2019年高中物理阶段质量检测（三）交变电流（含解析）鲁科版.docx

交变电流一、单项选择题(本大题共6小题，每小题6分，共36分。在四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则下列判断不正确的是()A线圈平面与磁场方向垂直B线圈中的感应电动势的方向将发生变化C通过线圈的磁通量达到最大值D通过线圈的磁通量的变化率达到最大值2某个正弦式交变电流的瞬时值表达式是i44sin 20t A，与这个表达式相符的交流电的图象是图中的()3交变电压的瞬时值uUmsin 100t V，当t s时，u5 V，则用电压表测电压，电压表上看到的读数为()A5 V B5 VC10 V D10 V4一正弦式交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知()A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin 25t VB该交流电的频率为50 HzC该交流电的电压的有效值为100 VD若将该交流电压加在阻值为R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W5.某同学在研究电容、电感对恒定电流与交变电流的影响时，采用了如图所示的电路，其中A1、A2是两个完全相同的灯泡。已知把开关置于3、4时，电路与交流电源相通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同，则对该同学所做的操作描述正确的是()A当开关置于1、2时，稳定后A1、A2两个灯泡均发光且亮度也相同B当开关置于1、2时，稳定后A1、A2两个灯泡均发光，但A1比A2亮C当开关置于3、4时，稳定后若只增加交流电的频率，两个灯泡的亮度将同时变暗D在开关置于3、4瞬间，A2立即发光，而A1亮度慢慢增大6.如图所示，面积为S的矩形线圈共有N匝，内阻为r，绕OO轴以角速度匀速转动，当从图示位置转过90的过程中，下列说法正确的是()A电压表的读数是B通过电阻R的电荷量是C外力做功是D电阻R上产生的焦耳热是二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)7.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化的图象如图所示，则下列说法正确的是()At0时刻线圈平面与中性面平行Bt0.1 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大Ct0.2 s时刻，线圈中有最大感应电动势Dt0.3 s时刻，线圈中有最大感应电流8.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1 A。那么()A线圈消耗的电功率为4 WB线圈中感应电流的有效值为2 AC任意时刻线圈中的感应电动势为e4costD任意时刻穿过线圈的磁通量为sint9有一个交变电流，其电压u311sin 314t V，则()A用此交变电流作打点计时器的电源，打点周期为0.02 sB可使“220 V,100 W”的灯泡正常发光，也可使耐压值为220 V的电容器正常工作C用交流电压表测该电压，读数为311 VD使用这个交变电流的用电器，每通过1 C电量时，电流做功220 J三、非选择题(本大题共3小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10(14分)一矩形线圈有100匝，面积为50 cm2，线圈内阻r2 ，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B0.5 T，线圈的转速n1 200 r/min，外接一用电器，电阻为R18 ，试写出R两端电压瞬时值的表达式。11(15分)如图甲所示，AB间为交流电源，电压u311sin 100t V，经过某“过滤”装置P后将图乙所示正弦交流电滤去一半，得到如图丙所示的交流电，求：(1)CD间接打点计时器时打点周期为多大？(2)CD间接有“220 V,40 W”灯泡时其发光功率为多大？(3)CD间能否连接“220 V,20 F”的电容器？12(17分)如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n100匝，电阻r1.0 ，所围成矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为enBmScost，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻随温度的变化，求：(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感强度变化的0的时间内，通过小灯泡的电荷量。参考答案1D2.C3.C4.D5.D6.C7BCD8.AC9.AD1解析：选D知道线圈通过中性面这个特殊位置时各物理量及它们的变化情况：线圈各边都不切割磁感线，即感应电流等于零；磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率为零；交变电流的方向在中性面的两侧是相反的，每当线框转过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次，A、B、C正确，D错误。2解析：选C由瞬时值表达式i44sin 20t A知，Im44 A，T0.314 s，C正确。3解析：选C把时间和相应的电压值代入瞬时值表达式得到最大值Um10 V，再求出有效值U10 V，电压表测量的是有效值，所以读数为10 V，C正确。4解析：选D从图中可知，交流电周期T4102 s，峰值电压Um100 V，故交流电的频率f25 Hz，有效值U50 V，加在R100 的电阻上时的热功率P50 W，瞬时值表达式uUm sint100sin 50t V，A、B、C错误，D正确。5解析：选D当开关置于1、2时，电源为直流电，电容器隔直流，A2不亮，A、B错误；当开关置于3、4时，交变电源相连达稳定状态后，若只增加交流电的频率，则L的感抗增大，C的容抗减小，A1变暗，A2变亮，C错误；当开关置于3、4瞬间，由于L产生的自感电动势阻碍电流的变化，也就是只允许电流缓慢增大，故A1中电流逐渐增大，所以其亮度逐渐变亮，D正确。6解析：选C由题意可知，周期T，线圈转动过程中产生的最大电动势为EmNBS，电动势的有效值为ENBS，电压表的读数为UVR；从图示位置转过90的过程中，通过电阻的电荷量为qttt；依据能量守恒，外力做功W为WQ；电阻R上产生的焦耳热为QR2R。综上可知，A、B、D错误，C正确。7解析：选BCD矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若以线圈通过中性面为计时起点，感应电动势瞬时表达式为eEmsin t，计时开始时，穿过线圈的磁通量为最大值mBS，e0。而图示开始时0，但最大，则此时eEm，可见磁通量的变化与感应电动势的变化规律存在“互余”关系，A错误，B、C、D正确。8解析：选AC从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦式交变电流的感应电动势的一般表达式为eEmcos ，且该式的成立与转轴的位置无关(转轴平行于磁感线的情况除外)，则感应电流icos ，由题给条件有1，Em4 V，则Im2 A，I有效 A，电功率PIR4 W，A正确，B错误；e4cos t4cost，C正确；由EmBSm得m，故sint，D错误。9解析：选AD由电压的表达式u311sin 314t V知314 rad/s100 rad/s,100 rad/s2f，f50 Hz，所以T0.02 s，A正确；电压的最大值为311 V，有效值为220 V，可使“220 V,100 W”的灯泡正常发光，电容器的耐压220 V小于311 V，故电容器不能正常工作，B错误；电压表的示数应为有效值220 V，C错误；每通过1 C电量时，电功WIUtqU220 J，D正确。10解析：线圈转动的角速度2n40 rad/s产生感应电动势的最大值EmNBS10 V线圈感应电动势eEmcos t10cos 40t V故R两端电压ue9cos 40t V答案：u9cos 40t V11解析：(1)过滤前交流电的周期T0.02 s过滤前打点计时器每经0.02 s打一次点。过滤后电流变化周期还是0.02 s。所以打点计时器的打点周期不变，仍为0.02 s。(2)设题图乙所示交流电的有效值为U，有T解得Uum V由P知解得小灯泡的功率P20 W(3)过滤后，电压的最大值不变，大小为311 V，电容器的电压“220 V”是击穿电压，所以不能直接连接在CD间。答案：(1)0.02 s(2)20 W(3)不能12解析：(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为T3.14102 s，Bm