第10章末綜合檢測 一、選擇題(本題共11小題，每小題4分，共44分在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有錯選的得0分)1交流發(fā)電機在工作時的電動勢為EE0sint，若將其電樞的轉速提高1倍，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)?)AE0sin2tB2E0sin2tCE0sin D2E0sin解析：交變電壓瞬時值表達式為EE0sint，而E0NBS，電樞的轉速提高1倍即加倍，其他條件不變時E0加倍，應選B項答案：B2一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生的交變電流電動勢e220sint，則()A交流的頻率是50 HzB交流電的有效值是220 VC當t0時，線圈平面恰好與中性面重合D當t s時，e有最大值220 V解析：由題設知，電動勢最大值為220 V，故有效值是220 V；t0時，e0，故B、C正確未知， f無法確定，t s時，電壓瞬時值無法確定，A、D錯答案：BC3如圖1所示為一臺發(fā)電機的結構示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀M是圓柱形鐵芯，它與磁極的柱面共軸，鐵芯上有一矩形線框，可繞與鐵芯M共軸的固定轉軸旋轉磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場若從圖示位置開始計時，當線框繞固定軸勻速轉動時，下列說法正確的是()圖1A穿過線圈的磁通量始終為零B穿過線圈的磁通量的變化率不為零C線圈中將產生恒定電流D線圈中將產生交變電流，大小不變，方向每轉一周改變兩次解析：由題圖可知，穿過線圈的磁通量顯然不為零，且變化率不為零，據右手定則，線圈中將產生交變電流，大小不變，方向每轉一周改變兩次，B、D對答案：BD圖24如圖2所示，理想變壓器初級線圈的匝數為n1，次級線圈的匝數為n2，初級線圈的兩端a、b接正弦交流電源，電壓表V的示數為220 V，負載電阻R44 ，電流表A1的示數為0.20 A下列判斷中正確的是()A初級線圈和次級線圈的匝數比為21B初級線圈和次級線圈的匝數比為51C電流表A2的示數為1.0 AD電流表A2的示數為0.4 A解析：對于理想變壓器，P1U1I1220×0.20 W44 W，則負載電阻消耗的功率P2P144 W，據P2，得U2 V44 V，則5，故B正確A2的讀數I2 A1 A，故C正確答案：BC5某交流發(fā)電機產生的感應電動勢與時間的關系如圖3所示如果其他條件不變，僅使線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼囊话?，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)?)圖3A200 V,0.08 s B25 V,0.04 sC50 V,0.08 s D50 V,0.04 s解析：據交流電電動勢最大值表達式EmnBS可知，若轉速減半，則減半，最大值減半，為50 V，原周期為4×102 s，轉速減半，周期加倍為8×102 s，故C正確答案：C6全自動洗衣機中的排水閥是由程序控制器控制其動作的，當進行排水和脫水工序時，控制鐵芯1的線圈通電，使鐵芯2運動，從而牽引排水閥的閥門，排除污水(如圖4所示)以下說法中正確的是()圖4A若輸入的控制電流由a流入，由b流出，則鐵芯2中A端為N極，B端為S極B若輸入的控制電流由a流入，由b流出，則鐵芯2中A端為S極，B端為N極C若a、b處輸入交變電流，鐵芯2不能被吸入線圈中D若a、b處輸入交變電流，鐵芯2仍能被吸入線圈中解析：通交流電時，鐵芯2仍被磁化而被吸入線圈中，故D項對易知其它選項中B對答案：BD7某理想變壓器原、副線圈的匝數比為559，原線圈所接電源電壓按圖5所示規(guī)律變化，副線圈接有一燈泡，此時燈泡消耗的功率為40 W，則下列判斷正確的是()圖5A副線圈兩端輸出的電壓為36 VB原線圈中電流表的示數約為0.18 AC變壓器的輸入、輸出功率之比為559D原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u220sin100t V解析：根據變壓器的原、副線圈的電壓之比等于匝數之比，故副線圈兩端輸出的電壓為U2U136 V，A錯；根據理想變壓器知P1P2，故有I10.18 A，B選項正確，C錯；原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u220sin100t V，D錯答案：B8在如圖6所示的(a)(b)兩電路中，當a、b端與e、f兩端分別加上220 V的交流電壓時，測得c、d間與g、h間的電壓均為110 V，若分別在c、d和g、h兩端加上110 V的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為()A220 V,220 V B220 V,110 VC110 V,110 V D220 V,0 V圖6解析：本題關鍵在于區(qū)分變壓器和滑動變阻器的變壓原理變壓器變壓依靠電磁感應，原、副線圈匝數比與電壓比總相等，因故cd接110 V時，Uab×110 V220 V.滑動變阻器變壓時關鍵看電阻上的電壓分配關系，ef通電時，Reg和Rgh屬串聯關系，Ugh為總電壓Uef的一部分，當gh通電時，Reg中無電流，則Ueg0，故UefUgh110 V，故選B.答案：B9面積為S的兩個完全相同的單匝金屬線圈分別放置在如圖7甲、乙所示的磁場中甲圖中有磁感應強度為B0的勻強磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO軸做勻速轉動；乙圖中的磁場的變化規(guī)律為BB0cost，從圖示時刻(t0時刻)起計時，則()A兩線圈中的磁通量變化規(guī)律均為B0ScostB兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻不同C兩線圈中產生的交變電流的有效值不同D從此刻起，T/4時間內流過線圈截面的電荷量相同圖7解析：由于線圈在磁場中以周期T繞OO軸做勻速轉動，所以其角速度為，在面積相同的情況下兩者的磁通量變化規(guī)律均為B0Scost，那么二者實際產生的交變電流是相同的，因此感應電動勢達到最大值的時刻、交變電流的有效值、T/4時間內流過線圈截面的電荷量都是相同的故AD正確答案：AD10如圖8所示，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻，開關S是閉合的V1和V2為理想電壓表，讀數分別為U1和U2；A1、A2和A3為理想電流表，讀數分別為I1、I2和I3，現斷開S，U1數值不變，下列推斷中正確的是()圖8AU2變小、I3變小 BU2不變、I3變大CI1變小、I2變小 DI1變大、I2變大解析：因為變壓器的匝數與U1不變，所以U2不變，故兩電壓表的示數均不變當S斷開時，因為負載電阻增大，故次級線圈中的電流I2減小，由于輸入功率等于輸出功率，所以I1也將減小，C正確；因為R1的電壓減小，故R2、R3兩端的電壓將增大，I3變大，B正確答案：BC11一個閉合的矩形線圈放在勻強磁場中勻速轉動，角速度為時，線圈中產生的交變電動勢的最大值為E0，周期為T0，外力提供的功率為P0.若使線圈轉動的角速度變?yōu)?，線圈中產生的交變電動勢的最大值為E，周期為T，外力提供的功率為P.則E、T和P的大小為()AE2E0，TT0，P2P0BEE0，TT0，P2P0CE2E0，TT0，P2P0DE2E0，TT0，P4P0解析：設線圈為n匝，面積為S，所在區(qū)域磁感應強度為B，當角速度為時產生的最大感應電動勢E0NBS，周期T0，外力提供的功率P0.當角速度為2時產生的最大感應電動勢E2NBS2E0，周期TT0，外力提供的功率p4P0.故選項D對答案：D二、填空、實驗題(2小題，共計15分)圖912(2020年天津卷)如圖9所示，單匝矩形閉合導線框abcd全部處于磁感應強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉軸以角速度勻速轉動，線框中感應電流的有效值I_.線框從中性面開始轉過的過程中，通過導線橫截面的電荷量q_.解析：電流的最大值Im，電流的有效值I.穿過導體某橫截面的電荷量Q.答案：13(2020年山東卷)為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)光控開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為lx)某光敏電阻Rp在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻(k)754028232018根據表中數據，請在給定的坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點圖10如圖10所示，當1、2兩端所加電壓上升至2 V時，控制開關自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下列器材設計一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當天色漸暗照度降低至1.0(lx)時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內完成電路原理圖(不考慮控制開關對所設計電路的影響)提供的器材如下：光敏電阻Rp(符號，阻值見上表)；直流電源E(電動勢3 V，內阻不計)；定值電阻：R110 k，R220 k，R340 k(限選其中之一并在圖中標出)；開關S及導線若干解析：光敏電阻隨光照度變化的曲線如圖11甲所示，其特點是：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小圖11當光照度降至1.0(lx)時，光敏電阻的阻值為RP20 k，設計原理圖如圖11乙所示根據歐姆定律與串聯電阻的分壓，即R10 k即與RP串聯的電阻應選R110 k.答案：圖象如圖11甲所示阻值隨光照度的增大非線性減小電路如圖11乙所示三、計算題(本題包括4小題，共41分解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)14如圖12所示，圓形線圈共100匝，半徑為r0.1 m，在勻強磁場中繞過直徑的軸OO勻速轉動，磁感應強度B0.1 T，角速度為 rad/s，電阻為R10 ，求：圖12(1)線圈由圖示位置轉過90°時，線圈中的感應電流為多大？(2)寫出線圈中電流的表達式(磁場方向如圖12所示，圖示位置為t0時刻)解析：(1)當從圖示位置轉過90°時，線圈中有最大感應電流，EmNBS30 V，則Im3 A.(2)由題意知：iImsint，而Im3 A rad/s，所以：i3sint A.答案：(1)3 A(2)i3sint A15如圖13所示是一種自行車上照明用的車頭燈發(fā)電機的結構示意圖，轉軸的一端裝有一對隨軸轉動的磁極，另一端裝有摩擦小輪電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上，自行車車輪轉動時，通過摩擦小輪帶動磁極轉動，使線圈中產生正弦交變電流，給車頭燈供電已知自行車車輪半徑r35 cm，摩擦小輪半徑r01.00 cm，線圈有n800匝，線圈框橫截面積S20 cm2，總電阻R140 .旋轉磁極的磁感應強度B0.010 T，車頭燈電阻R210 .當車輪轉動的線速度8 rad/s時求：(1)發(fā)電機磁極轉動的角速度(2)車頭燈中電流的有效值圖13解析：(1)磁極與摩擦小輪轉動的角速度相等，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動，故有：0r0r，08× rad/s280 rad/s(2)摩擦小輪帶動磁極轉動，線圈產生的感應電動勢的最大值為EmnB0S800×0.010×280×20×104 V4.48 V感應電動勢的有效值：E V3.2 V通過燈泡的電流有效值I A64 mA答案：(1)280 rad/s(2)64 mA16某村在距村莊較遠的地方修建了一座小型水電站，發(fā)電機輸出功率為9 kW，輸出電壓為500 V，輸電線的總電阻為10 ，允許線路損耗的功率為輸出功率的4%，求：(1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數比各為多少？(不計變壓器的損耗)(2)若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送，村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少？解析：建立如圖14所示的遠距離輸電模型，要求變壓器原、副線圈的匝數比，先要知道原、副線圈兩端的電壓之比圖14本題可以從線路上損耗的功率為突破口，先求出輸電線上的電流I線，再根據輸出功率求出U2，然后再求出U3.(1)由線路損耗的功率P線IR線可得I線 A6 A又因為P輸出U2I線，所以U2 V1500 VU3U2I線R線(15006×10) V1440 V根據理想變壓器規(guī)律，所以升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的匝數比分別是13和7211.圖15(2)若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送(模型如圖15所示)，由P輸出UI線可得I線 A18 A所以線路損耗的功率P線IR線182×10 W3240 W用戶得到的電壓U用戶UI線R線(50018×10) V320 V用戶得到的功率P用戶P輸出P線(90003240) W5760 W.答案：(1)137211(2)320 V5760 W17傳感器有很多種，包括力學傳感器、電學傳感器等它們在我們日常生活中的用途越來越大，越來越重要某老師想制作一個電子控制電路，找到了一個舊傳感器，如圖16所示為檢測該傳感器的電路圖傳感器上標有“3 V0.9 W”的字樣(傳感器可看做一個純電阻)，滑動變阻器R0上標有“10 1 A”的字樣，電流表的量程為0.6 A，電壓表的量程為3 V.圖16(1)根據傳感器上的標注圖16，計算該傳感器的電阻和額定電流(2)若電路各元件均完好，檢測時，為了確保電路各部分的安全，在a、b之間所加的電源電壓最大值是多少？(3)根據技術資料可知，如果傳感器的電阻變化超過1 ，則該傳感器就失去了作用實際檢測時，將一個電壓恒定的電源加在圖中a、b之間(該電源電壓小于上述所求電壓的最大值)，閉合開關S，通過調節(jié)R0來改變電路中的電流和R0兩端的電壓檢測記錄如下：電壓表示數U/V電流表示數I/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不計檢測電路對傳感器電阻的影響，通過計算分析，你認為這個傳感器是否仍可使用？此時a、b間所加的電壓是多少？解析：(1)傳感器的電阻R傳 10 傳感器的額定電流I傳 A0.3 A.(2)要求電路各部分安全，則要求電路的最大電流II傳0.3 A此時電源電壓的最大值UmU傳U0U傳為傳感器的額定電壓，U0為R0調至最大值R0m10 時R0兩端的電壓，即U0I傳R0m0.3×10 V3 V電源電壓最大值UmU傳U03 V3 V6 V.(3)設實際檢測時加在a、b間的電壓為U，傳感器的實際電阻為R傳.根據第一次實驗記錄數據有：UI1R傳U1，即U0.16×R傳1.48根據第二次實驗記錄數據有：UI2R傳U2即U0.22×R傳0.91解得R傳9.5 U3 V傳感器的電阻變化為RR傳R傳10 9.5 <0.5 此傳感器仍可使用答案：(1)10 0.3 A(2)6 V(3)仍可使用，3 V