精品新人教版选修32高中物理 52 描述交变电流的物理量检测题及答案及答案.docx
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精品新人教版选修32高中物理52描述交变电流的物理量检测题及答案及答案
第二节 描述交变电流的物量
基础夯实
1.
一个照明电灯两端
允许加的最大交
流电压为311V,当它接入220V照明电路上,这个灯将( )
A.灯不亮 B.灯丝将烧断
.只能暗淡发光D.能正常发光
答案:
D
解析:
电灯的额定电压为U==V=220V,当它接入220V的照明电路上时能正常发光.
2.一个矩形线圈在匀强磁场中转动,产生的感应电动势=220100π,则( )
A.交流电的频率是100π
B.=0时,线圈位于中性面
.交流电的周期是002
D.=005时,有最大值
答案:
B
解析:
由瞬时值表达式知:
角速度ω=100πrd/,感应电动势是按正弦规律变.
所以=0时,线圈平面位于中性面.
因ω=2πf,所以f===50Hz;
由T=得T==002
当=005时,=2205π=0
故B、选项正确.
3.(2011·深圳模拟)交流电输出的电压U随时间变的图线如图所
示,则
下列说法正确的是( )
A.交变电流的频率为50Hz
B.交变电流的周期为2
.交变电压的最大值为220V
D.交变电压的有效值为220V
答案:
A
解析:
由图象可知,交流电的周期为T=2×10-2,频率f==50Hz,交变电压最大值为220V,有效值为220V,故选项A、正确.
4.(2010·天津一中高二期中)电阻R1、R2与交流电按照图甲方式连接,R1=10Ω,R2=
20Ω,合上开关S后,通过电阻R2的正弦交变电流随时间变的情况如图乙所示,则( )
A.通过R1的电流有效值为12A
B.R1两端的电压有效值为6V
.通过R2的电流最大值是12A
D.R2两端的电压最大值是6V
答案:
B
解析:
由-图象可知,电流最大值I=06A,有效值I
==06A,因R1与R2串联,则I1=I=06A,U1=IR1=6V,I2=I=06A,U2=IR2=12V,故A、、D错,B正确.
5.下图表示一交流电的电流随时间而变的图象.此交流电的有效值是( )
A.5AB.5A
ADA
答案:
B
解析:
本题要求的是矩形交变电流的有效值,与平时所熟知的正弦交变电流的有效值(即I有效=I/)不同,因此,有的生对这样的题目感到无从下手.
本题只能从有效值的定义出发,才能顺利解答.该交变电流通过阻值为R的电阻一个周期的时间(即002)内所产生的热量为:
Q交=(4)2×R×001+(3)2×R×001
设直流电流I通过电阻R一个周期的时间(即002)内产生的热量为Q直=I2R×002
由交流的有效值定义得Q直=Q交,即
50×001R=I2×002R
则I=5A,即交变电流的有效值为5A
6.(2011·余高中高二期末)如图所示为交流发电机示意图,匝为=100匝的矩形线圈,边长分别为10c和20c,内阻为5Ω,在磁感应强度B=05T的匀强磁场中绕OO′轴以50rd/的角速度匀速转动,线圈外部与20Ω的电阻R相接.求:
(1)S断开时,电压表示.
(2)电键S合上时,电压表和电流表示.
答案:
(1)50V
(2)40V 2A
解析:
(1)感应电动势最大值
E=BSω=100×05×01×02×50V=50V
S断开时,电压表示为电电动势有效值E==50V
(2)电键S合上时,由闭合电路欧姆定律I==A=20A
U=IR=2×20V=40V
即电流表示为2A,电压表示为40V
7.如图所示,线圈bcd的面积是0052,共100匝,线圈电阻为1Ω,外接电阻R=9Ω,匀强磁场的磁感应强度为B=T,当线圈以300r/的转速匀速旋转时,求:
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式.
(2)线圈转过时电动势的瞬时值为多大?
[]
(3)电路中电压表和电流表的示各是多少?
答案:
(1)=50
10πV
(2)433V (3)3186V 354A
解析:
分别把E、ω的值推算出,代入一般表达式Eω就得出了感应电动势的瞬时值表达式,求瞬时值时,只需要把的值代入表达式就可以了,最后一问是求线圈中的电流和线圈的端电压,注意应为有效值.
(1)=Eω=NBS2π(2π)=100××005×2π×(2π×)V=5010πV
(2)当=时,电动势的瞬时值=50(10π×)V=433V
(3)电动势的有效值E==V=354V,电流表的示I==A=354A;
电压表的示U=IR=354×9V=3186V
在求解交变电动势瞬时值时,首先要确定线圈转动从哪个位置开始,以便确定瞬时值表达式是按正弦规律变还是按余弦规律变;其次是确定线圈转动的角带度ω(以rd/作单位);最后是确定感应电动势瞬时值表达式.
能力提升
1.好多同家里都有调光电灯和调速风扇,过去是用变压器实现的.缺点是成本高、体积大、效率低,且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速,现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件实现的.如图所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压,即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内
,前周期被截去
,调节台灯上旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯两端的电压,那么现在电灯两端的电压为( )[]
A.U/2 B.U/
.U/2DU[]
答案:
A
解析:
每个二分之一周期被截去周期,原电为正弦交流电,一个周期可以看成只剩半个周期的电压,利用有效值的定义,得()2××T=×T,所以U=,故A正确.
2(2011·汕头模拟)如图所示,电阻为r的矩形线圈面积为S,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动.匀强磁场的磁感应强度为B,=0时刻线圈平面与磁场垂直,各电表均为想交流电表,则( )
A.滑片P下滑时,电压表的读不变
B.图示位置线圈中的感应电动势最大
.线圈从图示位置转过180°的过程中,流过电阻R的电荷量为
D.1内流过R的电流方向改变次
答案:
D
解析:
滑片P下滑时,外电阻增大,电压表的读变大,选项A错误;图示位置,穿过线圈的磁通量最大,感应电动势为零,选项B错误;线圈从图示位置转过180°的过程中,流过电阻R的电荷量为,选项错误;一个周期内两次通过中性面,电流方向改变两次,交流电的频率为,1内流过R的电流方向改变次,选项D正确.
3.(2011·温州高二检测)一台小型发电机产生的电动势随时间变的正弦规律
图象,如图甲所示.已知发电机线圈内阻为50Ω,外接一只电阻为950Ω的灯泡,如图乙所示,则( )
A.电压表
的示为220V
B.电路中的电流方向每秒钟改变5
0次
.灯泡实际消耗的功率为484W
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为242J
答案:
D
解析:
电动势的有效值为E=E=220V,所以电流的有效值为I===22(A)
所以电压表示应为U=22×95=209(V),选项A错;交流电的频率为f==50Hz,每个周期内电流方向改变2次,故每秒钟内电流方向改变100次,选项B错;灯泡实际消耗的功率为P灯=I2R=222×950W=4598W,故选项错;发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=I2r=222×50×1J=242J,选项D对
4.将硬导线中间一段折成半圆形,使其半径为R(),让它在磁感应强度为B(T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动,转速为(r/).导线在、b两处通过电刷与外电路连接,外电路接有额定功率为P(W)的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,则灯泡的电阻为( )
AB[§§]
D
答案:
B
解析:
由线圈在磁场中匀速转动所产生的感应电动势的最大值E=BSω和ω=2π可知,E=B·πR2·2π=π2R2B,所以有效值E=
由于小灯泡正常发光,所以R==,
B正确.
5.如图甲为电热毯的电路图,把电热毯接在U=311100πV的电上,电热毯被加热到一定温度后,通过装置P使输入电压变为乙所示的波形,从而进入保温状态,若电热丝电阻保持不变,此时交流电压表的读是:
________
答案:
156V
解析:
电压表的示为有效值
据有效值的定义有:
·T=·[]
∴
U===156V
6.一个电阻为r、边长为L的正方形线圈bcd共N匝,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动,外电路电阻为R
(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向.
(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大?
(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大?
(4)设发电机由柴油机带动,其他能量损失不计,线圈转一周,柴油机做多少功?
(5)从图示位置开始
,线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少?
(6)图中电流表和电压表的示各是多少?
答案:
(1)电流方向沿dcb
(2)E=NBωL2 (3)=NBωL2 (4)W= (5)q= (6)I= U=
解析:
(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcb
(2)E=NBSω=NBωL2
(3)线圈平面与B成60°角时的瞬时感应电动势
=E·c60°=NBωL2
(4)电动势的有效值E=
电流的有效值I=,柴油机做的功转为电能,线圈转一周柴油机做的功
W=EI==·=
(5)因为I平均==,
故电量q=I平均·Δ==
(6)电流表显示干路电流的有效值,则读为I==
电压表显示路端电压的有效值,则读为U=IR=
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