个额定电压为200V的小灯泡，灯可以正常发光C．若将一个定值电阻和一个二极管（正向电阻看作零，反向电阻可看作无穷大）串联后接在A、B输出端，则定值电阻两端电压的有效值为100VD．若仅将不规则线圈换成边长为1m的正方形线圈，其他条件不变，A、B输出端电压的有效值将变为原来的15．如图是通过一个R＝1 Ω的电阻的电流i随时间t变化的图像。（1）试计算1 s内电阻R中产生的热量。（2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热量，这个电流是多大？
 16．某交流电压的瞬时值表达式u＝6 sin （100πt） V，把标有“6 V　2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？17．如图所示的交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1 s内完成多少次周期性变化？  18．如下图所示是一个小型交流发电机的示意图。线框abcd处于匀强磁场中，已知ab=bc=20cm，，线圈匝数n=50，线圈电阻r=5Ω，外电路负载电阻R=5Ω，线圈以120r/min的转速匀速转动。所示电流表和电压表均为理想交流电表。求：（1）若从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，感应电动势瞬时表达式；（2）电流表和电压表的示数；（3）由图示位置转过30°角的过程中产生的平均感应电动势的大小；（4）由图示位置转过90°角的过程中线圈上产生的热量。    19．如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，矩形面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。（1）求线圈转动时产生感应电动势的最大值；（2）从线圈平面通过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（3）求从线圈平面通过中性面开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量。 参考答案1．C【详解】A．线圈进入磁场时，穿过线圈的磁通量先向里增加后向里减小，则感应电流的方向要变化，选项A错误；B．最大电动势选项B错误；C．R上产生的热量为选项C正确；D．通过R的电荷量为选项D错误。故选C。2．D【详解】A．电压表的示数为A错误；B．线圈转动的角速度为B错误；C．根据图像，0.01s时电流强度最大，线圈平面与磁场方向平行，C错误；D．根据图像，0.02s时电阻R中电流正最大，与 时刻的电流相同，根据题意，从图示位置开始计时，且线圈沿逆时针方向匀速转动，根据右手定则，电阻R中的方向为，D正确；故选D。3．D【详解】由有效值的定义可得解得故D正确，ABC错误。故选D。4．D【详解】联立解得又有解得故D正确，ABC错误。故选D。5．C【详解】A．电流的周期为T=0.4s，故磁体的转速为n=2.5r/s，故A错误；B．通过乙图可知电压的最大值为12V，故有效值故B错误；C．周期T=0.4s，故ω=5πrad/s，故电压的表达式为u=12sin5πt（V）故C正确；D．电容器的击穿电压为交流电的最大值，而交流电的最大值大于电容器的击穿电压，故不能加在击穿电压为的电容器上，故D错误。故选C。6．A【详解】AB．由图象可知，在A、C时刻感应电流最大，此时线圈与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零；在B、D时刻，感应电流为零，此时线圈位于中性面上，穿过线圈的磁通量最大，故A正确，B错误；C．从A到D，经历个周期，线圈转过的角度为故C错误；D．由图象可知，从O～D是一个周期，如果经历时间为0.02s，则1s是50个周期，一个周期内，电流方向改变两次，所以1s内电流方向改变100次，故D错误。故选A。7．B【详解】AB．交流电压的有效值电压表读数为有效值，则电压表示数为200V，电流所以电流表的示数为4A，A错误B正确；C．周期解得一个周期内电流方向改变两次，则通过R的电流方向每秒钟改变100次，C错误；D．根据D错误。故选B。8．C【详解】三种情况产生的交流电如下图
 设电流中总电阻为，结合上图按照有效值定义可以得到交流电电流有效值分别为又因为即所以三者比值为=故选C。9．A【详解】A．根据交流电有效值的定义，可得该交流电有效值为解得所以理想电压表的示数为60V，故A正确；B．灯泡与电阻串联，由于灯泡L正常发光，所以由串联电路特点，可得电流表读数为故B错误；C．灯泡消耗的电功率为故C错误；D．定值电阻R在2min内产生的热量为故选A。10．A【详解】根据有效值的概念可知解得故选A。11．AD【详解】A．在t＝0时刻，感应电动势均为零，此时线圈一定处在中性面上；故A正确；B．由图可知，a的周期为4×10﹣2s；b的周期为6×10﹣2s，则由可知，转速与周期成反比，故转速之比为3：2；故B错误；C．曲线a的交变电流的频率25Hz故C错误；D．曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2，曲线a表示的交变电动势最大值是15V，转动的角速度根据Em＝BSω得曲线b表示的交变电动势最大值是10V；故D正确。故选AD。12．AB【详解】A．线圈转动过程中的最大电动势为根据闭合电路的欧姆定律得A正确；B．电流的有效值为线圈转一圈的时间为线圈转动一周产生的热量为B正确；C．当线圈与中性面的夹角为时，线圈产生的瞬时电动势为C错误；D．线圈从中性面开始，转动的过程中，线圈磁通量的变化为通过导线横截面的电荷量为D错误。故选AB。13．BC【详解】A．交流电压表测量的是交变电压的有效值，其示数为，故A错误；B．由电压表达式可知故该交变电压的周期为，故B正确；C．“220V　100W”的灯泡的额定电压为220V，而此交流电电压的有效值也是220V，所以可知灯泡正常工作，实际功率为100W，故C正确；D．当时，代入电压表达式，可得该交变电压的瞬时值为，故D错误。故选BC。14．CD【详解】A．由图乙可知，线圈转动的周期为0.2s，因此线圈的转速故A错误；B．线圈转动产生交流电的最大值若将额定电压（有效值）为200V的小灯泡接在A、B输出端，灯将不能正常工作，故B错误；C．若将一个定值电阻和一个二极管（正向电阻看作零，反向电阻可看作无穷大）串联后接在A、B输出端，定值电阻两端电压将在线圈转动一圈过程中，一半时间有电流通过，一半时间没有电流通过，根据解得故C正确；D．根据可知不规则线圈的面积S=2m2，若仅将不规则线圈换成边长为lm的正方形线圈，线圈面积变为原来的一半，交流电电压最大值将变为原来一半，电压有效值也变为原来一半，故D正确。故选CD。15．（1）10 J；（2） A【详解】（1）Q＝I12Rt1＋I22Rt2＝42×1×0.5 J＋22×1×0.5 J＝10 J．（2）根据交变电流有效值的定义可得：I2Rt＝Q，解得I＝A16．不会被烧坏；电容器会被击穿【详解】交流电压的瞬时值表达式u＝6sin （100πt） V中6 V是最大值，其有效值为6 V，而标有“6 V　2 W”的小灯泡中的6 V是有效值，小灯泡不会被烧坏．电容器会被击穿．17．0.02 s；50次【详解】略18．（1）；（2）4V，0.8A；（3）；（4）【详解】（1）线圈转动产生的是正弦交流电，最大值为由题意可知联立代入数据可得由于从垂直中性面位置开始计时，故电动势的瞬时表达式为（2）由有效值计算公式   由闭合电路欧姆定律，回路中电流为（3）由图示位置转过30°角的过程中磁通量的变化量为产生的平均感应电动势为其中，联立可解得（4）由图示位置转过90°角的过程中，故线圈上产生的热量为其中，联立可解得19．（1）；（2）（3）【详解】（1）感应电动势的最大值为（2）从线圈平面通过中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为（3）通过的电荷量解得