2019年高中物理 第2章交變電流與發(fā)電機綜合檢測 滬科版選修3-2一、選擇題(本大題共7個小題，每小題6分，共計42分，每小題至少一個答案正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))1關(guān)于交變電流，下列說法中正確的是()A在一個周期內(nèi)交變電流的方向改變一次B如果交變電流的最大值是5 A，那么交變電流的最小值一定是5 AC用交流電流表或電壓表測量交變電流或電壓時，指針來回擺動D交流電器設(shè)備上標(biāo)出的電壓或電流都是指有效值【解析】交變電流在一個周期內(nèi)方向改變2次故A錯；交流電的最大值指的是一個周期內(nèi)達(dá)到的最大數(shù)值，5 A和5 A均為最大數(shù)值，負(fù)號表示方向，故B錯；電壓表和電流表測的是交流電的有效值，不會改變，指針不會來回擺動，故C錯；電器設(shè)備上標(biāo)的電壓和電流都是有效值，故D正確【答案】D2(xx銅川高二檢測)矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢的et圖像如圖1所示，則在時刻()圖1At1、t3線圈通過中性面Bt2、t4線圈中磁通量最大Ct1、t3線圈中磁通量變化率最大Dt2、t4線圈平面與中性面垂直【解析】由圖像可知t1、t3時刻e0即為中性面，0，故A正確，C錯；t2、t4時刻電動勢最大，最大，但0，即為線圈平面垂直于中性面，B錯，D對【答案】AD3(xx莆田高二檢測)三個相同的電阻，分別通過如圖2(a)、(b)、(c)所示的交變電流，三個圖中的I0和周期T相同下列說法中正確的是()(a)(b)(c)圖2A在相同時間內(nèi)三個電阻發(fā)熱量相等B在相同時間內(nèi)，(a)、(b)發(fā)熱量相等，是(c)發(fā)熱量的2倍C在相同時間內(nèi)(a)、(c)發(fā)熱量相等，是(b)發(fā)熱量的1/2D在相同時間內(nèi)，(b)發(fā)熱量最大，(a)次之，(c)的發(fā)熱量最小【解析】(a)圖像電流的有效值為I0，(b)圖像電流的有效值為I0，(c)圖像根據(jù)電流有效值的定義有：IRI2RT，解得電流有效值II0，根據(jù)焦耳定律相同時間內(nèi)產(chǎn)生熱量之比等于有效值的平方比，Q1Q2Q3121，C正確【答案】C4一交變電壓的瞬時值uUmsin 100t(V)，當(dāng)t1/600 s時，u5 V，則用交流電壓表測電壓時，電壓表上看到的讀數(shù)為()A5 VB5 VC10 V D10 V【解析】把時間和相應(yīng)的電壓值代入瞬時值表達(dá)式可得到最大值，即5Umsin 100，由此得Um10 V，由公式U得U10 V由此可知D正確【答案】D5(xx安康中學(xué)高二檢測)一個矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e220sin 100t，則()A交流電的頻率是100Bt0時，線圈位于中性面C交流電的周期是0.02 sDt0.05 s時，e有最大值 【解析】由瞬時值表達(dá)式知：角速度100rad/s，感應(yīng)電動勢是按正弦規(guī)律變化所以t0時，線圈平面位于中性面因2f，所以f50 Hz；由T得T s0.02 s當(dāng)t0.05 s時，e220sin50故B、C選項正確【答案】BC6.圖3如圖3所示電路中，電阻R、電感器L、電容器C并聯(lián)接在某一交流電源上，三個相同的交流電流表的示數(shù)相同若保持電源的電壓不變，而將其頻率增大，則三個電流表的示數(shù)I1、I2、I3的大小關(guān)系是()AI1I2I3 BI1I2I3CI2I1I3 DI3I1I2【解析】交流電源頻率增大，電感器的阻礙作用增大，I2變??；電容器的阻礙作用減小，I3增大；電阻對交變電流的阻礙作用與頻率無關(guān)，I1不變故選項D正確【答案】D7如圖4所示，將硬導(dǎo)體線中間一段折成不封閉的正方形，邊長為l，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)體線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計，則燈泡的電阻應(yīng)為()圖4A(2l2nB)2/PB2(l2nB)2/PC(l2nB)2/2P D(l2nB)2/P【解析】設(shè)燈泡的電阻為R，電動勢的最大值為EmBl2Bl22n，電動勢的有效值為EBl22n，則電流的有效值I，功率PI2R，得R2(l2nB)2/P.【答案】B二、非選擇題(本大題共5個小題，共58分計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)8(6分)一交變電壓隨時間變化的圖像如圖5所示，則此交流電的頻率是_Hz，若將該電壓加在100 F的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_V；若將該電壓加在一阻值為1 k的純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為避免意外事故的發(fā)生，電路中保險絲的額定電流不能低于_A.圖5【解析】由圖像可知此交變電壓的周期為T0.02 s，故f Hz50 Hz；在電路中接入電容器，電容器的耐壓值是交變電壓的最大值，應(yīng)為200 V；保險絲的額定電流是交變電流的有效值，應(yīng)為I A0.2 A.【答案】502000.29(8分)如圖6所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)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(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應(yīng)電流的有效值I_.線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q_.圖6【解析】線框中產(chǎn)生的是正弦式交變電流，它的最大值Imax，則電流的有效值I；從中性面轉(zhuǎn)過，BS，qttt.【答案】10(12分)發(fā)電機產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的電動勢最大值為311 V，其線圈共100匝，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的角速度為100 rad/s.(1)從中性面開始計算，寫出電動勢的瞬時值表達(dá)式；(2)已知此發(fā)電機與外電路組成閉合電路時，總電阻為100 ，求t s時的電流；(3)求線圈中磁通量變化率的最大值【解析】(1)由產(chǎn)生正弦交流電的變化規(guī)律可知，電動勢的瞬時值表達(dá)式為eEmsin t311sin 100t V.(2)根據(jù)歐姆定律可得，在t s時的電流為i A1.56 A.(3)由法拉第電磁感應(yīng)定律en可得磁通量變化率的最大值()m3.11 V.【答案】(1)e311sin 100t(2)1.56 A(3)3.11 V11(14分)交流發(fā)電機模型的矩形線圈abcd在勻強磁場中繞與磁場垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動線圈共有n匝，邊長abL1，bcL2，線圈的內(nèi)電阻為r，外電阻為R，磁感應(yīng)強度是B，線圈轉(zhuǎn)動的角速度是，如圖7所示求：圖7(1)感應(yīng)電動勢的最大值；(2)轉(zhuǎn)動過程中電流表的讀數(shù)；(3)線圈轉(zhuǎn)動一周，外力做了多少功？【解析】(1)感應(yīng)電動勢的最大值EmnBL1L2；(2)根據(jù)有效值與最大值的關(guān)系E得電壓有效值EnBL1L2根據(jù)閉合電路歐姆定律I；(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動，外力做的功等于電路所產(chǎn)生的電能WI2(Rr)T.【答案】(1)nBL1L2(2)(3)12(18分)(xx南京高二檢測)一個電阻為r、邊長為L的正方形線圈abcd共N匝，線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO以如圖8所示的角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R.圖8(1)在圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的方向(2)線圈轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值有多大？(3)線圈平面與磁感線夾角為60時的感應(yīng)電動勢為多大？(4)設(shè)發(fā)電機由柴油機帶動，其他能量損失不計，線圈轉(zhuǎn)一周，柴油機做多少功？(5)從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過60的過程中通過R的電量是多少？(6)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？【解析】(1)由右手定則可判定電流的方向沿dcba.(2)EmNBSNBL2.(3)線圈平面與B成60角時的瞬時感應(yīng)電動勢eEmcos60NBL2.(4)電動勢的有效值E電流的有效值I，柴油機做的功轉(zhuǎn)化為電能，線圈轉(zhuǎn)一周柴油機做的功WEItt.(5)因為I平均，故電量qI平均t.(6)電流表顯示干路電流的有效值，則讀數(shù)為I.電壓表顯示路端電壓的有效值，則讀數(shù)為UIR.【答案】(1)電流方向沿dcba(2)EmNBL2(3)eNBL2(4)W(5)q(6)IU