高中物理第二章交变电流与发电机章末检测卷沪科版选修3-2

1、 / 10第二章 交变电流与发电机章末检测卷（时间：90分钟满分：100分）、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分）.如下图所示的四种随时间变化的电流图像，其中属于交变电流的是tinUIV3tinUIV3答案 D解析 由图像可知，A、日C选项电流的大小变化，但电流的方向一直没变，由交变电流、直流电的广义定义知该电流应为直流电.直流电的广义定义知该电流应为直流电.D选项中电流大小和方向都改变，故为交变电流.图1甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分，下列说法错误的是（）甲甲u/V20个厂厂吗一20口 I之卜乂34 5】今户今的1

2、01。 TOC o 1-5 h z _20ILUJJL._ J i 一 _lVZ1rA.图甲、图乙均表示交流电B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u = 20sin （100兀t） VC.图乙所示电压的有效值为10 12 VD.图乙所示电压的有效值为10 V答案 C解析 根据交变电流定义，图甲、图乙均表示交流电，图甲所示电压的瞬时值表达式为u =20sin （100兀t） V ,选项 A、B正确.由有效值定义，错误！ X0.02 s =0.04 s X 错误！，解得题图乙所示电压的有效值为10 V,选项D正确，C错误.在如图2所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各电压表的示

3、数将（）图2图2V V3增大，V2减小M不变，V2减小，V3增大M不变，V2增大，V3减小Mi、V V3都不变答案 C解析 电感线圈对交流电的阻碍作用随着频率的增大而增大，因此电压表V示数增大，电容器对交流电的阻碍作用随着频率的增大而减小，电压表V3减小，电压表 V1不变，故选C.4.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图3甲所示，产生的感应电动势的图像如图乙所示，则 （）图3图3t= 0.005 s时线框的磁通量变化率为零t=0.01 s时线框平面与中性面重合C.线框产生的感应电动势有效值为311 VD.线框产生的感应电动势频率为100 Hz答案 B解析 由题图乙可知

4、，正弦交流电电压的最大值为311 V,周期T= 0.02 s ,所以该交流电的有效值为.E 311UJ=-的有效值为.E 311UJ=-F=- V= 220 V,频率.2 ,：20.005 s时电动势最大，磁通量的变化率最大,.1f = T=50 Hz, C、D错误；由题图乙知，t =A错误；t=0.01 s时电动势为0,磁通量变化率为0,但磁通量最大，线框处于中性面位置，B正确.某电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们只需要稳定的直流，下列设计的电路图中，能最大限度使电阻 R获得稳定直流的是（）答案 A.如图4所示，线框匝数为 M面积为S,以角速度 绕垂直磁感应强度为 B的匀强磁场的

5、轴匀速转动.线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R理想电流表因和二极管D.二极管D管D具有单向导电性，即正向电阻为零,反向电阻无穷大.下列说法正确的是图4图4A.图示位置电流最大B. R两端电压的有效值东NBSC.交流电流表的示数I=*NBS2BSD. 一个周期内通过 R的电荷量q= 2BS R答案 C解析由题图可知，图示位置通过R两端电压的瞬时值如图所示表示.解析由题图可知，图示位置通过R两端电压的瞬时值如图所示表示.R的电流为零,设电压的有效值为 U,在一个周期内有：错误！错误！=错误！ T,解彳导:U=错误！ NB& ,电 UNBSd, 一 A流的有效值I=r= -2R-，在一个周期内

6、，只有半周期的时间有电流通过R,故：q=N-R-2NBS故选C. R、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分.每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得。分）7.如图5所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是（）图5图5a、b端接稳恒直流电，灯泡发亮a、b端接交变电流，灯泡发亮a、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大a、b端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮 度增大 答案 BCD解析 电容器有“通交流，隔直流，通高频，阻低频”的特点，B、D项正确，A错误；增大电容器的电容，电容的阻碍作用减小，电流增大

7、，灯泡的亮度增大，C项正确.8. 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6图6A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin （25 t） VB.该交流电的频率为 25 HzC.该交流电的电压的有效值为100 2 VD.若将该交流电压加在阻值R= 100 Q的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W答案 BD1.解析由图像可知正弦父流电的周期T= 0.04 s ，则f=T=25 Hz , 3=2 7tf=50兀rad/s ,所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin （50兀t） V , A错误，B正确；该交流电的电压的有效值为 % V= 50/2 V,则C错误；

8、若将该交流电压加在阻值R= 100 QU2的电阻两端，则电阻消耗的功率为P=有=错误！ W= 50 W,则D正确，所以正确答案为RB、D.9.如图7甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，,为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是（图7A.电流表的示数为10 AB.线圈转动的角速度为 50兀rad/s0.01 s时线圈平面与磁场方向平行0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左答案 AC.如图8所示，发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁心之间的径向磁场中，两半

9、边间的过渡区域宽度很小，可忽略不计.线圈的总匝数为M总电阻为r,每匝线圈的面积为 S,缘圈所在位置的磁感应强度大小为 B当线圈以角速度 少匀速转动时，额定电压为 U电阻为 R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则发电机产生的感应电动势的有效值是（）发业机内部 科向磁场图8发业机内部 科向磁场图8A. NB& B.答案 AD3匀速转NBSd，选项A3匀速转NBSd，选项A正确，B错误.由闭合电路欧姆定律，E= U+ Ur=（1+R）U,选项C错误，D正确.三、填空题（本题共2小题，共8分）.（4分）一交流电压随时间变化的图像如图 9所示.若将该电压加在 10 的电容器上， 则电容器的耐压值应小于 V;

10、若将该电压加在一阻值为 1 k Q的纯电阻用电器上，用 电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝额定电流不能低于 A.图9图9答案 200 0.14解析电容器的耐压值应小于交流电的最大值，即小于 200 V;保险丝的额定电流为有效,22Umax 200,22值，所以 I = -R-= 1 co。A = 0.14 A. （4分）有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于e= 11072 V时则导电，低于 e= 1102 V时不导电，若把这个电子元件接到有效值为220 V、频率为50 Hz的正弦交流电的两端，则它在1 s内导电 次，每个周期内的导电时间为 .答案 100 三s75解析

11、由题意知，加在电子元件两端电压随时间变化的图像如图所示，表达式为u= 220姆sin 3 t V1其中 3=2兀= f = 50 Hz, T= f = 0.02 s ，得 u=220Wsin （100 % t） V把u = 110山V代入上述表达式得到1.5t1=600 s , t 2= 600 s所以每个周期内的通电时间为At = 2（t 2 11） = - s = s 30075由所画的ut图像知，一个周期内导电两次，所以 1 s内导电的次数为n=2；= 100.四、计算题（本题共4小题，共48分）13. （8分）一台微波炉说明书所列的部分技术参数如下表，请回答：型号WD800(MG 55

12、79MT)输入电源220 V,50 Hz输出功率800 W微波频率2 450 MHz输入功率1 250 W（1）这台微波炉使用的是哪一种电源？（2）这台微波炉输入电流的有效值是多大？输入电流的峰值是多大？答案 （1）交流电源（2）5.68 A 8.03 A解析（1）由表数据可知其是交流电源. P 1 250（2）输入电流有效值I = u= -220- A= 5.68 A输入电流的峰值 I max= V2I =小5.68 A =8.03 A.（10分）某电路两端交流电压u=Unaxsin （100兀t）,在t = 0.005 s 时刻，电压 u为10V,求接在此电路两端的电压表示数.如将阻值为R

13、的电阻接在此交流电压上时功率为P,P ,，而改接在电压为 U0的直流电压上时功率为 2,求U0的值.答案 7.07 V 5 V解析 根据 u=Ukaxsin （100 nt）,代入 t=0.005 s 时的电压值，10 V = UUsin （0.5 兀），得 Umax= 10 V而电压表的示数指的是有效值4,1 .故 U=Unax= 7.07 V2U2 1U02由功率关系p= U2和1p= U02得R 2 R一、一.1 . 1 .所求直流电压的值 U）=尸U= 5 5ax= 5 V.J22（12分）如图10所示，间距为l的光滑平行金属导轨，水平放置在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，右端接

14、阻值为R的电阻.一电阻为 r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t = 0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为V= Vmaxsin 3t.不计导轨电阻，求:XXXK X K图102（1）从1=0到1 = 时间内电阻 R广生的热量;兀（2）从t=0到t = 时间内外力F所做的功.2答案（1）错误！ （2）错误！ mV音误！ +错误!解析导体切割磁感线产生的电动势为e = Blv = Blv maxsin3 t = Emaxsin9 t可见它是一个正弦交变电流，所以其有效值为Emax Blvmax2-电流的有效值为I =己匚r十r（1）时间t =红=T所以这段时间内产生的热量为Q=

15、12Rt=错误！.在四分之一周期内产生的热量为Q = I2 （R+ r） T=错误！ （ R+ r） 错误！=错误！4一，由功能关系得：Wb = 2mvmax+Q.1，Wk= 2mvmax+ 错误!.16. （18分）如图11所示，线圈面积为 0.05 m2,共100匝，线圈总电阻为 1 Q,与外电阻的匀强磁场中绕 OO的匀强磁场中绕 OO以车t速n= 300 r/min 匀速转动时,R= 9 a相连.当线圈在 B= T 兀求:M X X X XX X 0 X X X图M X X X XX X 0 X X X图11(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出电动势的瞬时值表达式;(2)两电表因、1s

16、的示数； . 1(3)线圈车t过60 s时，电动势的瞬时值；(4)线圈车t过 白s的过程中，通过电阻 R的电荷量；30(5)线圈匀速转一周外力做的功.答案 (1) e=100sin (10 nt) V (2)5 由 A 45 小 V(3)50 V1 -(3)50 V1 -(4)2T c(5)100 J TOC o 1-5 h z 解析 (1)因为Emax= NBSd , 3 =2兀n,其中n= 300 r/min = 5 r/s ，代入数据可得co =10 兀 rad/s , Emax= 100 V若从线圈处于中性面时开始计时，则e= Emaxsinat,所以电动势的瞬时值表达式为e=100sin (10 兀 t) V.(2)两电表的示数为交流电的有效值：1