高中物理（沪科）选修32：章末综合测评2　交变电流与发电机

1、.章末综合测评二交变电流与发电机时间：90分钟分值：100分一、选择题本大题共12个小题，共48分，在每题给出的四个选项中，第17题只有一项符合题目要求，第812题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分1以下说法中正确的选项是 【导学号：53932076】A使用交流电的电器设备所标示的额定电压、额定电流的数值均为最大值B用交流电流表和电压表测得的数值是有效值C照明电路电压为220 V指的是最大值D所有交变电流的有效值和最大值之间均存在U和I的关系B各种使用交变电流的用电器铭牌上所标的数值均为有效值，故A错误；交流电表测量值为有效值，故B正确；照明电路电压为22

2、0 V，是有效值，故C错误；U，I是正弦式交变电压及交变电流有效值和最大值的关系，故D错误2电阻为10 的单匝矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律为5sin 10tWb，线圈中产生的电流随时间的变化规律为Ai50sin 10tABi50cos 10tACi5sin 10tA Di5cos 10tAD由磁通量的表达式可知，磁通量的最大值mBS5 Wb，10 rad/s那么由感应电动势的最大值EmBS可知：Em5×10 V50 V那么电流的最大值：i A5 A磁通量的表达式5sin 10tWb为正弦规律变化，那么其电流的表达式应为余弦规律变化电流的瞬时表

3、达式：i5cos 10tA3某台家用柴油发电机正常工作时可以产生与我国照明电网一样的交变电流如今该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能到达正常工作时的一半，那么它产生的交变电动势随时间变化的图像是B线圈转速为正常时的一半，据2n知，周期变为正常时的2倍，又据EmnBS知，最大值变为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为B.4如图1所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么如今电灯两端的电压有效值为 【导学号：53932077】图1A. B.C. D.Um

4、A每个二分之一周期被截去周期，原电源为正弦交流电，一个周期可以看成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得2××T×T，所以U，故A正确5.阻值为10 的电阻接到电压波形如图2所示的正弦交流电源上以下说法中正确的选项是图2A电压的有效值为10 VB通过电阻的电流的有效值为 AC电阻消耗电功率为10 WD电阻每秒钟产生的热量为10 JB根据题给图像可知电压最大值为Umax10 V，有效值为U V，电流有效值为I A，电阻消耗的电功率为PI2R2×10 W5 W，每秒产生的热量QI2Rt5 J，故B正确6某兴趣小组在课下用同一小灯泡和电容器、电感器及直流电源

5、和有效值与直流电源一样的交流电源，先后完成了如图3 a、b、c、d所示实验，关于S闭合后现象的说法中正确的选项是图3Aa、b中小灯泡都不会发光Ba中小灯泡不发光，b中小灯泡会发光Cc、d中小灯泡都发光，且亮堂程度一样Dc中小灯泡发光，d中小灯泡一定不发光B直流不能通过电容器，交流可以通过电容器，A错，B对；电感对直流没有感抗，但对交流有明显感抗，C、D均错误7.如图4所示，将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如下图的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，

6、灯泡的电阻应为 【导学号：53932078】图4A. B.C. D.B硬导线转速为n，角速度为2n，电压的最大值为UmBl2·2n2nBl2，小灯泡的功率P·，所以灯泡的电阻为.8如图5所示，交流电压u311sin314tV加在阻值为220 的电阻两端，那么图5A电压表的读数为311 VB电流表的读数为1.414 AC电流表的读数为1 AD电压表的读数为220 VCD电压表测的是有效值，故读数为 V220 V，电流表读数应为1 A，故C、D正确9一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图6所示由图可知图6A该交流电的电压瞬时值表达式为u100sin25tVB该交流电的频率为25

7、 HzC该交流电的电压有效值为100 VD假设将该交流电压加在阻值为R100 的电阻两端，那么电阻消耗的功率是50 WBD从题图中可知，交流电周期T4×102 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uUmsint100sin50tV.故正确答案为B、D.10如图7甲所示是一台交流发电机构造示意图，产生交变电流的感应电动势随时间变化的正弦规律如图乙发电机线圈电阻为1 .外接电阻为4 ，那么甲乙图7A该交变电流的频率为25 HzB电压表的示数为4 VC在t0.01 s时刻，电路中电流的瞬时值为1

8、AD假设线圈转速变为原来的2倍，耐压值为5 V的电容器与外接电阻并联而不会被烧坏AC由题图知，周期是0.04 s，频率为25 Hz，A正确；电源的有效值E V，电压表示数UE2 V，B错误；由i得，i1 A，C正确；由EmNBS得转速变为原来的2倍，电动势最大值也变为原来的2倍，Um8 V，电容器烧坏，D错误11如图8，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面纸面内；两圆弧半径相等；过直线OMON的程度面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N在t0时从图示位置开场，分别绕直于纸面、且过OM和ON的轴，以一样的周期T逆时针匀速转动，

9、那么图8A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TC在时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等BC当线圈进入磁场时，根据楞次定律可得，两导线框中的感应电流的方向为逆时针，根据EBR2可得感应电动势恒定，即电流恒定，不是正弦交流电，A错误；当线圈穿出磁场时，根据楞次定律可得，两导线框中的感应电流的方向为顺时针，所以感应电流的周期和其运动周期相等，为T，B正确；根据EBR2可得线框在运动过程中感应电动势相等，C正确；线圈N在完全进入磁场后有时间内线圈的磁通量不变化，过程中没有感应电动势产生，即线圈在0和内有感应电动势，其余时间

10、内没有，而线圈M在整个过程中都有感应电动势，故即便电阻相等，两者的电流有效值也不会一样，D错误应选BC.12如图9所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R，t0时刻线圈平面与纸面重合那么图9A线圈中电流t时刻瞬时值表达式为icos tB线圈中电流的有效值为IC线圈中电流的有效值为ID线圈消耗的电功率为PCD回路中感应电动势最大值EmBS，电流最大值Im，t0时线圈在中性面，故电流瞬时值表达式isin t，线圈中电流的有效值I，PI2R，故A、B错误，C、D正确二、计算题本大题共4小题，共52分

11、，按题目要求作答1312分如图10所示，匝数为100匝、边长为0.2 m的正方形线圈，在磁感应强度为2 T的匀强磁场中，从中性面开场以10 rad/s的角速度绕OO轴匀速转动假设线圈自身电阻为2 ，负载电阻R6 ，取210，那么开场转动 s内在R上产生的热量为多少？ 【导学号：53932079】图10【解析】感应电动势的最大值为EmNBS100×2×0.2×0.2×10 V80 V有效值为E40 V电流的有效值为I A5 A故产生的热量为QI2Rt150 J.【答案】150 J1412分如图11所示为一周期性变化的电压，求其电压的有效值图11【解析】由题

12、图可知该电压的变化周期T16×102s.由于该电压不是正弦交变电压，所以其有效值要由定义来计算，即找与其相等热效应的直流电压值：在一个周期内经过电阻R的发热量为：Q1Ut1t4/RUt2t3/R，式中t1、t2、t3、t4分别为图中一个周期内对应的电压U1、U2的通电时间另一个直流电路通过电阻R的发热量为Q2U2/R×T，由定义可知Q1Q2，得U，那么UV7.91 V，即为所求电压的有效值【答案】7.91 V15. 14分交流发电机模型的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动线圈共有n匝，边长abL1，bcL2，线圈的内电阻为r，外电阻为R，磁感应强度是B，线

13、圈转动的角速度是，如图12所示求：图121感应电动势的最大值；2转动过程中电流表的读数；3线圈转动一周，外力做了多少功？【解析】1感应电动势的最大值EmnBL1L2.2根据有效值与最大值的关系E得电压有效值EnBL1L2根据闭合电路欧姆定律I.3线圈匀速转动，外力做的功等于电路所产生的电能WI2RrT.【答案】1nBL1L2231614分将交变电压u220sin100tV接到“220 V100 W的灯泡两端，假设灯泡灯丝电阻保持不变，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UV220 V，灯泡的额定电压为U220 V，因此灯泡