2018-2019学年全品人教版物理选修3-2作业：第五章 第2节描述交变电流的物理量作业 Word版含解析.docx

1、2 描述交变电流的物理量某发电机产生的交变电动势为 e=50sin 100t(V),对此电动势,下列表述正确的是 ( )A.最大值是 50 V2B.频率是 100 HzC.有效值是 25 V2D.周期是 0.01 s(多选) 如图 5-2-1 所示是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的 ( ) 图 5-2-1A.周期是 0.01 sB.最大值是 311 VC.有效值是 220 VD.表达式为 u=220sin 100t(V)2017安徽蚌埠二中高二期中如图 5-2-2 甲所示是小型交流发电机的示意图,两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A 为交流电流表 .线圈绕垂直于磁

2、场的水平轴 OO匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示 .以下判断正确的是 ( ) 图 5-2-2A.线圈转动的转速为 25 r/sB.电流表的示数为 10 AC.1 s 内线圈中电流方向改变了 50 次D.t=0.01 s 时线圈平面与中性面重合矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的感应电动势的最大值为 50 V,当该线圈由图 5-2-3所示位置转过 30时,线圈中的感应电动势大小为 ( )图 5-2-3A.50 V B.25 V3C.25 V D.10 V(多选) 在阻值为 10 的电阻两端加上如图 5-2-4 所示的交流电压,则以下说法中正确的是 ( )图

3、 5-2-4A.电压的有效值为 10 VB.电阻消耗的电功率为 5 WC.通过电阻的电流有效值为 A22D.电阻每秒钟产生的热量为 10 J一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势 e=200 sin 100t(V),那么 ( )2A.该交变电动势的频率是 100 HzB.当 t=0 时,线圈平面恰好与中性面垂直C.当 t= s 时, e 达到峰值1200D.该交变电动势的有效值为 200 V2某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流 .现在该发电机出现了故障,转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半,则它产生的交变电动势随时间变化的图像是图 5-2-5 中的 (

4、)图 5-2-5(多选) 2017贵州凯里一中高二期中 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图 5-2-6 甲所示,已知发电机线圈内阻为 5.0 ,现外接一个电阻为 95.0 的灯泡, 如图乙所示,则 ( )图 5-2-6A.电动势的周期为 0.02 sB.电路中电压表的示数为 220 VC.电动势的有效值为 220 VD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 20 J(多选) 已知甲交变电压随时间的变化规律为 u 甲 =141sin (100t+ )(V),乙交变电压随时间的变化2规律为 u 乙 =311sin (100t+ )(V).比较甲、乙两交变电压,可知 ( )6A.甲

5、的峰值是 282 V,乙的峰值是 622 VB.甲、乙的周期都是 100 sC.甲的频率与乙的频率相等D.甲、乙的相位差不变,是3图 5-2-7 甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴 OO匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与阻值 R=10 的电阻连接,与电阻并联的交流电压表为理想电压表,示数是 10 V.图乙是矩形线圈中磁通量 随时间 t变化的图像 .下列说法正确的是 ( )图 5-2-7A.电阻 R 上消耗的电功率为 20 WB.t=0.02 s 时电阻 R 两端的电压瞬时值为零C.电阻 R 两端的电压 u 随时间 t 变化

6、的规律是 u=14.1cos 100t(V)D.通过电阻 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i=1.41cos 50t(A)(多选)如图 5-2-8 所示,图线 a 和图线 b 分别表示线圈 A 和线圈 B 在同一匀强磁场中匀速转动时通过线圈的磁通量随时间的变化规律 .已知线圈 A 的匝数与线圈 B 的匝数分别为 10 匝和 30匝,以下说法正确的是 ( )图 5-2-8A.线圈 A 与线圈 B 的转速之比为 23B.线圈 A 与线圈 B 产生的最大电动势之比为 11C.线圈 A 产生的感应电动势的瞬时值表达式为 e=500cos 5t(V)D.线圈 B 在 t=0.3 s 时刻的感应

7、电流为零(多选)传统的自行车发电机内部电路如图 5-2-9 甲所示,驱动轴一端与自行车车轮相连,另一端连接条形永久磁铁,车轮转动过程中,驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动,发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示 .已知波形图中正、负尖峰电压分别为 Um 和 -Um,两个相邻正、负尖峰电压所对应的时间差为 t,发电机线圈匝数为 n.以下判断正确的是 ( )甲 乙图 5-2-9A.驱动轴转动的角速度 =2B.线圈电压的有效值 U=22C.穿过线圈的磁通量变化率的最大值 km=D.在相邻两个正尖峰时间内,通过线圈的导线横截面的电荷量等于零2017甘肃会宁一中高二期中如图 5-2-10 所示为交流发

8、电机示意图,匝数 n=100 匝的矩形线圈相邻两边长分别为 10 cm 和 20 cm,内阻为 5 ,在磁感应强度 B=0.5 T 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的 OO轴以 50 rad/s 的角速度匀速转动,线圈和外部阻值为 20 的电阻 R 相连 .2(1)S 断开时,求电压表示数 .(2)S 闭合时,求电压表示数和电流表示数 .图 5-2-101.C 解析 由电动势的表达式可知,最大值为 50 V,而有效值为 E= V=25 V,A 错误, C 正确;502 2由 =2f,可得频率 f=50 Hz,周期 T= =0.02 s,B、D 错误 .12.BC 解析 由图知 ,周期 T=0.02

9、 s,电压最大值 Um=311 V,则有效值 U= =220 V,表达式为2u=Umsin t=311sin 100t(V),选项 B、C 正确,选项 A、D 错误 .23.B 解析 周期 T=0.02 s,转速 n= = r/s=50 r/s,A 错误;由图乙可知,交变电流的最大值是1 10.02Im=10 A,由于电流表的示数为有效值, 故示数 I= A=10 A,B 正确; 交流电的频率为 50 Hz,每21022个周期内电流方向改变 2 次,故 1 s 内线圈中电流方向改变了 100 次,C 错误; t=0.01 s 时线圈中的感应电流达到最大,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量变化最

10、快,磁通量为 0,故线圈平面与磁场方向平行,与中性面垂直,D 错误 .4.B 解析 当从图中所示位置转过 30时,即从中性面转过了 90-30,则此时感应电动势为e=50sin (90-30) V=25 V,选项 B 正确 .35.BC 解析 由图像可知 ,交流电压最大值为 10 V,有效值为 U= = V=5 V,A 错误; 根据2102 2P=I2R 知,电阻消耗的电功率为 P= = W=5 W,B 正确;通过电阻的电流有效值为 I= = A=2(52)210 5210A,C 正确 ;电阻每秒产生的热量为 Q=Pt=5 J,D 错误 .226.C 解析 由电动势瞬时值表达式 e=nBSsi

11、n t 可知,该交变电动势的频率 f= = Hz=50 21002Hz,选项 A 错误 .当 t=0 时,电动势瞬时值为 0,线圈平面恰好与中性面重合, 选项 B 错误 .当 t= s1200时, e 达到峰值 Em=200 V,选项 C 正确 .该交变电动势的有效值 E= =200 V,选项 D 错误 .227.B 解析 转子的转速为正常工作时的一半 ,由 =2n= 知,周期变为正常工作时的 2 倍,由2Em=NBS 知,电动势最大值变为正常工作时的一半,结合我国电网交流电实际情况可知, 选项 B正确 .8.AC 解析 由甲图可知 ,周期为 0.02 s,故选项 A 正确;由甲图可知 ,电动

12、势最大值为 220 V,2则电动势有效值为 220 V,故选项 C 正确;在闭合回路中,小灯泡两端电压小于 220 V,故选项 B 错误;根据闭合电路欧姆定律得 I= = A=2.2 A,则发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为+ 2205+95Q=I2rt=2.2251 J=24.2 J,故选项 D 错误 .9.CD 解析 甲、乙的峰值分别是 141 V 和 311 V,A 错误;甲、乙的周期均为 T= 6.2810-2 2s,B 错误 ;甲、乙的周期相等,则频率也相等,C 正确;频率相同 ,相位差不变, = 甲 - 乙 = ,D 正确 .310.C 解析 电阻 R 上消耗的电功率 P= =10

13、 W,选项 A 错误; 由图像知, t=0.02 s 时磁通量的变2化率最大,电阻 R 两端的电压瞬时值最大,选项 B 错误;电阻 R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u=14.1cos 100t(V),通过电阻 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i= =1.41cos 100t(A),选项C 正确,选项 D 错误 .11.BC 解析 由图像可得,线圈 A 与线圈 B 的周期分别为 Ta=0.4 s 和 Tb=0.6 s,则线圈 A 与线圈 B 转速之比为 32,A 错误;线圈 A、 B 中产生的最大电动势分别为Ema=Namaa=Nama =1010 V=500 V,Emb

14、=Nbmbb=Nbmb =305 V=500 V,所2 20.4 2 20.6以线圈 A 与线圈 B 产生的最大电动势之比为 11,B 正确;在 t=0 时刻,线圈 A 的感应电动势最大,因此感应电动势的瞬时值表达式为 e=500cos 5t(V),C 正确;在 t=0.3 s 时刻,通过线圈 B 的磁通量为零,磁通量的变化率最大,故感应电流最大,D 错误 .12.CD 解析 两个相邻正、负尖峰电压所对应的时间差为 t,则交变电流的周期 T=2t,驱动轴转动的角速度 = = ,选项 A 错误 .由于产生的交变电流不是按照正弦规律变化,故线圈电压2的有效值不是 Um,选项 B 错误 .根据法拉第

15、电磁感应定律,感应电动势与磁通量的变化率成正比,22即 Um=nkm,故穿过线圈的磁通量变化率的最大值 km= ,选项 C 正确 .在相邻两个正尖峰时间内,线圈转过一个完整的周期,磁通量的变化量 =0,所以通过线圈的导线横截面的电荷量等于零,选项 D 正确 .13.(1)50 V ( 2)40 V 2 A解析 (1)感应电动势最大值 Em=nBS=1000.50.10.250 V=50 V2 2感应电动势有效值 E= = V=50 V25022S 断开时, 电压表示数 U=E=50 V.(2)S 闭合时,电流表示数 I= = A=2 A,+ 5020+5电压表示数 U=IR=220 V=40 V.