《高中物理 第五章第二節(jié) 《描述交變電流的物理量》知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第五章第二節(jié) 《描述交變電流的物理量》知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

111 2013-2014學年高中物理 第五章第二節(jié) 描述交變電流的物理量知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2 1．下列各個量，其中所指為有效值的是(　　) A．交流電壓表的示數(shù) B．保險絲的熔斷電流 C．電容器的擊穿電壓 D．家庭用的220 V交流電壓 答案：ABD 2．(2012高考廣東卷)某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢為e＝50sin 100πt(V)．對此電動勢，下列表述正確的有(　　) A．最大值是50 V　　　 B．頻率是100 Hz C．有效值是25 V D．周期是0.02 s 解析：選CD.最大值Em＝50 V，有效值為E＝＝25 V，頻率為50 Hz，周期為T＝＝0.02 s，故選CD. 3．一根電阻絲接入100 V的恒定電流電路中，在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，同樣的電阻絲接入正弦交變電流的電路中，在2 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q，則該交流電壓的峰值是(　　) A．141.4 V B．100 V C．70.7 V D．50 V 解析：選B.由電流的熱效應，可知該交變電流的有效值是70.7 V，峰值為100 V．故選B. 4．如圖表示一交流電隨時間而變化的圖象．此交流電流的有效值是(　　) A．5 A B．5 A C．4 A D．3.5 A 解析：選B.設(shè)某一導體的電阻為R，讓此交流電通過該電阻．根據(jù)焦耳定律，前半個周期(＝0.01 s)該電流產(chǎn)生的熱量為(4 A)2R，后半周期(＝0.01 s)的熱量則為(3 A)2R.在一個周期內(nèi)(T＝0.02 s)，交變電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量Q＝(4 A)2R＋(3 A)2R.設(shè)交流電的有效值為I，根據(jù)有效值的定義，I2RT＝Q＝(4 A)2R＋(3 A)2R，則有I＝5 A．故選B. 5. 如圖所示，求線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60角的過程中，通過線圈某一橫截面的電荷量． 解析：計算電荷量，應用的關(guān)系式是q＝Δt.由于交變電流是不斷變化的，一定要用電流、電壓的平均值． 電壓平均值＝N 而ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BSsin 60＝BS 又＝，q＝Δt，所以q＝N＝. 答案： 一、選擇題 1．(多選)下列說法正確的是(　　) A．任何形式的交流電壓的有效值都是U＝Um/ 的關(guān)系 B．正弦式交變電流具有U＝Um/ 的關(guān)系 C．照明電壓220 V和動力電壓380 V指的都是有效值 D．交流電壓表和電流表測量的是交流電的最大值 解析：選BC.電壓、電流的有效值和峰值之間的倍關(guān)系是僅限于正弦式交變電流而言的．所以選項A是錯誤的，B是正確的，在交流電的講述中沒有特殊說明情況下的電流和電壓均指有效值，C正確；交流電壓表、電流表測的都是有效值，D錯誤．故選BC. 2．(多選)(2013惠州高二檢測)交流電源輸出的電壓U隨時間t變化的圖象如圖所示，則下列說法正確的是(　　) A．交變電流的頻率為50 Hz B．交變電流的周期為2 s C．交變電壓的最大值為220 V D．交變電壓的有效值為220 V 解析：選AD.由圖象可知，交流電的周期為T＝210－2 s，頻率f＝＝50 Hz，最大值為220 V，由U＝Um知，有效值為220 V，故選AD. 3．(單選)某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢與時間的關(guān)系如圖所示．如果其他條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別為(　　) A．400 V,0.02 s　　　　　 B．200 V,0.02 s C．400 V,0.08 s D．200 V,0.08 s 解析：選B.線圈在勻強磁場中繞垂直磁感線的軸轉(zhuǎn)動時，感應電動勢的最大值為Em＝NBωS，周期T＝，在其他條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，感應電動勢的最大值由題圖中的100 V變?yōu)?00 V，周期由0.04 s變?yōu)?.02 s．故選B. 4．(單選)(2011高考天津卷)在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示，則(　　) A．t＝0.005 s時線框的磁通量變化率為零 B．t＝0.01 s時線框平面與中性面重合 C．線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 V D．線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz 解析：選B.線框中感應電動勢與磁通量的變化率成正比，而t＝0.005 s時e最大，故A錯誤．t＝0.01 s時e＝0，故B正確．電動勢有效值為311 V≈220 V，故C錯誤．周期T＝0.02 s，頻率f＝＝50 Hz，故D錯誤．故選B. 5．(多選)一只低壓教學電源輸出的交流電壓的瞬時值為u＝10sin 314t V，關(guān)于該電源的規(guī)格和使用，正確的說法是(　　) A．這個電源可以使“10 V　2 W”的燈泡正常發(fā)光 B．此電源的交流電的周期是314 s C．此電源在t＝0.01 s時電壓達到峰值 D．這個電源可能把“10 V　2 μF”的電容器擊穿 解析：選AD.此電源的有效值為10 V，燈泡的額定電壓為10 V，故燈泡能正常發(fā)光，A正確；此交流電周期T＝＝ s＝0.02 s，t＝0.01 s＝T，此時u＝0，B、C錯誤；因為電源最大電壓Um＝10 V＞10 V(電容器的耐壓值)，所以電容器可能被擊穿，D正確．故選AD. 6．(單選)一電熱器接在10 V的直流電源上，產(chǎn)生的熱功率為P.把它改接到另一正弦交變電路中，要使產(chǎn)生的熱功率為原來的一半，如果忽略電阻值隨溫度的變化，則該交變電流電壓的最大(峰)值應等于(　　) A．5 V B．14 V C．7.1 V D．10 V 解析：選D.以U直和U交分別表示直流電的電壓和交流電壓的有效值，以R表示電熱器的電阻值，則依題意在兩種情況下的電功率分別為P＝，＝ 由以上兩式有：U交＝U直 因此交變電流電壓的最大值為Um＝U交＝10 V．故選D. 7. (單選)在如圖所示電路中，A是熔斷電流I0＝2 A的保險絲，R是可變電阻，S是交流電源．交流電源的內(nèi)電阻不計，其電動勢隨時間變化的規(guī)律是e＝220sin 314t V．為了不使保險絲熔斷，可變電阻的阻值應該大于(　　) A．110 Ω B．110 Ω C．220 Ω D．220 Ω 解析：選B.U＝220 V，Rmin＝＝ Ω＝110 Ω. 8. (單選)如圖所示為一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀．M是圓柱形鐵芯，它與磁極的柱面共軸，鐵芯上有一矩形線框，可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)．磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場．若從圖示位置開始計時，當線框繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列圖象中能正確反映線框中感應電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是(　　) 解析：選D.線圈總有兩邊垂直切割磁感線，有效速度不變，產(chǎn)生的電動勢大小不變，只是方向周期性變化．故選D. ☆9. (單選)調(diào)光臺燈，調(diào)速電風扇，過去是用變壓器來實現(xiàn)的，缺點是成本高，體積大，效率低，且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風扇的轉(zhuǎn)速．現(xiàn)在的調(diào)光臺燈，調(diào)速電風扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)的．如圖所示為經(jīng)過一個雙向可控硅電子調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，即在正弦交流電的每一個二分之一周期中，前面四分之一被截去，調(diào)節(jié)臺燈上的旋鈕可以控制截去的多少，從而改變電燈上的電壓．那么現(xiàn)在電燈上的電壓值是(　　) A. B.Umax C. D.Umax 解析：選C.若將波形補充完整，則為正弦曲線，電壓的有效值為.本題中的波形只為正弦曲線的一半．若電源加在同一電阻上，在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量只為正弦交流電的一半，根據(jù)有效值的定義：若為正弦交流電，Q＝2Rt，在題中情況下Q′＝＝2Rt，由兩式比較得U有效＝.故選C. ☆10.(單選)一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示．已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0 Ω，則外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖乙所示，則(　　) A．電壓表V的示數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J 解析：選D.電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由圖象知電動勢的最大值Em＝220 V，有效值E＝220 V，燈泡兩端電壓U＝＝209 V，A錯誤；由圖象知T＝0.02 s，一個周期內(nèi)電流方向變化兩次，可知1 s內(nèi)電流方向變化100次，B錯誤；燈泡的實際功率P＝＝ W＝459.8 W，C錯誤；電流的有效值I＝＝2.2 A，發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Qr＝I2rt＝2.2251 J＝24.2 J，D正確．故選D. 二、非選擇題 11．有一交流電壓的變化規(guī)律為u＝311sin 314t V，若將輝光電壓為220 V的氖管接上此交流電壓，則1 s內(nèi)氖管的發(fā)光時間為多少？ 解析：由u＝311sin 314t V得T＝＝ s＝0.02 s．當u＝220 V時，220＝311sin 314t1，得t1＝ s＝，故在一個周期里氖管發(fā)光的時間段為：～T及T～T，即有一半的時間發(fā)光，故1 s內(nèi)的發(fā)光時間為t＝＝0.5 s. 答案：0.5 s ☆12.如圖所示，間距為L的光滑平行金屬導軌，水平地放置在豎直方向的磁感應強度為B的勻強磁場中，一端接阻值為R的電阻．一個電阻是R0、質(zhì)量為m的導體棒放置在導軌上，在外力F作用下從t＝0的時刻開始運動，其速度隨時間的變化規(guī)律為v＝vmaxsin ωt.不計導軌電阻，求： (1)從t＝0到t＝時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量； (2)從t＝0到t＝時間內(nèi)外力F所做的功． 解析：(1)導體棒產(chǎn)生的感應電動勢e＝BLv＝BLvmaxsin ωt是正弦式交變電流，其有效值為E＝＝ 在Δt＝＝T的時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為 Q＝I2RT＝2R＝. (2)從t＝0到t＝的時間是周期，在這段時間內(nèi)對導體棒運用能量守恒定律得：W外＝mv＋Q′ Q′是這段時間內(nèi)電阻R和R0產(chǎn)生的熱量，則 Q′＝＝ 則這段時間外力F所做的功為 W外＝mv＋. 答案：(1)　(2)mv＋ 111