物理选择性必修 第二册3.1 交变电流的产生课后作业题

这是一份物理选择性必修 第二册3.1 交变电流的产生课后作业题，共14页。试卷主要包含了周期T等内容，欢迎下载使用。
【优编】第1节交变电流的产生-1优选练习一．填空题1．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4Ω，从图示位置开始计时，转动过程中感应电动势瞬时值表达式为e=______V；电压表的示数为___V.   
2．（1）周期T：做匀速圆周运动的物体，运动一周所用的______，单位：______。（2）转速n：物体转动的______与所用时间之比。单位：______或______。（3）周期和转速的关系：（n的单位为r/s时）。 3．有一正弦交流电，它的电压随时变化的情况如图所示，则电压的有效值为_____，交流电的周期为________。4．一交流电压瞬时值表达式为u＝110sin 100πt(V)，将该交流电压加在一阻值为22 Ω的电阻两端，并联在该电阻两端的交流电压表的示数为______________ V．该电阻消耗的功率为___________ W,流过电阻的电流方向每秒改变________次.5．图甲是利用激光测转的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，圆盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当圆盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图乙所示），取π=3.14。(1)若图乙中示波器显示屏横向的每大格（含有5等分小格）对应的时间为？t=0.100s，则圆盘的转动周期T=______s，转速n=______r/s；（结果均保留三位有效数字）(2)若测得圆盘直径为12.0cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为______cm。（结果保留三位有效数字）6．如图所示，一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO'在匀强磁场中转动，转速为n=120转/分，若已知边长l=20 cm，匝数N=20，磁感应强度B=0.2 T，线圈电阻为r=2Ω，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连。M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R=8Ω相连。在线圈转动过程中，则从图示位置开始计时的电动势的最大值Em=___________；从图所示位置转过90°过程中的平均电流=___________；电阻R的热功率P=___________。（保留2位有效数字）7．如图是一个正弦式交变电流的波形图。该交流电流的峰值是_________A，有效值是_______A，周期是________s，1秒钟电流方向改变_________次。8．如图甲所示为一交变电压随时间变化图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化，若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为10Ω，则：（1）理想电压表读数为______V；（2）电阻R在10秒内产生的热量为_____J9．有一正弦式交流，它的瞬时值的表达式为 i＝10sin314tA，那么它的电流的有效值是_____。10．通过某电流表的电流按如图所示的规律变化，则该电流的有效值为______. 11．如图表示一交变电流随时间而变化图象，此交流电流的有效值是_____________12．一交变电流的电流随时间变化的规律如图所示，闭合回路中的总电阻为，由图可知：
 （1）该交变电流的有效值为________；（2）该交变电流的频率为________；（3）该交变电流在一个周期内产生的热量________。13．电阻R1．R2与交流电源按照如图甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω。合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则通过R1的电流有效值是____，通过R2的电流最大值是____，R2两端的电压最大值是____。14．我们的生产和生活中离不开交变电流。(1)如图甲所示，KLMN是一个单匝竖直的矩形导线框，KL边水平，线框面积为S，全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框绕竖直固定轴按俯视的逆时针方向以角速度ω匀速转动。在KL边与磁场方向夹角为（图示位置）时：①线框产生的瞬时电动势的大小为____________；②导线框中的电流方向是___________（选填“KNMLK”或“KLMNK”）；(2)交变电流可以从发电站输送到用户，但输电线的电阻不可忽略，因此在输电线上会损失一部分功率。某发电厂利用总电阻R=100Ω的线路向外输送电能，输送功率P=300kW，输电电压U=10kV，请你求出导线上损失的功率___________；(3)如图乙所示电路中，L是标有“12V 12W”字样的小灯泡，R是标有“10Ω 1A”字样的滑动变阻器。交流电源的电压瞬时值表达式u=28sin100πt（V）。请你通过计算说明，能否通过调节滑动变阻器使小灯泡正常工作。_________。15．如图所示，N匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电动势的有效值_______。线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝_______。16．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
 （1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为___________。（2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图象，此电流的瞬时值表达式为___________，电流的有效值为___________。17．如图所示的皮带传动装置中，点A和B分别是两个同轴塔轮上的点，A．B．C分别是三个轮边缘的点，且RA＝RC＝2RB，则三质点角速度关系为（皮带不打滑）_________。18．家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则该交流电的电压有效值为___________。若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为___________。
参考答案与试题解析1．【答案】    (1). e=10cos2πt    (2). 【解析】【分析】先根据Em=NBSω求解电动势的峰值，再根据e=Emcosωt写出瞬时表达式。电压表示数为有效值。【详解】电动势的峰值为：Em＝NBSω＝100××0.1×0.1×2πV＝10V；从图示位置开始计时，转动过程中感应电动势瞬时值表达式为e=Emcosωt=10cos2πt；根据电压分配原理可得，路端电压的峰值为：；则电压表示数为：  2．【答案】时间    秒（s）    圈数    转每秒（r/s）    转每分（r/min）    【解析】略3．【答案】    (1).     (2). 0.4【解析】【详解】由图可知电压的最大值为10V，有效值为，交流电的周期为0.4s。4．【答案】110    550    100    【解析】【来源】湖南省株洲市醴陵市第二中学．醴陵市第四中学2018-2019学年高二下学期期中联考物理试题 【详解】（1）交流电压表测的是有效值，所以（2）电阻消耗的功率（3）根据题意知：交流电周期为每个周期电流方向改变2次，所以共改变100次5．【答案】0.400    2.50    1.88 cm    【解析】(1)[1][2]显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为？t=0.100s，则1小格对应的时间是2.00×10？2s，由图知，圆盘转动一周在横轴上显示20小格，所以圆盘转动的周期圆盘转动的转速(2)[3]反光引起的电流在图2横坐标中每次一小格，说明反光涂层的长度占圆盘周长的，则圆盘上反光涂层的长度6．【答案】2.0V    0.13A    0.16W    【解析】【来源】四川省武胜烈面中学2019-2020学年高二下学期开学考试物理试题 【分析】【详解】[1]转动的角速度电动势的最大值为[2]从图所示位置转过90°过程中的平均电动势所以平均电流[3]电流的有效值为电阻的热功率 7．【答案】10        0.2    10    【解析】[1]由正弦式交变电流的波形图可知该交流电流的峰值是10A。[2]有效值是 。[3]由正弦式交变电流的波形图可知周期是0.2s。[4]由正弦式交变电流的波形图可知1个周期电流方向发生2次改变，则1秒钟电流方向次数为 8．【答案】7.5    56.25    【解析】【来源】福建省福州市八县（市）协作校2020-2021学年高二（下）期中物理试题 (1)[1]根据电流的热效应，一个周期内产生的热量解得U=7.5V(2)[2]流过电阻的电流为电阻R在10s内产生的热量9．【答案】10A【解析】【来源】北京市十一学校2019-2020学年高二（下)期中物理试题 【分析】【详解】[1]．电流的有效值是。10．【答案】【解析】【分析】【详解】[1]将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有42R×1+22R×1=I2R×2解得I=A 11．【答案】5A【解析】【详解】将交流与直流通过阻值都为的电阻，设直流电流为，则根据有效值的定义有：，解得交流电流的有效值是． 12．【答案】5    25    6    【解析】【来源】福建省南平市建瓯市芝华中学2020-2021学年高二（下）期中物理试题 （1）[1]在时间内，交变电流为正弦式交变电流，此段时间内该交流电的有效值为产生的热量为在内，为直流电流，此段时间产生的热量为一个周期内，该交变电流产生的热量为设该交变电流的有效值为I，则其中带入数据解得有效值为（2）[2]由图可知交变电流的周期为所以该交变电流的频率为（3）[3] 在时间内，交变电流为正弦式交变电流，此段时间内该交流电的有效值为产生的热量为在内，为直流电流，此段时间产生的热量为一个周期内，该交变电流产生的热量为带入数据解得13．【答案】            【解析】【来源】福建省南平市建瓯市芝华中学2020-2021学年高二（下）第一阶段考试物理试题 [1] R1与R2串联，则流过的电流相等，所以通过R1的电流有效值是[2]由图可知，通过R2的电流最大值是；[3]由欧姆定律可得， R2两端的电压最大值是14．【答案】            能    【解析】【来源】2020届北京市东城区高三下学期一模物理试题 【分析】【详解】(1)[1]从垂直中性面开始计时感应电动势的瞬时表达式为当线圈平面与垂直中性面夹角为时，即则[2]图中的位置，线框的向右的磁通量增大，感应电流的磁场才方向向左，所以感应电流的方向为(2)[3]输电电流为导线上损失的功率(3)[4]电源电压的有效值为小灯泡正常工作时两端电压为12V，正常工作时电流为此时滑动变阻器接入电路中的电阻值小灯泡正常工作时，滑动变阻器接入电路的阻值小于其最大阻值，所以通过调节滑动变阻器使小灯泡能正常工作15．【答案】        【解析】【来源】四川省绵阳南山中学实验学校2019-2020学年高二下学期开学考试物理试题 【分析】【详解】[1][2]根据正弦式交变电流的产生规律可知，感应电动势的峰值为：Em=NBSω，根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，有效值为线框从中性面开始转过的过程中，根据法拉第电磁感应定律可知根据欧姆定律可知根据电荷量的定义可知，通过导线横截面的电荷量为代入数据解得16．【答案】            【解析】【来源】青海省海南州高级中学．贵德中学2020-2021学年高二（下）期中联考物理试题 （1）[1]由题可得手摇发电机周期因此角速度（2）[2]由图像可知电流的瞬时值表达式为[3]电流的有效值17．【答案】2∶2∶1【解析】【来源】甘肃省靖远县第四中学2019-2020学年高一（下)期中物理试题（普通班) 【分析】【详解】[1]．由于B轮和C轮是皮带传动，皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同，故：vB：vC=1：1由角速度和线速度的关系式v=ωR可得ωB：ωC= RC：RB =2：1由于A轮和B轮共轴，故两轮角速度相同，故ωA：ωB=1：1则ωA：ωB：ωC=2：2：118．【答案】110    1210    【解析】【来源】福建省三明市普通高中2020-2021学年高二（下）期末质量检测物理试题 [1]根据有效值的概念可知解得U=110V[2]若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为