高中物理第2章第2節(jié)描述交流電的物理量學(xué)案教科版選修3-2(完整版)
【正文】 周期改變兩次，所以每秒改變 100 次， C 項(xiàng)正確；由 ω ＝ 2π f 得正弦交變電流 i＝ 20sin (10π t) A 的頻率為 5 Hz， D 項(xiàng)錯(cuò)誤． 題組二 正弦交變電流有效值的計(jì)算 4．如圖 1甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極 N、 S間的磁 場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表．線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸 OO′ 沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)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 ( ) 圖 1 A．電流表的示數(shù)為 10 A B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 50π rad/s C． s 時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 D． s 時(shí)電阻 R 中電流的方向自右向左 答案 AC 5．電阻 R R2與交流電源按照如圖 2 甲所示方式連接， R1＝ 10 Ω 、 R2＝ 20 Ω. 合上開(kāi)關(guān) S 后，通過(guò)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 ( ) 圖 2 A．通過(guò) R1的電流的有效值是 65 A B． R1兩端的電壓有效值是 6 V C．通過(guò) R2的電流的最大值是 6 25 A D． R2兩端的電壓最大值是 6 2 V 答案 B 解析 由題圖乙可得，正弦交變電流的最大值 Im＝ 3 25 A，所以電流的有效值 I＝ Im2＝ 35 A，電阻 R R2串聯(lián)，所以電流的最大值均為 3 25 A，有效值均為 35 A．由歐姆定律 U＝ IR 得， U1＝ IR1＝ 6 V，所以 U1m＝ 2U1＝ 6 2 V； U2＝ IR2＝ 12 V， U2m＝ 2U2＝ 12 2 V. 6. 在圖 3 所示電路中， A是熔斷電流 I0＝ 2 A的保險(xiǎn)絲，電阻可不計(jì)， R 是可變電阻， S 是交流電源．交流電源的內(nèi)電阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是 e＝ 220 2sin (314t) V．為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于 ( ) 圖 3 A． 110 2 Ω B ． 110 Ω C． 220 Ω D ． 220 2 Ω 答案 B 解析 E＝ 220 V， Rmin＝ EI0＝ 2202 Ω ＝ 110 Ω ，故 B 正確． 7．如圖 4 所示，一個(gè) “ ” 形線框處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， OO′ 為磁場(chǎng)的邊界．現(xiàn)使線框以角速度 ω 繞軸 OO′ 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)金屬轉(zhuǎn)軸和電刷與阻值為 R 的外電阻相連．已知線框各邊長(zhǎng)均為 L，總電阻為 r，不計(jì)轉(zhuǎn)軸與電刷的電阻，則電路中電流的有效值為( ) 圖 4 2R＋ r B.2BωL 2R＋ r C. 2BωL2R＋ r D.BωL 2R＋ r 答案 D 解析 由交流電產(chǎn)生的原理可知，線框以圖示位置為起點(diǎn)，以轉(zhuǎn)過(guò)角度為階段分析，在 0～ π 2內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎?π 2 ～ 32π 內(nèi)無(wú)電流產(chǎn)生， 32π ～ 2π 內(nèi)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎?π 2 、 32π 時(shí)產(chǎn)生的電流值 最大為 Im＝ BL2ωR＋ ： (Im2)2 角的過(guò)程中，通過(guò)線圈中導(dǎo)線橫截面的電荷量． 解析 (1)線圈中交變電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em＝ nBSω ＝ 100() 22π50 V ＝ 628 V. 交變電動(dòng)勢(shì)的有效值 E＝ Em2＝ 314 2 V. 外力驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率與線圈中交變電流的功率相等． 即 P 外 ＝ E2R＝2 210 W≈104 W. (2)線圈轉(zhuǎn)到與中性面成 30176。 角時(shí)，其電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值 e＝ Emsin 30176。 R 總 Q1＝ Q2，代入數(shù)據(jù)解得 U＝ 2 10 V. 題組四 瞬時(shí)值、峰值、有效值、平均值的區(qū)別及應(yīng)用 10．矩形線圈在 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng) 180176。 的過(guò)程中，求： 圖 8 (1)通過(guò)電阻 R
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