2019-2020年高考物理 5-2描述交變電流的物理量同步檢測 新人教版選修3-2.doc
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2019-2020年高考物理 5-2描述交變電流的物理量同步檢測 新人教版選修3-2 1.一個(gè)照明電燈兩端允許加的最大交流電壓為311V,當(dāng)它接入220V照明電路上,這個(gè)燈將( ) A.燈不亮 B.燈絲將燒斷 C.只能暗淡發(fā)光 D.能正常發(fā)光 答案:D 解析:電燈的額定電壓為U==V=220V,當(dāng)它接入220V的照明電路上時(shí)能正常發(fā)光. 2.一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e=220sin100πt,則( ) A.交流電的頻率是100π B.t=0時(shí),線圈位于中性面 C.交流電的周期是0.02s D.t=0.05s時(shí),e有最大值 答案:BC 解析:由瞬時(shí)值表達(dá)式知:角速度ω=100πrad/s,感應(yīng)電動勢是按正弦規(guī)律變化. 所以t=0時(shí),線圈平面位于中性面. 因ω=2πf,所以f===50Hz; 由T=得T=s=0.02s 當(dāng)t=0.05s時(shí),e=220sin5π=0 故B、C選項(xiàng)正確. 3.(xx深圳模擬)交流電源輸出的電壓U隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示,則下列說法正確的是( ) A.交變電流的頻率為50Hz B.交變電流的周期為2s C.交變電壓的最大值為220V D.交變電壓的有效值為220V 答案:AC 解析:由圖象可知,交流電的周期為T=210-2s,頻率f==50Hz,交變電壓最大值為220V,有效值為220V,故選項(xiàng)A、C正確. 4.(xx天津一中高二期中)電阻R1、R2與交流電源按照圖甲方式連接,R1=10Ω,R2=20Ω,合上開關(guān)S后,通過電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示,則( ) A.通過R1的電流有效值為1.2A B.R1兩端的電壓有效值為6V C.通過R2的電流最大值是1.2A D.R2兩端的電壓最大值是6V 答案:B 解析:由i-t圖象可知,電流最大值Im=0.6A,有效值I==0.6A,因R1與R2串聯(lián),則I1=I=0.6A,U1=IR1=6V,I2m=Im=0.6A,U2m=ImR2=12V,故A、C、D錯(cuò),B正確. 5.下圖表示一交流電的電流隨時(shí)間而變化的圖象.此交流電的有效值是( ) A.5A B.5A C.A D.A 答案:B 解析:本題要求的是矩形交變電流的有效值,與平時(shí)所熟知的正弦交變電流的有效值(即I有效=Im/)不同,因此,有的學(xué)生對這樣的題目感到無從下手. 本題只能從有效值的定義出發(fā),才能順利解答.該交變電流通過阻值為R的電阻一個(gè)周期的時(shí)間(即0.02s)內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為: Q交=(4)2R0.01+(3)2R0.01 設(shè)直流電流I通過電阻R一個(gè)周期的時(shí)間(即0.02s)內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q直=I2R0.02 由交流的有效值定義得Q直=Q交,即 500.01R=I20.02R 則I=5A,即交變電流的有效值為5A. 6.(xx余高中學(xué)高二期末)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖,匝數(shù)為n=100匝的矩形線圈,邊長分別為10cm和20cm,內(nèi)阻為5Ω,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以50rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,線圈外部與20Ω的電阻R相接.求: (1)S斷開時(shí),電壓表示數(shù). (2)電鍵S合上時(shí),電壓表和電流表示數(shù). 答案:(1)50V (2)40V 2A 解析:(1)感應(yīng)電動勢最大值 Em=nBSω=1000.50.10.250V=50V S斷開時(shí),電壓表示數(shù)為電源電動勢有效值E==50V. (2)電鍵S合上時(shí),由閉合電路歐姆定律I==A=2.0A U=IR=220V=40V 即電流表示數(shù)為2A,電壓表示數(shù)為40V. 7.如圖所示,線圈abcd的面積是0.05m2,共100匝,線圈電阻為1Ω,外接電阻R=9Ω,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=T,當(dāng)線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí),求: (1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí),寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式. (2)線圈轉(zhuǎn)過s時(shí)電動勢的瞬時(shí)值為多大? (3)電路中電壓表和電流表的示數(shù)各是多少? 答案:(1)e=50sin10πtV (2)43.3V (3)31.86V 3.54A 解析:分別把Em、ω的數(shù)值推算出來,代入一般表達(dá)式 Emsinωt就得出了感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式,求瞬時(shí)值時(shí),只需要把t的值代入表達(dá)式就可以了,最后一問是求線圈中的電流和線圈的端電壓,注意應(yīng)為有效值. (1)e=Emsinωt=NBS2πnsin(2πnt)=1000.052πsin(2πt)V=50sin10πtV. (2)當(dāng)t=s時(shí),電動勢的瞬時(shí)值e=50sin(10π)V=43.3V. (3)電動勢的有效值E==V=35.4V,電流表的示數(shù)I==A=3.54A; 電壓表的示數(shù)U=IR=3.549V=31.86V 在求解交變電動勢瞬時(shí)值時(shí),首先要確定線圈轉(zhuǎn)動從哪個(gè)位置開始,以便確定瞬時(shí)值表達(dá)式是按正弦規(guī)律變化還是按余弦規(guī)律變化;其次是確定線圈轉(zhuǎn)動的角帶度ω(以rad/s作單位);最后是確定感應(yīng)電動勢瞬時(shí)值表達(dá)式. 能力提升 1.好多同學(xué)家里都有調(diào)光電燈和調(diào)速風(fēng)扇,過去是用變壓器來實(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)光燈和調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)的.如圖所示為經(jīng)一雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓,即在正弦式交變電流的每個(gè)二分之一周期內(nèi),前周期被截去,調(diào)節(jié)臺燈上旋鈕可以控制截去的多少,從而改變電燈兩端的電壓,那么現(xiàn)在電燈兩端的電壓為( ) A.Um/2 B.Um/ C.Um/2 D.Um 答案:A 解析:每個(gè)二分之一周期被截去周期,原電源為正弦交流電,一個(gè)周期可以看成只剩半個(gè)周期的電壓,利用有效值的定義,得()2T=T,所以U=,故A正確. 2.(xx汕頭模擬)如圖所示,電阻為r的矩形線圈面積為S,在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,t=0時(shí)刻線圈平面與磁場垂直,各電表均為理想交流電表,則( ) A.滑片P下滑時(shí),電壓表的讀數(shù)不變 B.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大 C.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中,流過電阻R的電荷量為 D.1s內(nèi)流過R的電流方向改變次 答案:D 解析:滑片P下滑時(shí),外電阻增大,電壓表的讀數(shù)變大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖示位置,穿過線圈的磁通量最大,感應(yīng)電動勢為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中,流過電阻R的電荷量為,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;一個(gè)周期內(nèi)兩次通過中性面,電流方向改變兩次,交流電的頻率為,1s內(nèi)流過R的電流方向改變次,選項(xiàng)D正確. 3.(xx溫州高二檢測)一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時(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5.0Ω,外接一只電阻為95.0Ω的燈泡,如圖乙所示,則( ) A.電壓表的示數(shù)為220V B.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484W D.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J 答案:D 解析:電動勢的有效值為E=Em=220V,所以電流的有效值為I===2.2(A) 所以電壓表示數(shù)應(yīng)為U=2.295=209(V),選項(xiàng)A錯(cuò);交流電的頻率為f==50 Hz,每個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次,故每秒鐘內(nèi)電流方向改變100次,選項(xiàng)B錯(cuò);燈泡實(shí)際消耗的功率為P燈=I2R=2.2295.0 W=459.8 W,故選項(xiàng)C錯(cuò);發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2rt=2.225.01J=24.2J,選項(xiàng)D對. 4.將硬導(dǎo)線中間一段折成半圓形,使其半徑為R(m),讓它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B(T)、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中繞軸MN勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n(r/s).導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,外電路接有額定功率為P(W)的小燈泡并正常發(fā)光,電路中除燈泡外,其余部分的電阻不計(jì),則燈泡的電阻為( ) A. B. C. D. 答案:B 解析:由線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em=BSω和ω=2nπ可知,Em=BπR22nπ=π2R2nB,所以有效值E=. 由于小燈泡正常發(fā)光,所以R==, B正確. 5.如圖甲為電熱毯的電路圖,把電熱毯接在U=311sin100πtV的電源上,電熱毯被加熱到一定溫度后,通過裝置P使輸入電壓變?yōu)橐宜镜牟ㄐ?,從而進(jìn)入保溫狀態(tài),若電熱絲電阻保持不變,此時(shí)交流電壓表的讀數(shù)是:________. 答案:156V 解析:電壓表的示數(shù)為有效值 據(jù)有效值的定義有:T= ∴U===156V. 6.一個(gè)電阻為r、邊長為L的正方形線圈abcd共N匝,線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸OO′以如圖所示的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,外電路電阻為R. (1)在圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的方向. (2)線圈轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值有多大? (3)線圈平面與磁感線夾角為60時(shí)的感應(yīng)電動勢為多大? (4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動,其他能量損失不計(jì),線圈轉(zhuǎn)一周,柴油機(jī)做多少功? (5)從圖示位置開始,線圈轉(zhuǎn)過60的過程中通過R的電量是多少? (6)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少? 答案:(1)電流方向沿dcba (2)Em=NBωL2 (3)e=NBωL2 (4)W= (5)q= (6)I= U= 解析:(1)由右手定則可判定電流的方向沿dcba. (2)Em=NBSω=NBωL2 (3)線圈平面與B成60角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動勢 e=Emcos60=NBωL2. (4)電動勢的有效值E= 電流的有效值I=,柴油機(jī)做的功轉(zhuǎn)化為電能,線圈轉(zhuǎn)一周柴油機(jī)做的功 W=EIt=t==. (5)因?yàn)镮平均==, 故電量q=I平均Δt==. (6)電流表顯示干路電流的有效值,則讀數(shù)為I==. 電壓表顯示路端電壓的有效值,則讀數(shù)為U=IR=.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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