人教版高中物理选择性必修第二册课后习题 第3章 交变电流 2 交变电流的描述.docVIP

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2交变电流的描述

课后·训练提升

基础巩固

一、选择题(第1~3题为单选题,第4~5题为多选题)

1.在下列四幅交变电流的图像中,能正确反映我国居民生活所用交变电流的是()

答案C

解析我国日常生活所用交变电流的电压峰值为311V,周期为0.02s,所以选项C正确。

2.5月中国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”投产发电,假设旋转磁极式风力发电机原理如图甲所示,风吹动风叶,带动磁极旋转,使得水平放置线圈的磁通量发生变化,产生感应电流。磁体下方的线圈与电压传感器相连并通过电脑(未画出)显示数据。已知风速与发电机的转速成正比,线圈的电阻不计。在某一风速时,电脑显示电压传感器两端的电压如图乙所示。则下列说法正确的是()

A.风速越大,电压传感器两端电压变化周期越大,有效值越大

B.磁体的转速为10r/s

C.电压传感器两端的电压表达式为u=12sin5πt(V)

D.风速一定的情况下,减少线圈的匝数,电压传感器两端电压增大

答案C

解析风速越大,转速越大,角速度ω=2πn越大,由T=2πω知电压传感器两端电压变化周期越小,感应电动势的峰值为Em=nBSω,则感应电动势的峰值越大,有效值E=Em2越大,选项A错误。由题图乙可知,交变电流的周期为T=0.4s,则磁体的转速为n=1T,代入数据得n=2.5r/s,选项B错误。角速度为ω=

3.有一交变电流如图所示,则由此图像可知()

A.它的周期是0.4s B.它的峰值是4A

C.它的有效值是22A D.它的频率是0.8Hz

答案B

解析由题图像可知交变电流的周期是0.8s,故选项A错误。它的峰值是4A,故选项B正确。它不是正弦式交变电流,因此有效值不等于最大值除以2,即它的有效值不是22A,故选项C错误。它的周期是0.8s,频率f=1T

4.在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω,则()

A.t=0时,线圈平面平行于磁感线

B.t=1s时,线圈中的电流改变方向

C.t=1.5s时,线圈中的感应电动势最大

D.一个周期内,线圈产生的热量为8π2J

答案AD

解析t=0时,磁通量为零,磁感线与线圈平面平行,选项A正确。画出感应电动势随时间变化的图像如图所示,由图可知,t=1s时,感应电流没有改变方向,选项B错误。t=1.5s时,感应电动势为0,选项C错误。感应电动势最大值Em=nBSω=nΦm2πT=100×0.04×2π2V=4πV,有效值E=22×4πV=22πV,Q=E

5.如图所示,固定平行的长直导轨放置于匀强磁场中,导轨间距l=1m,磁感应强度B=5T,方向垂直于导轨平面向下,导体棒与导轨接触良好,驱动导体棒使其在磁场区域运动,速度随时间的变化规律为v=2sin10πt(m/s),导轨与阻值为R=9Ω的外电阻相连,已知导体棒的电阻为r=1Ω,不计导轨与电流表的电阻。下列说法正确的是 ()

A.导体棒做切割磁感线运动,产生频率为5Hz的正弦式交变电流

B.导体棒产生的感应电动势的有效值为10V

C.交流电流表的示数为0.5A

D.0~T2

答案AD

解析据题意得,速度变化规律为v=2sin10πt(m/s),则产生的电动势为E=Blv=10sin10πt(V),即产生频率为f=ω2π=5Hz的正弦式交变电流,选项A正确。电动势峰值为Em=10V,则导体棒电动势的有效值E=Em2=52V,选项B错误。电流表示数I=Er+R=521+9A=22

二、非选择题

6.如图所示,在匀强磁场中有一个电阻为r=3Ω、面积为S=0.02m2的半圆形导线框可绕OO轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B=52

(1)若从图示位置开始计时,求线框中感应电动势的瞬时值表达式。

(2)从图示位置开始,线框转过90°的过程中,流过导线横截面的电荷量是多少?该电荷量与线框转动的快慢是否有关?

(3)由题所给已知条件,外电路所接小灯泡能否正常发光?如不能,则小灯泡实际功率为多大?

答案(1)e=102cos100πt(V)(2)260π

(3)不能253

解析(1)线框转动时产生感应电动势的最大值Em=BSω=102V,则感应电动势的瞬时值表达式e=Emcosωt=102cos100πt(V)。

(2)线框转过90°的过程中,产生的平均电动势E=ΔΦΔt=2BSωπ,灯泡电阻R=

(3)线框产生的电动势的有效值E=Em2=10V,灯泡两端电压U=ER+r

能力提升

一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)

1.A、B是两个完全相同的电热器,A、B分别通以图甲、乙所示的交变电流