2016-2017学年高中物理第3章交变电流章末综合测评鲁科版选修3-2

1、第3章交变电流（时间：60分钟满分：100分）一、选择题（本大题共10个小题，每小题6分，共60分.在每小题给出的四个选项中， 第17题只有一项符合题目要求，第810题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分，有选错的得0分.）1 .下列说法中不正确的是 （）A.交流发电机是把其他形式的能转变为电能的装置8 .交流发电机是把电能转变为其他形式能的装置C.交流发电机中电枢和磁极中不动的叫定子，转动的叫转子D.交流发电机利用的是电磁感应原理【解析】 发电机显然是利用了磁场和导体相对运动产生感应电流，即应用了电磁感应原理，把其他形式的能转化为电能， 电枢和磁极中转动部分叫转子， 固定

2、不动的部分叫定子， A C、D对，B错.【答案】B2 .如图1是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置， 其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中直流电流表有示数的位置是 （）【导学号：78870065】甲乙丙丁图1A.甲、丙B.乙、丁C.甲、乙D.丙、丁【解析】 线圈转动中感应电流时刻在变化，位于中性面位置时磁通量最大，但感应电流最小，等于零.位于与中性面垂直位置时，磁通量最小，但感应电流最大，故选B.【答案】 B3 .下列关于交流电的说法中正确的是（）A.交流电气设备上所标的电压和电流值是交流电的峰值8 .用交流电流表和电压

3、表测定的读数值是交流电的瞬时值C.给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D.跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交流电的平均值【解析】对于交变电流，在没有特别说明的情况下是指有效值，交流电流表和电压表的读数值是交流电的有效值，交流电气设备的铭牌上所标的电压和电流也是有效值，与交变电流有相同热效应的直流电的数值是交流电的有效值，所以 A、B、D错误，C正确.【答案】C4. 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的波形如图2所示，由图可以知道（）【导学号：78870066】图2A. 0.01 s时刻线圈处于中性面位置B. 0.01 s时刻穿过线圈的磁通量为零C.该交流电流有效值为

4、2 AD.该交流电流频率为50 Hz【解析】0.01 s时刻电流最大，电动势最大，处于与磁感线平行的位置，故 A错，B对；Im= 6.28 A6.28,所以有效值I A4.44 A ,故C错；由题图知 T= 0.04 s1 f=0.O4Hz= 25 Hz,故 D错.5.三个相同的电阻，分别通过如图甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I 0和周期T相同.下列说法中正确的是 （）甲乙丙图3A.在相同时间内三个电阻发热量相等B.在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的 2倍C.在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的D.在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小1【解析】甲图象电流的

5、有效值为-J2I0,乙图象电流的有效值为Io,丙图象根据电流有效值的定义有:10I2RTC解得电流有效值根据焦耳定律相同时间内产生的热量之比等于电流有效值的平方比，Q ： Q ： Q=1 ： 2 ： 1, C对.【答案】C6 .在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分，又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送到再下一级，可以采用如图4所示电路，其中a、b应选择的元件是（）A. a是电容较大的电容器, B. a是电容较大的电容器, C. a是电容较小的电容器, D. a是电容较小的电容器,图4b是低频扼流圈b是高频扼流圈b是低频扼流圈b是高频扼流

6、圈【解析】 电容器具有通高频、 阻低频的作用，这样的电容器电容较小，所以 a处放电b处接一个高频扼容较小的电容器，电感线圈在该电路中要求起到通低频，阻高频的作用, 流圈，D对.【答案】 D7 . 一只电饭煲和一台洗衣机同时并联接入u=311 sin314t V的交流电源上，均正常工作.用交流电流表分别测得流过电饭煲的电流是5 A,流过洗衣机的电流是0.5 A ,则下列说法中正确的是（）A.电饭煲的电阻是 44 Q,洗衣机电动机线圈的电阻是 440 QB.电饭煲消耗白电功率为1 555 W,洗衣机电动机消耗的功率为155.5 WC. 1 min内电饭煲消耗的电能为 6.6 X104 J ,洗衣机

7、电动机消耗的电能为6.6X103JD.电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍【解析】电饭煲与洗衣机并联接在电源上，电源两端电压有效值相等，均为u=/ =U 220220 V,但洗衣机不是纯电阻用电器，由Ri = -= -Q = 440 是错误的，电饭煲是纯电阻I 1 0.5 U 220用电器，可计算二二二七 Q = 44 ，故选项A错误；电饭煲的电功率为 P2=UI2=220X5125W 1 100 W 洗衣机电动机的电功率为R=UI1 = 220X0.5 W= 110 W 故选项 B错误；1 min内电饭煲产生的热量 Q= P2t 2 = 6.6 x 10 J ,洗衣机电动机消耗的电

8、能 Q= Rt i = 6.6 x 10 J , 故选项C正确；由题目条件计算不出洗衣机电动机的发热功率，故选项D错误.【答案】 C8.如图5所示，单匝矩形闭合导线框 abcd全部处于磁感应强度为 B的水平匀强磁场中，线框面积为S,电阻为R线框以竖直边cd为转动轴、以角速度少匀速转动，从图示时刻开始计时，则下列说法中错误的是（）【导学号：78870067】* 皿X X X ： X Xx xl xrx Xx xljc x XX Ax Xj X X图5A.线框中感应电流的有效值为e= BSw sin w t8. 感应电动势的瞬时值表达式为C.感应电流的瞬时值表达式为线框中的平均感应电动势为D.从图

9、示时刻到t=上过程中，Em BScO , , , 1 . , .I m BScO八,、一 ,、最大感应电流I m=,其有效值I =厂，A错反.图本位置为R R22R中性面位置，所以感应电动势的瞬时值表达式e=BSwsin cot, B正确.感应电流的瞬时值BSw兀 ， A 2BSw表达式i =一葭sin at, C错误.0；;过程中E=n77D错误.【答案】ACD9. 如图6所示，闭合的矩形导体线圈 abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 OO 匀速转动，沿着 OO方向观察，线圈沿逆时针方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n, ab边的边长为1i, ad边的边长为12,线圈电

10、阻为 R,转动的角速度为 3， 则当线圈转至图示位置时（）【导学号：78870068】I江A.线圈中感应电流的方向为abcdaB.线圈中的感应电动势为2nB12C.穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大D.线圈ad边所受安培力的大小为n2B21i12coR【解析】根据右手定则，线圈中感应电流的方向为adcba, A错；当线圈转至图示位置时，线圈中感应电动势应为最大值曰=nBl/23,此时，穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大，B错，C对；线圈ad边所受安培力的大小 F= nBI12=nBnB4"n 叱2” , DRR对.【答案】 CD10. （2014 石家庄模拟）实验室里的交流发电机可简

11、化为如图7所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动.今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转 25圈，读出电压表的示数为10 V.已知R= 10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是（）0or 图7A.线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B.从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为 i=#sin 50 % t（A）C.流过电阻R的电流每秒钟方向改变 50次D.电阻R上的热功率等于20 W【解析】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的是交流电.线圈位于图中位置时，穿过线圈的磁通量虽然为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的瞬时电流最

12、大，选项A错误；线圈转一圈，两次经过中性面，线圈每经过一次中性面，电流方向改变 一次，每秒转 25圈，电流方向改变 50次，选项C正确；由题意可知，f = 25 Hz, 3 = 50 兀rad/s ,电压表的示数是有效值，交流电最大值 &= 10亚V, I m=岷 A,故选项B正确；电阻R上消耗的热功率 诔=U=10 W,选项D错误.R【答案】 BC二、非选择题（本题共3小题，共40分.计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数 值计算的要注明单位.）11. (10分)将交变电压 u= 22042sin(100 Ttt)V接到“ 220 V 100 W ”的灯泡两端，若 灯泡灯丝电阻保持

13、不变，求：(1)通过灯泡的电流的最大值；(2)灯泡的实际功率；(3)每秒钟电流方向改变的次数；(4)通过灯泡的电流i的瞬时值表达式.【解析】 (1)交变电压的有效值 U= 2202V= 220 V ,灯泡的额定电压为 U= 220 V , 因此灯泡恰好正常发光.由“ 220 V 100 W知该灯泡电阻为 R= UP=484 Q .通过灯泡的电 流的最大值为 I m= -r= 48，4 A = 0.64 A.(2)灯泡的实际功率与额定功率相同，P= 100 W.2712 7tt1(3)周期T =二丁=而7 = 0.02 s，每秒钟电流方向改变的次数n = T*2=002X2=100(次).(4)

14、通过灯泡的电流的瞬时值表达式为i = Im sin 3t = 0.64 sin(100 兀t )A.【答案】 (1)0.64 A (2)100 W (3)100 次(4) i =0.64 sin (100 it t) A12. (14分)如图8所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直.线圈的长 11 = 0.50 m ,宽12= 0.40 m,匝数N= 20匝，线圈总电阻r = 0.10 Q .磁 场的磁感应强度 B= 0.10 T .线圈绕OO轴以3=50 rad/s的角速度转动.线圈两端外接 一个R= 9.9 的电阻和一块内阻不计的交流电流表.求：【导学号：7887

15、0069】图8(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)电流表的读数；线圈转过一周的过程中，整个回路中产生的焦耳热.【解析】电动势的最大值3N比11l 2解得 Em= 20 V.(2)由闭合电路的欧姆定律知Imax=R+ r解得 Imax= 2.0 A对正弦交流电，有效值i=Lmx '2解得电流表的读数I=1.4 A.(3)由焦耳定律 Q= I2(R+)丁及丁= "可解得线圈转过一周的过程中，整个回路中产生的焦耳热Q-2.5 J.【答案】(1)20 V (2)1.4 A (3)2.5 J13. (16分)如图9(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

16、，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n= 100匝，电阻r = 1.0 Q,所围成矩形的面积S= 0.040吊，小灯泡的电阻 R= 9.0 Q,磁场的磁感应强度按如图 9(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e =nB.S2Tcos2 ,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：图9(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 0T的时间内，通过小灯泡的电荷量.【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T= 3.14X10 2s所以线圈中感应电动势的最大值为£