2016-2017学年高二物理人教版选修3-2（第5-2 描述交变电流的物理量） Word版含解析

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绝密★启用前 人教版选修3-2 第五章 交变电流 课时2 描述交变电流的物理量 第Ⅰ部分 选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。‎ ‎1．关于交变电流的有效值U和最大值Um，下列说法正确的是(　　)‎ A．任何形式的交流电压的有效值都是U＝的关系 B．正弦式交变电流具有U＝的关系 C．照明电压220 V和动力电压380 V指的都是有效值 D．交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值 ‎ ‎ ‎2．标有“220 V　0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用(　　)‎ A．220sin100πt V B．220 V的照明电路中 C．380sin100πt V D．380 V的动力电路中 ‎ ‎ ‎3．一个电热器接在10 V的直流电源上，在t s内产生的焦耳热为Q，今将该电热器接在一个交流电源上，它在2t s内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源的电压的最大值和有效值分别是(　　)‎ A．最大值10 V，有效值10 V B．最大值10 V，有效值5 V C．最大值5 V，有效值5 V D．最大值20 V，有效值10 V ‎ ‎ ‎4．如图所示的(a)、(b)两图分别表示两个交变电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的(　　)‎ A．有效值 B．频率 C．最大值 D．均不一样 ‎ ‎ ‎5．如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为(　　)‎ A． 110 V B． 156 V C． 220 V D． 311 V ‎ ‎ ‎6．有一个电子器件，当其两端电压高于100 V时则导通，等于或低于100 V时则不导通，若把这个电子器件接到100 V、50 Hz的正弦交变电源上，这个电子器件将(　　)‎ A．不导通 B．每秒钟导通50次 C．每秒钟导通100次 D．每次导通时间为0.005 s ‎ ‎ ‎7．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知(　　)‎ A．该交流电的电压的有效值为100 V B．该交流电的频率为25 Hz C．该交流电压瞬时值的表达式为u＝100sin 25t V D．若将该交流电压加在阻值为100 Ω的电阻两端，该电阻消耗的功率为50 W ‎ ‎ ‎8．如图所示xOy平面为光滑水平面，现有一长为d、宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿正x轴方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B＝B0cosx(式中B0为已知量)，规定竖直向下为磁感应强度正方向，线框电阻为R，t＝0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是(　　)‎ A．外力F为恒力 B．t＝0时，外力大小F＝‎ C．通过线框的瞬时电流I＝‎ D．经过t＝，线框中产生的电热Q＝‎ ‎ ‎ 第Ⅱ部分 非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9．我国照明电压的瞬时值表达式为e＝220sin 100πt V，它的周期是________，频率是________，在1 s内电流的方向改变________次，电压最大值为________。‎ ‎ ‎ ‎10．如图所示的电流i通过一个R＝1 Ω的电阻，它不是恒定电流。则通电1 s内电阻R中产生的热量为________，该交流电的有效值________。‎ ‎ ‎ ‎11．如图所示是某正弦交变电流的图象，根据图象求其峰值、周期和角速度，并写出交变电流的瞬时值表达式。‎ ‎ ‎ ‎12．在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n＝100匝，边长为20 cm，电阻为10 Ω，转动频率f＝50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T。求：‎ ‎(1)外力驱动线圈转动的功率。‎ ‎(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小。‎ ‎(3)线圈由中性面转至与中性面成30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量。‎ 人教版选修3-2 第五章 交变电流 课时2 描述交变电流的物理量 参考答案与解析 第Ⅰ部分 选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。‎ ‎1． ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】电压、电流的有效值和峰值之间的倍关系仅限于正弦式交变电流而言的。所以选项A是错误的，B是正确的；在交流电的讲述中没有特殊说明情况下的电流和电压均指有效值，C对；交流电压表、电流表测的都是有效值，D错误。‎ ‎2． ‎ ‎【答案】A ‎【解析】电容器上标的电压为电容器的最大耐压值。A项中的最大值为220 V，故符合要求，A项正确；B、C、D中的最大值均超过220 V，将击穿电容器，故B、C、D均错。‎ ‎3． ‎ ‎【答案】B ‎【解析】电热器接在直流电源上时，有Q＝t＝t。电热器接在交流电源上时，有Q＝·2t，故t＝2t，则U＝5 V，Um＝U＝10 V，所以选项B正确。‎ ‎4． ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】由题图可知，两个交变电压最大值均为2 V，周期均为0.4 s，可知B、C正确；题图(a)中电压有效值Ua＝，题图(b)中电压有效值Ub＝Um，A错。‎ ‎5． ‎ ‎【答案】B ‎【解析】交流电压表测量的是交流电压的有效值。题图乙所示波形为正弦交变电流在时间轴上方的部分。取一个周期T的时间，根据有效值的定义有：·＝·T，所以U＝156 V，故选B。‎ ‎6． ‎ ‎【答案】CD　‎ ‎【解析】“100 V，50 Hz”的正弦交变电源，其电压的最大值为100 V，当电压的瞬时值为100 V时，由100＝100sin θ，知在正半周有两个解就是θ＝45°和θ＝135°，可见交变电流每个周期内将有两次导通，总时间为周期的一半，选项C、D正确。‎ ‎7． ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】根据图象可知该交变电流的最大值为100 V，有效值为50 V，A错误；周期为4×10－2 s，所以频率为25 Hz，B正确；ω＝＝50π rad/s，则该交流电压瞬时值的表达式为u＝100sin50πt V，C错误；电阻消耗的电功率为P＝＝50 W，D正确。‎ ‎8． ‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】由于磁场是变化的，故线框产生的感应电动势也为变值，安培力也为变力，若要保持其匀速运动，外力F不能为恒力，故A错误；t＝0时，左右两边的磁感应强度均为B0，方向相反，则感应电动势E＝2B0Lv，拉力等于安培力即F＝2B0IL＝，故B正确；由于两边正好相隔半个周期，故产生的电动势方向相同，经过的位移为vt，瞬时电动势E＝2B0Lvcos，瞬时电流I＝‎ ‎，故C正确；由于瞬时电流按余弦规律变化，故可知感应电流的有效值I′＝，产生的电热Q＝I′2Rt＝，故D正确。‎ 第Ⅱ部分 非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9． ‎ ‎【答案】0.02 s　50 Hz　100　220 V ‎【解析】由电压的瞬时值表达式e＝220sin 100πt V可得Um＝220 V，ω＝100π rad/s，所以周期T＝＝0.02 s；由公式f＝得f＝50 Hz；一个周期内电流的方向改变两次，所以1 s内电流方向改变100 次。‎ ‎10． ‎ ‎【答案】2.8 J　1.67 A ‎【解析】由图甲可知I1＝1 A，t1＝0.2 s，I2＝2 A，t2＝0.3 s，电流i在1 s内产生的热量 Q＝2Rt1＋2Rt2＝2.8 J 由I2Rt＝Q得电流I＝≈1.67 A 即该交变电流的有效值为1.67 A ‎11． ‎ ‎【答案】2A　0.02s　100πrad/s　i＝2sin100πt(A)‎ ‎【解析】由图象可知，交变电流的周期为T＝0.02s 角速度为ω＝＝100πrad/s 故其瞬时值表达式为i＝Imsin100πt 当t＝0.0025s时，i＝1.414A 所以Imsin(100π×0.0025)＝1.414A 解得Im＝2A 所以i＝2sin100πt(A)‎ ‎12． ‎ ‎【答案】(1)1.97×104 W　(2)31.4 A　(3)0.027 C ‎【解析】　(1)线圈中感应电动势的最大值 Em＝nBSω＝nBS·2πf＝100×0.5×(0.2)2×2×3.14×50 V＝628 V 感应电动势的有效值为U＝＝314V 外界驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等 P外＝＝1.97×104 W ‎(2)线圈转到与中性面成30°角时，感应电动势的瞬时值 e＝Emsin 30° V＝314 V 交变电流的瞬时值i＝＝31.4 A ‎(3)在线圈从中性面转过30°角的过程中，线圈中的平均感应电动势＝n 平均感应电流＝＝n，通过线圈横截面的电荷量为q 则q＝Δt＝n＝n＝≈0.027 C