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

1112013-2014學(xué)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3-21下列各個(gè)量，其中所指為有效值的是()A交流電壓表的示數(shù)B保險(xiǎn)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：ABD2(2012高考廣東卷)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e50sin 100t(V)對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有()A最大值是50 VB頻率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s解析：選CD.最大值Em50 V，有效值為E25 V，頻率為50 Hz，周期為T(mén)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()A141.4 V B100 VC70.7 V D50 V解析：選B.由電流的熱效應(yīng)，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(shí)間而變化的圖象此交流電流的有效值是()A5 A B5 AC4 A D3.5 A解析：選B.設(shè)某一導(dǎo)體的電阻為R，讓此交流電通過(guò)該電阻根據(jù)焦耳定律，前半個(gè)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(gè)周期內(nèi)(T0.02 s)，交變電流通過(guò)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，I2RTQ(4 A)2R(3 A)2R，則有I5 A故選B.5.如圖所示，求線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60角的過(guò)程中，通過(guò)線圈某一橫截面的電荷量解析：計(jì)算電荷量，應(yīng)用的關(guān)系式是qt.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21BSsin 60BS又，qt，所以qN.答案：一、選擇題1(多選)下列說(shuō)法正確的是()A任何形式的交流電壓的有效值都是UUm/ 的關(guān)系B正弦式交變電流具有UUm/ 的關(guān)系C照明電壓220 V和動(dòng)力電壓380 V指的都是有效值D交流電壓表和電流表測(cè)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(xiàng)A是錯(cuò)誤的，B是正確的，在交流電的講述中沒(méi)有特殊說(shuō)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(cè)的都是有效值，D錯(cuò)誤故選BC.2(多選)(2013惠州高二檢測(cè))交流電源輸出的電壓U隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是()A交變電流的頻率為50 HzB交變電流的周期為2 sC交變電壓的最大值為220 VD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(mén)2102 s，頻率f50 Hz，最大值為220 V，由UUm知，有效值為220 V，故選AD.3(單選)某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)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(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別為()A400 V,0.02 sB200 V,0.02 sC400 V,0.08 s D200 V,0.08 s解析：選B.線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁感線的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmNBS，周期T，在其他條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則()At0.005 s時(shí)線框的磁通量變化率為零Bt0.01 s時(shí)線框平面與中性面重合C線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 VD線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 Hz解析：選B.線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比，而t0.005 s時(shí)e最大，故A錯(cuò)誤t0.01 s時(shí)e0，故B正確電動(dòng)勢(shì)有效值為311 V220 V，故C錯(cuò)誤周期T0.02 s，頻率f50 Hz，故D錯(cuò)誤故選B.5(多選)一只低壓教學(xué)電源輸出的交流電壓的瞬時(shí)值為u10sin 314t V，關(guān)于該電源的規(guī)格和使用，正確的說(shuō)法是()A這個(gè)電源可以使“10 V2 W”的燈泡正常發(fā)光B此電源的交流電的周期是314 sC此電源在t0.01 s時(shí)電壓達(dá)到峰值D這個(gè)電源可能把“10 V2 F”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 s0.02 s，t0.01 sT，此時(shí)u0，B、C錯(cuò)誤；因?yàn)殡娫醋畲箅妷篣m10 V10 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(lái)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(yīng)等于()A5 V B14 VC7.1 V D10 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UmU交10 V故選D.7.(單選)在如圖所示電路中，A是熔斷電流I02 A的保險(xiǎn)絲，R是可變電阻，S是交流電源交流電源的內(nèi)電阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是e220sin 314t V為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于()A110 B110 C220 D220 解析：選B.U220 V，Rmin 110 . 8.(單選)如圖所示為一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)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(chǎng)若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)線框繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列圖象中能正確反映線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)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(dòng)勢(shì)大小不變，只是方向周期性變化故選D.9.(單選)調(diào)光臺(tái)燈，調(diào)速電風(fēng)扇，過(guò)去是用變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，缺點(diǎn)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(fēng)扇的轉(zhuǎn)速現(xiàn)在的調(diào)光臺(tái)燈，調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的如圖所示為經(jīng)過(guò)一個(gè)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(gè)二分之一周期中，前面四分之一被截去，調(diào)節(jié)臺(tái)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.UmaxC. D.Umax解析：選C.若將波形補(bǔ)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(shí)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，Q2Rt，在題中情況下Q2Rt，由兩式比較得U有效.故選C.10.(單選)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 ，則外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖乙所示，則()A電壓表V的示數(shù)為220 VB電路中的電流方向每秒鐘改變50次C燈泡實(shí)際消耗的功率為484 WD發(fā)電機(jī)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(dòng)勢(shì)的最大值Em220 V，有效值E220 V，燈泡兩端電壓U209 V，A錯(cuò)誤；由圖象知T0.02 s，一個(gè)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(cuò)誤；燈泡的實(shí)際功率P W459.8 W，C錯(cuò)誤；電流的有效值I2.2 A，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為QrI2rt2.2251 J24.2 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u311sin 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(shí)間為多少？解析：由u311sin 314t V得T s0.02 s當(dāng)u220 V時(shí)，220311sin 314t1，得t1 s，故在一個(gè)周期里氖管發(fā)光的時(shí)間段為：T及TT，即有一半的時(shí)間發(fā)光，故1 s內(nèi)的發(fā)光時(shí)間為t0.5 s.答案：0.5 s12.如圖所示，間距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌，水平地放置在豎直方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一端接阻值為R的電阻一個(gè)電阻是R0、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上，在外力F作用下從t0的時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律為vvmaxsin t.不計(jì)導(dǎo)軌電阻，求：(1)從t0到t時(shí)間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量；(2)從t0到t時(shí)間內(nèi)外力F所做的功解析：(1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eBLvBLvmaxsin t是正弦式交變電流，其有效值為E在tT的時(shí)間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為QI2RT2R.(2)從t0到t的時(shí)間是周期，在這段時(shí)間內(nèi)對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)用能量守恒定律得：W外mvQQ是這段時(shí)間內(nèi)電阻R和R0產(chǎn)生的熱量，則Q則這段時(shí)間外力F所做的功為W外mv.答案：(1)(2)mv111