高中物理 第2章 交变电流与发电机单元测试 沪科版选修3-2.doc

第2章 交变电流与发电机本章测评(分值：100分时间：90分钟)第卷(选择题共48分)一、选择题(共12个小题，每小题4分，共48分)1一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间t的变化如图所示，下面说法中正确的是()at1时刻通过线圈的磁通量为零bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大ct3时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大d每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大值2关于交变电流的最大值im和有效值i之间的关系，以下说法中正确的是()a正弦式交变电流满足imib电子计算机中的矩形脉冲电流满足imic所有交变电流满足imid交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，不是所有的交变电流都满足imi3如图所示，在交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在图中电路的a、b两点间逐次将图中的电路元件(1)(2)(3)单独接入，当使交流频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况()a. 读数不变，读数增大，读数减小b. 读数减小，读数不变，读数增大c. 读数增大，读数不变，读数减小d. 、的读数均不变4在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分也有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图所示装置电路，其中代号a、b应选择的元件是()aa是电容较大的电容器，b是低频扼流圈ba是电容较大的电容器，b是高频扼流圈ca是电容较小的电容器，b是低频扼流圈da是电容较小的电容器，b是高频扼流圈5如图所示，正弦波和方波交变电流的最大值相等，周期也相等，现把它们通入完全相同的电阻，则在相同的时间(远大于周期)内，两电阻发热之比q甲/q乙等于()a1/ b1/2 c1/4 d1/16线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流，从下图可知()a在a和c时刻线圈处于中性面位置b在b和d时刻穿过线圈的磁通量为零c从a时刻到d时刻线圈转过的角度为 radd若从o时刻到d时刻经过0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次7把一段确定的导线做成线圈，在确定的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线以固定的角速度转动，产生交流感应电动势的最大值的情况是()a做成方形，线圈平面垂直于转轴b做成方形，转轴通过线圈平面c做成圆形，转轴通过线圈平面d做成圆形，线圈平面垂直于转轴8如图甲所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈m和p，线圈p与电流表构成闭合回路。若在t1至t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下(即为由c经电流表至d)，则可以判断出线圈m两端的电势差uab随时间t的变化情况可能是图乙中的()甲乙9如图所示，在两块金属板上加交变电压uumaxsint，当t0时，板间有一个电子正处于静止状态，下面关于电子以后的运动情况的判断正确的是()att时，电子回到原出发点b电子始终向一个方向运动ctt/2时，电子将有最大速度dtt/2时，电子位移最大10正弦式电流电压e50sin314t v加在一氖管的两端，已知当氖管两端的电压达到25 v时才开始发光，则此氖管在一个周期内发光的总时间为()a0.02 s b0.002 5 s c0.01 s d0.005 s第卷(非选择题共52分)二、填空题(共2个小题，共12分)11某交流电压随时间变化的规律如图所示，此交流电的频率是_hz。若将该电压加在10 f的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_v；若将该电压加在一阻值为1 k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，该电路中保险丝的额定电流不能高于_a。12家用调光台灯常用可控硅实现调光，一日常照明台灯用正弦交变电流通过可控硅后，其电压随时间变化的图像如图所示，则该电压的有效值为_v。三、计算与论证(共4个小题，共40分，解答时要有必须的解析过程，直接写结果不得分)13(10分)如图所示，一个交流发电机线圈共50匝，ab0.2 m，bc0.1 m，总电阻r10 ，它在b0.5 t的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以100转/秒的转速匀速转动。线圈外接r40 的电阻，当线圈转过周期时，求：(1)外电阻r上产生的焦耳热q。(2)这段时间内通过外电阻r的电荷量。14(10分)在皮带的带动下，固定在发动机轴上的正方形线圈以角速度50 rad/s 匀速转动，线圈边长为20 cm，匝数为10匝，线圈总电阻为1 ，转动轴oo穿过线圈对边的中点，整个装置处在磁感应强度为1 t的匀强磁场中。线圈中产生的交变电流经滑环电刷向r9 的电阻供电，如图所示。求：(1)交流安培表和伏特表的示数；(2)电源内的发热功率和电源的输出功率。15(10分)(湖南郴州2009届高三调研试题)如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕oo轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。已知线圈匝数n400，电阻r0.1 ，长l10.05 m，宽l20.04 m，角速度100 rad/s，磁场的磁感应强度b0.25 t。线圈两端外接电阻r9.9 的用电器和一个交流电流表(内阻不计)，求：(1)线圈中产生的最大感应电动势。(2)电流表a的读数。(3)用电器上消耗的电功率。16(10分)如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈长度为a，宽度为b，共有n匝，总电阻为r，线圈外电路上接有一个阻值为r的定值电阻。线圈以角速度在磁感应强度为b的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴oo匀速转动，沿转轴oo方向看去，线圈转动方向沿顺时针。求：(1)从图中画出线圈经过图示位置时通过电阻r上的感应电流的方向。(2)从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)开始计时，经多长时间，通过电阻r上的电流的瞬时值第一次为零？(3)与电阻并联的交流电压表的示数是多少？参考答案1答案：bcd2答案：ad3解析：频率越高，电容器容抗越小，而电感的感抗越大，但电阻不变。答案：c4解析：a的作用是使高频成分通过，所以容抗必须较大，才能阻碍低频成分，因此a是电容小的电容器；b的作用是阻碍高频成分而使低频成分通过，因此b是高频扼流圈，所以选项d正确。答案：d5解析：根据交变电流有效值的定义，正弦波的有效值为i，方波的有效值为imax，由焦耳定律qi2rt得q甲/q乙，故选b。答案：b6解析：下图对应表达式形式为iimaxsint a，从中性面开始计时，a和c时刻电流最大，线圈平面与中性面垂直，a不正确；b和d时刻在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，b不正确；a时刻到d时刻，经过四分之三周期，转过rad，而不是 rad，c不正确；若从o时刻到d时刻经过0.02 s，说明频率为50 hz，故在1 s内交变电流的方向改变100次，所以d正确。答案：d7解析：emaxnbs，做成圆形面积最大，但d所述情况无磁感线穿过回路，不会产生感应电流，故c选项正确。答案：c8解析：由电磁感应的知识可知，要想使右边线圈产生自上而下(c至d)的电流，必须使左边uab0且电压是减小的；或uab0且电压是增大的，四个选项中只有c、d满足条件。答案：cd9解析：金属板间加上交变电压后，两板间会形成交变电场，前半周期和后半周期电场方向相反。电子最初处于静止状态，在前半周期内向一个方向做变加速直线运动，后半周期内沿原方向做变减速运动，直至速度为零，电子在t时速度最大。故选b、c。答案：bc10解析：从e50sin314t v，可求出交流的周期t s0.02 s。画出正弦式电流的图像，如图所示。当e25 v时，由上式可以求得：25 v50sin314t，即sin314t，当314t1时，t1 s，当314t2时，t2 s，在半个周期()内，tt2t1 s s s内氖管是发光的。故选项c正确。答案：c11解析：f hz25 hz。因为该交流电压的最大值为100 v，所以电容器的耐压值应不小于100 v。该交流电压的有效值u v50 v，i a a，所以保险丝的额定电流不能高于 a。答案：2510012解析：此电压加到电阻两端，相当于最大值为umax，周期为t的交流电只存在正半周或负半周的情况，根据有效值的定义t2t，得u，所以该电压的有效值为。答案：13解析： (1)线圈转动的过程中产生的感应电动势的最大值为emaxnbs500.50.20.1200 v314 v有效值为e222.1 v在r上产生的焦耳热为q()2rt1.94 j。(2)求通过r上的电荷量要用平均值，根据法拉第电磁感应定律n，通过r上的电荷量为qt，其中bs，tt/4，上述方程解得：q0.01 c。答案：(1)1.94 j(2)0.01 c14解析： 交流电流表和电压表的读数都是有效值，先计算出交变电流的峰值，再根据有效值与最大值的关系即可求得。(1)线圈在磁场中转动产生的交变电流电动势的最大值为emaxnbs nba21010.2250 v20 v，电动势有效值为e10 v14.1 v根据闭合电路欧姆定律得i a1.41 a，电流表示数为1.41 a。路端电压为伏特表的示数uir1.419 v12.7 v。(2)电源内的发热功率为p内i2r1.4121 w2 w输出功率就是外电路功率p外i2r1.4129 w18 w。答案：(1)1.41 a12.7 v(2)2 w18 w15解：(1)emnbs代入数据得em4000.250.050.04100 v20 v。(2)im代入数据得im a2 a因为是正弦交变电流，所以电流表读数即有效值i a1.41 a。(3)pi2r()29.9 w19.8 w。16解析：(1)图示位置为垂直中性面位置，由右手定则可判