山东省青岛国开中学高中物理 第五章 第1单元 交变电流同步测试 新人教版选修32.doc

山东省青岛国开中学高中物理 第五章 第1单元 交变电流同步测试 新人教版选修3-2(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)(45分钟，100分)一、选择题(本大题共10个小题，每小题7分，共70分，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1(2008年高考广东单科)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如右图所示，此线圈与一个r=10 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻下列说法正确的是()a交变电流的周期为0.125 sb交变电流的频率为8 hzc交变电流的有效值为 ad交变电流的最大值为4 a【解析】由图象可知，交变电流的周期为0.250 s，频率为4 hz，交变电流的最大值为 a2 a，有效值为a a，所以应选c.【答案】c2.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直在t0时刻，线圈平面与纸面重合(如右图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动若规定由abcda方向的感应电流为正，则下列图中能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是()【解析】分析交变电流的图象问题应注意图线上某一时刻对应的线圈在磁场中的位置，将图线描述的变化过程对应到线圈所处的具体位置是分析的关键，线圈在图示位置磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转过90的过程中，感应电流为正，故选项c正确【答案】c3(2008年高考山东理综)如图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化下列说法正确的是()a图甲表示交流电，图乙表示直流电b两种电压的有效值相等c图甲所示电压的瞬时值表达式为u311sin 100t vd图甲所示电压经匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的【解析】交流电的概念，大小和方向都随时间变化，在t轴的上方为正，下方为负，a错；有效值e只对正弦交流电使用，最大值一样，所以b错；由图可知，c对变压之后频率不变，d错【答案】c 4.如右图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线oo与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，t0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是()【解析】由楞次定律可知前半个周期感应电流沿adcba方向，后半个周期沿abcda的方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式交变电流，a正确【答案】a5一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e200sin 100tv，那么()a该交流电的频率是100 hzb当t0时，线圈平面恰好与中性面垂直c当t s时，e有峰值d该交流电电动势的有效值为200 v【解析】由交流电的电动势瞬时值表达式enbssin t可知，交流电的频率f hz50 hz，a不正确在t0时，电动势瞬时值为0，线圈平面恰好与中性面平行，b不正确当t s时，e有峰值em200 v，c正确该交流电电动势的有效值e220 v，d不正确【答案】c6.如右图所示单匝矩形线圈放置在磁感应强度为b的匀强磁场中，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为s，线圈导线的总电阻为r.t0时刻线圈平面与纸面重合且cd边正在向纸面外转动，则()a线圈中电流t时刻瞬时值表达式为icos tb线圈中电流的有效值ic线圈中电流的有效值id线圈消耗的电功率p【解析】回路中感应电动势最大值embs电流最大值im，t0时为中性面，故瞬时值表达式isin t.电流有效值i，pi2r，故a、b、d错误，c正确【答案】c7(2010年皖南模拟)如下图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比w甲w乙为()a1 b12c13 d16【解析】电功的计算，i要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得2r210202r2102ir6102，得i1 a；图乙中，i的值不变，i21 a，由wuiti2rt可以得到w甲w乙13.【答案】c8一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 .磁感应强度b随时间t的变化关系如下图所示，则线框中感应电流的有效值为()a.105 ab.105 ac.105 a d.105 a【解析】由法拉第电磁感应定律和欧姆定律es，i可得03 s内，i1 a2105a35 s内，i2 a3105a.于是可作出i随时间变化的图象如右图所示由有效值的定义q直q交，irt1irt2i2rt121010r181010r5ri2i105a，故b选项正确【答案】b 9在两块金属板上加上交变电压uumsin t，当t0时，板间有一个电子正好处于静止状态，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ct时，电子将有最大速度dt时，电子的位移最大【解析】t0时，电子不受力，此时两极板间电压为零，此后电压开始增大，t时达到最大，此过程中电子沿电场力方向做加速度增大的加速运动，速度增大，这段时间内，两极板间电压减小，但电场方向不变，所以电子在这段时间内仍沿原方向做加速度减小的加速运动，速度继续增大.后电场变向，电子开始减速，但运动方向不变，直至t时刻速度减为零故在时电子有最大速度【答案】bc10面积为s的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如右图甲、乙所示的磁场中甲图中是磁感应强度为b0的匀强磁场线圈在磁场中以周期t绕oo轴做匀速转动；乙图中的磁场的变化规律为bb0cost，从图示时刻(t0时刻)起计时，则()a两线圈中的磁通量变化规律均为b0scostb两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同c两线圈中产生的交流电流的有效值不同d从此刻起，t/4时间内流过线圈截面的电荷量相同【解析】由于线圈在磁场中以周期t绕oo轴做匀速转动，所以其角速度为，在面积相同的情况下两者的磁通量变化规律均为b0scost，那么二者实际产生的交变电流是相同的，因此感应电动势达到最大值的时刻、交流电流的有效值、t/4时间内流过线圈截面的电荷量都是相同的【答案】ad二、计算题(本大题共2个小题，共30分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11(15分)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴oo匀速转动，线圈的匝数n100、电阻r10 ，线圈的两端经集流环与电阻r连接，电阻r90 ，与r并联的交流电压表为理想电表在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化求：(1)交流发电机产生的电动势最大值；(2)电路中交流电压表的示数【解析】(1)交流发电机产生电动势的最大值emnbs而mbs，所以em由t图线可知：m2.0102 wb，t6.28102 s所以em200 v.(2)电动势的有效值eem100 v由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为i a交流电压表的示数为uir90 v127 v.【答案】(1)200 v(2)127 v12(15分)如右图所示，间距为l的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为b的匀强磁场中，右端接阻值是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