课时分层作业29 交变电流的产生及描述(Word练习)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)广东专版

课时分层作业(二十九) 1．(多选)一台教学用手摇式交流发电机如图所示。若已知大皮带轮的半径为0.2 m，小皮带轮的半径为0.02 m，摇动手柄以每分钟60圈匀速转动，且摇动过程中皮带不打滑，则下列说法中正确的是(　　) A．发电机产生的交变电流的频率为10 Hz B．大皮带轮与小皮带轮转动的角速度之比为10∶1 C．若手摇手柄的转速减半，产生交流电的最大值不变 D．若手摇手柄的转速减半，产生交流电的有效值也减半 AD　[摇动手柄以每分钟60圈的转速匀速转动，即n＝60 r/min＝1 r/s，角速度ω大＝2πn＝2π rad/s，大轮与小轮通过皮带相连，与皮带接触的点线速度大小相等，由v＝ωr，可知＝＝，则小轮转动的角速度ω小＝10ω大＝20π rad/s，故产生交流电的频率f＝10 Hz，A项正确，B项错误；若手摇手柄的转速减半，小轮的角速度减半，由Em＝NBSω知，产生交流电的最大值减半，根据E＝可知，有效值减半，C项错误，D项正确。] 2．如图甲所示电路，已知电阻R1＝R2＝R，和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，UAB>0)。由此可知(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A．在A、B之间所加的交变电压的周期为2 s B．在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u＝20sin 50πt(V) C．加在R1上电压的有效值为10 V D．加在R2上电压的有效值为5 V D　[由题图乙可知交变电压的周期T＝0.02 s，故A错误；电压的最大值为Um＝20 V，交变电压的瞬时值表达式为u＝Umsin ωt＝20sin 100πt(V)，故B错误；因为是交变电压，所以应该分两种情况考虑，当A点电势高于B点电势时，二极管导通，即R1被短路，R2两端的电压为A、B之间所加交变电压的有效值 V＝20 V；当B点电势高于A点电势时，二极管截止，R1、R2串联分压，此时R1、R2两端电压均为10 V，即对R1有T＝·，解得U1＝5 V，对R2有T＝·＋·，解得U2＝5 V，故C错误，D正确。] 3．(多选)如图1所示，标有“220 V　40 W”的电灯和标有“20 μF　300 V”的电容器并联接到交流电源上，为交流电压表。交流电源的输出电压如图2所示，闭合开关S，下列判断正确的是(　　) 图1　　　　　　　　　图2　　 A．t＝时刻，电压表的示数为零 B．电灯恰正常发光 C．电容器有可能被击穿 D．一个周期内流过电灯的电荷量一定为0 BCD　[交流电压表的示数应是电压的有效值220 V，A项错误；电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B项正确；电压的峰值为Um＝220 V≈311 V，大于电容器的耐压值，故电容器有可能被击穿，C项正确；在一个周期内，电压的平均值为0，流过电灯的电荷量为0，D项正确。] 4．(2020·海南省等级考)图1、2分别表示两种电流的波形，其中图2所示电流按正弦规律变化，分别用I1和I2表示1和2两电流的有效值，则(　　) 图1　　　　　　　　图2　 A．I1∶I2＝2∶1 B．I1∶I2＝1∶2 C．I1∶I2＝1∶ D．I1∶I2＝∶1 D　[对图1的交流电分析，可知一个周期内交流电的电流方向变化，而电流的大小不变，故图1的电流有效值为I1＝I0；对图2的交流电分析可知，其为正弦式交流电，故其有效值为I2＝，故I1∶I2＝∶1，D项正确。] 5．在同一匀强磁场中，两个相同的矩形金属线圈a、b分别绕线圈平面内且与磁场垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图所示，则(　　) A．线圈a的转速是b的 B．t＝0.01 s时，线圈a恰好经过中性面 C．将一只交流电流表接在线圈b两端，电表的示数为10 V D．将电阻值相同的两个电阻分别与线圈a、b串联，在6 s内两电阻上产生的热量之比为 D　[由图可知，a的周期Ta＝0.04 s，b的周期Tb＝0.06 s，根据n＝可知a、b的转速之比为3∶2，A项错误；t＝0.01 s时，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈a恰好处于与中性面垂直位置，B项错误；根据ω＝可知，a、b的角速度之比为3∶2，a产生的感应电动势的最大值Ema＝15 V，根据Em＝NBSω可知，b产生的电动势最大值Emb＝Ema＝10 V，而电流表的示数为交流电的有效值，为＝5 V，C项错误；在一个周期内，与线圈a所接电阻上产生的热量Qa＝Ta＝＝；在一个周期内，与线圈b所接电阻上产生的热量Qb＝Tb＝＝；6 s内，线圈a经过了150个周期，线圈b经过了100个周期，因此两电阻上产生的热量之比为＝，D项正确。] 6．(多选)(2022·广东茂名统考)如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈