2020高中物理 第二章 交變電流 習(xí)題課(一)交變電流的規(guī)律練習(xí)(含解析)

1、交變電流的規(guī)律一、單項(xiàng)選擇題1若交變電壓U200sin 100t V， 能加在電容為10 F的電容器上,則電容器的耐壓值不小于（）A200 V B100 VC100 V D141。4 V解析：電容器的耐壓值為交變電流的最大值,故選項(xiàng)A正確答案:A2一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T。從中性面開始計(jì)時(shí)，當(dāng)tT時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為2 V，則此交流電壓的有效值為(）A2 V B2 VC。 V D。 V解析：先用代入法求出感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值由eEmsin t得2 VEmsin ，由此得Em4 V，因此有效值為2 V，選項(xiàng)A正確答案：A3。某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與

2、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)勢的最大值和周期分別變?yōu)?)A400 V，0。02 s B200 V,0。02 sC400 V，0.08 s D200 V,0.08 s解析：由圖像知交流電為正弦式交變電流，周期為T0。04 s，電動(dòng)勢的最大值為100 V，而正弦式交變電流的電動(dòng)勢最大值為EmaxNBSNBS·2n，n為轉(zhuǎn)速,則當(dāng)n變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí),電動(dòng)勢的最大值變?yōu)樵瓉淼?倍,即200 V，而周期則變?yōu)樵瓉淼?，即變?yōu)?.02 s。答案:B4.小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場視為勻強(qiáng)磁場，方向垂直于線圈中心軸OO，

3、線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值都為e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓()A峰值是e0 B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0解析:由“磁極間的磁場視為勻強(qiáng)磁場，方向垂直于線圈中心軸OO，線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)”知線圈產(chǎn)生正弦交流電矩形線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為2Ne0，又“不計(jì)線圈電阻”,故發(fā)電機(jī)輸出電壓的最大值等于2Ne0,有效值是最大值的，D對答案：D5交流發(fā)電機(jī)線圈電阻r1 ，用電器電阻R9 ，電壓表示數(shù)為9 V，如圖所示,那么，該交流發(fā)電機(jī)（）A電動(dòng)勢的峰值為10 VB電動(dòng)勢的有效值為9 VC交流發(fā)電機(jī)線圈通過中性面時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值

4、為10 VD交流發(fā)電機(jī)線圈自中性面轉(zhuǎn)過90°的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為 V解析:電壓表示數(shù)等于路端電壓,電路中的電流為I A1 A，所以電動(dòng)勢的有效值為EI（Rr）1×(19） V10 V,所以電動(dòng)勢的最大值為EmE10 V，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)；線圈通過中性面時(shí)最大,但0，故e0,選項(xiàng)C錯(cuò);線圈從中性面轉(zhuǎn)過90°過程中，BS，t,所以n，由于EmnBS,所以 V，選項(xiàng)D對答案：D二、多項(xiàng)選擇題6如圖所示的甲、乙兩圖分別表示兩個(gè)交流電壓,比較這兩個(gè)交流電壓，它們具有共同的()A有效值 B頻率C最大值 D均不一樣解析：由圖像可知，兩個(gè)交流電壓最大值均為2 V，周期均為0.

5、4 s，可知B、C正確題圖甲中電壓有效值U甲，題圖乙中電壓有效值U乙Um,故A錯(cuò)答案：BC7圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場,A 為交流電流表線圈繞垂直于磁場的水平軸OO沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示以下判斷正確的是()A電流表的示數(shù)為10 AB線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50 rad/sC0.01 s時(shí)線圈平面與磁場方向平行D0。02 s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左解析:電流表的示數(shù)為交變電流的有效值10 A，A項(xiàng)正確;由可得，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100 rad/s,B項(xiàng)錯(cuò)；0。01 s時(shí)，電路中電流最大,故該

6、時(shí)刻通過線圈的磁通量最小,即該時(shí)刻線圈平面與磁場平行，C項(xiàng)正確；根據(jù)楞次定律可得，0。02 s時(shí)電阻R中電流的方向自左向右,D項(xiàng)錯(cuò)答案：AC8一個(gè)矩形線框的面積為S，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，從線圈平面與磁場垂直的位置開始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)速為n r/s，則()A線框交變電動(dòng)勢的峰值為nBSB線框交變電動(dòng)勢的有效值為nBSC從開始轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過周期，線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為2nBSD感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值為e2nBSsin 2nt解析:因?yàn)?n，所以EmBS2nBS,所以A錯(cuò)誤；EEmnBS，B正確；因?yàn)門，所以4nBS，C錯(cuò)誤；eEmsin t2nBSsin 2nt，D正確答案:BD9如圖甲是某種型號(hào)的電熱毯

7、的電路圖，電熱毯接在如圖乙所示的交變電源上，電熱毯是由一理想二極管D(正向電阻為零，反向電阻為無窮大)與電熱絲串聯(lián)組成的若電熱絲的電阻為110 ，則下列說法正確的是()甲乙A交變電流的周期為1×102 sB用交流電壓表測得電熱絲兩端的電壓為110 VC通過電熱絲的電流為 AD電熱絲在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為1.32×104 J解析:根據(jù)題圖乙可知,交變電流的周期為0。02 s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)有效值的定義可得·T，解得U110 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；通過電熱絲的電流I A，選項(xiàng)C正確;電熱絲在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量QI2Rt1.32×104 J，選項(xiàng)D正確答案

8、：CD10面積為S的兩個(gè)完全相同的單匝金屬線圈分別放置在如圖甲、乙所示的磁場中圖甲中有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；圖乙中的磁場的變化規(guī)律為BB0cos t，從圖示時(shí)刻起計(jì)時(shí)，則（）A兩線圈中的磁通量變化規(guī)律均為B0Scos tB兩線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大值的時(shí)刻不同C兩線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值不同D從此刻起,時(shí)間內(nèi)流過線圈截面的電荷量相同解析：由于甲中線圈在磁場中以周期T繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以其角速度為，其磁通量為B0Scos tB0Scos t，乙中線圈的磁通量為BSB0Scos t，所以兩者的磁通量變化規(guī)律相同，則兩者實(shí)際產(chǎn)生的交變電流是相同的，

9、因此兩線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大值的時(shí)刻、兩線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值、時(shí)間內(nèi)流過線圈截面的電荷量都是相同的，故選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤答案：AD三、非選擇題11某一發(fā)電機(jī)線圈面積S0。4 m2,匝數(shù)N500匝，繞軸以1 800 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢的最大值為6 000 V.(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B；(2)當(dāng)線圈平面跟磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角為60°時(shí)，求每匝線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢的瞬時(shí)值解析：(1)EmNBS，2n，其中n1 800 r/min30 r/s，所以6 000500×B×0.4×2×30，解得B0.5 T.（2)當(dāng)線圈平面跟磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角為60°時(shí)，每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢eBScos 60° V0。5×0.4×60×cos 60°6 V18.8 V.答案:（1)0.5 T(2)18。8 V12.交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為,線圈內(nèi)電阻為r，外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖中實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°到達(dá)虛線位置過程中，求:(1）通過R的電荷量q為多少？（2）R上產(chǎn)生電熱QR為多少？（3）外力做的功W為多少？解析:（1)由電流的定義