2019年高中物理 第三章 交變電流綜合檢測 魯科版選修3-2一、選擇題(本題共7小題，每小題6分，共42分每小題至少有一個選項(xiàng)是正確的)1下列說法中不正確的是()A交流發(fā)電機(jī)是把其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置B交流發(fā)電機(jī)是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问侥艿难b置C交流發(fā)電機(jī)中電樞和磁極中不動的叫定子，轉(zhuǎn)動的叫轉(zhuǎn)子D交流發(fā)電機(jī)利用的是電磁感應(yīng)原理【解析】發(fā)電機(jī)顯然是利用了磁場和導(dǎo)體相對運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電流，即應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，電樞和磁極中轉(zhuǎn)動部分叫轉(zhuǎn)子，固定不動的部分叫定子，A、C、D對，B錯【答案】B2關(guān)于感抗，下列說法中錯誤的是()A感抗是由于電流變化時在線圈中產(chǎn)生了自感電動勢，阻礙電流的變化B感抗的大小不僅與自感系數(shù)有關(guān)，還與電流的頻率有關(guān)C感抗雖然對交變電流有阻礙作用，但不消耗能量D感抗是線圈的電阻產(chǎn)生的【解析】感抗產(chǎn)生的原因是由于電感線圈的自感，它的效果是阻礙產(chǎn)生自感的交變電流的變化，沒有消耗能量感抗由線圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率共同決定，故錯誤選項(xiàng)為D.【答案】D3有兩個電容器的電容為C15 F，C23 F，分別加在峰值一定的交變電源上下列哪種情況“通過”電容器的電流強(qiáng)度最大()AC1上加頻率為50 Hz的交變電流BC2上加頻率為50 Hz的交變電流CC1上加頻率為60 Hz的交變電流DC2上加頻率為60 Hz的交變電流【解析】電容和頻率越大，容抗越小，電流越大，所以C正確【答案】C4交變電壓的瞬時值uUmsin 100t，當(dāng)t1/600秒時，u5 V，則用電壓表測電壓，電壓表上看到的讀數(shù)為()A5VB5VC10VD10V【解析】把時間和相應(yīng)的電壓值代入瞬時值表達(dá)式得到最大值Um10 V，再求出有效值U10 V電壓表測量的是有效值，所以讀數(shù)為10 VC對【答案】C5測電筆中的氖管起輝電壓為86.6 V，把它接到70.7 V、50 Hz的余弦交流電源上，則氖管()A不能發(fā)光B能發(fā)光，每秒發(fā)光50次C能發(fā)光，每秒發(fā)光100次D增大電源電壓，每次發(fā)光時間減少【解析】交變電流電壓的最大值為70.7 V100 V，大于起輝電壓86.6 V，故能發(fā)光，一個周期內(nèi)發(fā)光兩次，每秒發(fā)光100次【答案】C6(xx黃岡檢測)圖中在0T及TT兩段時間內(nèi)電流均按正弦規(guī)律變化，則如圖1所示交變電流的有效值為()圖1A10 AB5 AC5 A D15 A【解析】0T，電流有效值為 A10 A，TT，電流有效值為 A5 A，根據(jù)有效值的定義有：(10)2R(5)2RI2RT，可求得I5 A，C對【答案】C7如圖2所示，將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長為l，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)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(jì)，燈泡的電阻應(yīng)為()圖2A. B.C. D.【解析】硬導(dǎo)線轉(zhuǎn)速為n，角速度為2n，電壓的最大值為UmBl22n2nBl2，小燈泡的功率P()2，所以燈泡的電阻為，故選項(xiàng)B正確【答案】B二、非選擇題(本題共5小題，共58分計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)8(6分)一交流電壓隨時間變化的圖象如圖3所示，則此交流電的頻率是_Hz，若將該電壓加在10F的容器上，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(xiǎn)絲的額定電流不能低于_A.圖3【解析】根據(jù)f Hz50 Hz，在電路中接入電容器，電容器的耐壓值是交流電壓的峰值，應(yīng)為200 V，保險(xiǎn)絲的額定電流是交流電流的有效值，應(yīng)為I A0.14 A.【答案】502000.149(8分)一個按正弦規(guī)律變化的交變電流的圖象如圖4所示，根據(jù)圖象計(jì)算：圖4(1)交變電流的頻率(2)交變電流的有效值(3)寫出該電流的瞬時值表達(dá)式(4)在什么時刻電流的大小與其有效值相等？【解析】(1)f Hz50 Hz.(2)I A14.1 A.(3)2f100 rad/si20sin(100t)A.(4)1020sin(100t)t0.01(2k)s(k0,1,2，)【答案】(1)50 Hz(2)14.1 A(3)i20sin(100t)A(4)t0.01(2k)s(k0,1,2)10(14分)有一正弦交流電源，電壓有效值U120 V，頻率為f50 Hz向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為U060 V，試估算在一個小時內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時間有多長？為什么人眼不能感覺到這種忽明忽暗的現(xiàn)象？(人的眼睛視覺暫留時間約為 s)【解析】由正弦交流電的最大值Um與有效值U的關(guān)系得：Um120 V設(shè)t0時交流電的瞬時電壓U0則交流電的電壓瞬時表達(dá)式為：u120sin 100t V如圖所示，畫出一個周期內(nèi)交流電的Ut圖象，其中陰影部分對應(yīng)的時間t1表示霓虹燈不能發(fā)光的時間，根據(jù)對稱性，一個周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時間為4t1，當(dāng)UU060 V時，由上式得t1 s再由對稱性求得一個周期內(nèi)能發(fā)光的時間：tT4t1 s再由比例關(guān)系求得一小時內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時間為：t s2 400 s很明顯霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的，而熄滅的時間只有 s(如圖t2時刻到t3時刻)由于人的眼睛具有視覺暫留現(xiàn)象，而這個視覺暫留時間約為 s遠(yuǎn)大于 s，因此經(jīng)過燈光刺激的人眼不會因?yàn)槎虝旱南缍兴杏X【答案】見解析11(14分)如圖5丙所示，AB間為交流電源，電壓u311sin 100t，經(jīng)過某“過濾”裝置P后將甲所示正弦交流電濾去一半，得到如圖乙所示的交流電，求：圖5(1)CD間接打點(diǎn)計(jì)時器時打點(diǎn)周期為多大？(2)CD間接有“220 V,40 W”燈泡時其發(fā)光功率為多大？(3)CD間能否連接“220 V,20 F”的電容器？【解析】(1)過濾前交流電的周期T0.02 s.過濾前打點(diǎn)計(jì)時器每經(jīng)0.02 s打一次點(diǎn)過濾后電流變化周期還是0.02 s如果打點(diǎn)計(jì)時器的振針是向下振動時，打點(diǎn)周期不變，為0.02 s；若打點(diǎn)計(jì)時器的振針是向上振動時，不能打點(diǎn)(2)題圖乙所示交流電的有效值為U，有TUUm V.由P知知此時小燈泡的功率P20 W.(3)過濾后，電流的最大值不變，大小為311 V，電容器的電壓“220 V”是擊穿電壓，所以不能直接連接在CD間【答案】(1)見解析(2)20 W(3)不能12(16分)如圖6(甲)所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場已知線圈的匝數(shù)n100匝，電阻r1.0 ，所圍成矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按如圖6(乙)所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式為enBmScost，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場變化的周期不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：圖6(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感強(qiáng)度變化的0的時間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量【解析】(1)因?yàn)榫€圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變化的周期與磁場變化的周期相同，所以由圖象可知，線圈中產(chǎn)生交變電流的周期為T3.14102s.所以線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為Em2nBmS/T8.0 V.(2)根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值為Im0.80 A通過小燈泡電流的有效值為IIm/0.40 A小燈泡消耗的電功率為PI2R2.88 W.(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的01/4周期內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的平均值nS通過燈泡的平均電流通過燈泡的電荷量Qt4.0103C.【答案】(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4103C