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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 描述交变电流的物理量当堂检测题
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 描述交变电流的物理量当堂检测题,文件包含粤教版高中物理选择性必修第二册课时分层作业10描述交变电流的物理量含答案docx、粤教版高中物理选择性必修第二册课时分层作业10答案docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共10页, 欢迎下载使用。
1.C [交流电压表测量的电压值就是电压的有效值;保险丝熔断是因为电阻发热使温度超过了熔断值,而与电热相关的电流值就是指有效值;电容器的击穿是因为电压瞬时值超过了其击穿电压值,这是瞬时值,所以击穿电压表示的是电压最大值;220 V交流电压,是有效值。故应选C。]
2.C [电流的负值表示电流方向与规定正方向相反,不表示大小,A项错误;交流电流表测交变电流时,显示的是有效值,指针不会来回摆动,B项错误;我国工农业生产和生活用的交变电流,周期为0.02 s,交流电方向一个周期改变两次,所以每秒改变100次,C项正确;由ω=2πf,得正弦交变电流i=20sin 10πt(A)的频率为 5 Hz,D项错误。]
3.A [根据交变电流有效值的定义知交变电流的有效值即为直流的电流值,为3 A。根据有效值与最大值的2倍关系,易知交变电流的最大值为32 A,故A正确,B错误;根据欧姆定律U=IR,则有U有效=I有效R,Um=ImR,得电阻两端的交流电压的有效值为300 V,最大值为3002 V。故C、D错误。]
4.D [Q交=Im22RT2=2R×T2=RT,Q直=I2RT,Q交=Q直,故I=1 A,D正确。]
5.A [在一个周期T内,正弦交流电在电阻中消耗的电能为W甲=I22Rt,方波交流电在电阻中消耗的电能为W乙=I2Rt,所以W甲∶W乙=1∶2,故A正确。]
6.C [设正方形金属线框的边长为l,电阻为R,磁场的磁感应强度为B,题图甲产生的感应电动势为E1=Blv,进入过程时间为t1=lv,产生的热量为Q1=E12Rt1=B2l3vR;题图乙产生的为正弦式交变电流,感应电动势有效值为E=Blv2,在磁场中转动时间为t2=πl2v,产生的热量为Q2=E2Rt2=πB2l3v4R,联立解得Q1Q2=4π,故选C。]
7.BC [由题图乙可知,周期为0.02 s,则线圈的转速为n=f=1T=50 r/s,故A错误;由题图乙可知,周期为0.02 s,Emax=222 V,角速度ω=2πT=100π rad/s,则该交变电流的瞬时表达式为e=222sin 100πt(V),矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°,则e=222sin 45°(V)=22 V,故B正确;当t=0.01 s时刻感应电动势等于零,所以穿过线框回路的磁通量最大,线框平面与中性面重合,矩形金属线框平面与磁感线垂直,从t=0到t=0.01 s时间内,磁通量变化量为ΔΦ=2BS=2Emaxω=2×222100π Wb,通过线框某一截面的电荷量为q=ΔΦR=2×222100π×15 C≈4.0×10-2 C,故C正确;线框转动一周,cd边产生的焦耳热为Q=14E2RT=14×2225×0.02 J=0.484 J,故D错误。]
8.AC [由题图乙知t=0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零,故A正确;由题图乙知两次转动所产生的交变电动势的周期之比Ta∶Tb=2∶3,再由周期与转速的关系n=1T得na∶nb=3∶2,故B错误;因Ta=4×10-2 s,故fa=1Ta=25 Hz,C正确;因Ema=15 V,而Em=NBSω=2πNBST,故Emb=TaTbEma=10 V,Eb=Emb2=52 V,D错误。]
9.解析:(1)电动势的最大值为
Em=NBωS=NB·(2πn转)·(ab·bc)=314 V。
(2)电动势瞬时值的表达式
e=Emsin ωt=314sin 10πt(V)。
(3)UV=RR+r×22Em≈220 V。
答案:(1)314 V (2)e=314sin 10πt(V) (3)220 V
B组 能力提升练
10.BD [由于滑环的作用,通过R的电流方向不变,但是框内的电流方向是变化的,A错误;由题图可知,由于线框没有电阻,所以电动势等于电阻两端的电压,B正确;因为流过R的电流方向不变,金属框转动半周,流过R的电荷量q′=IΔt=ERΔt=ΔΦR=2BL2R,所以金属框转动一周流过R的电荷量q=2q′=4BL2R,C错误;由Um=BL2ω,解得ω=UmBL2,金属框转动一周,电阻产生的焦耳热Q=U2RT=Um22R·2 πω=πUmBL2R,D正确。]
11.B [根据E=nΔΦΔt,两线圈中磁通量的变化率相等,但是匝数不等,则产生的感应电动势最大值不相等,有效值也不相等,根据P=U2R,可知,两电阻的电功率也不相等,选项A、D错误;因两线圈放在同一个旋转条形磁铁的旁边,则两线圈产生的交流电的频率相等,选项B正确;当磁铁的磁极到达线圈附近时,磁通量变化率最大,感应电动势最大,可知两线圈产生的感应电动势不可能同时达到最大值,选项C错误。]
12.解析:(1)由图像可知电动势的最大值Em=5 V,根据正弦交流电的最大值和有效值的关系,有效值为:E=22Em≈3.5 V。
(2)因为e=Emsin ωt=5sin 100πt(V),当t=1200 s时,
e=5sin 100π×1200 V=5 V,
这时线圈平面跟磁感线平行。
(3)由于Em=nBSω,所以
B=EmnSω=525×2π×50×16×10-4 T≈0.4 T。
答案:(1)5 V 3.5 V (2)5 V 线圈平面跟磁感线平行
(3)0.4 T
13.解析:(1)线框转动时产生感应电动势的最大值
Em=BSω=52π×0.02×100π V =102 V,
因线框转动从平行于磁感线位置开始计时,则感应电动势的瞬时值表达式为e=Em cs ωt=102cs 100πt(V)。
(2)由题意知灯泡的电阻R=3 Ω,
线框产生的电动势的有效值E=Em2=10 V,灯泡两端电压U=ER+rR=5 V
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