2019-2020学年高中物理 第2章 交变电流与发电机 章末过关检测（二）（含解析）沪教版选修3-2

章末过关检测(二)(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)11873年奥地利维也纳世博会上，比利时出生的法国工程师格拉姆在布展中偶然接错了导线把另一直流发电机发出的电接到了他自己送展的直流发电机的电流输出端，由此而观察到的现象导致了他的一项重要发明，从而突破了人类在电能利用方面的一项瓶颈此项发明是()a新型直流发电机b直流电动机c交流电动机 d交流发电机解析：选b发电机是由于线圈切割磁感线而生电，电动机是由于通电而转动，由于通以直流电，所以是直流电动机，则选项b正确2如图是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中电流表有示数的是()a甲、丙 b乙、丁c甲、乙 d丙、丁解析：选b线圈转动中感应电流时刻在变化，位于中性面位置时磁通量最大，但感应电流最小，等于零位于与中性面垂直位置时，磁通量最小，但感应电流最大，故选b3一交变电压的瞬时值uumsin(100t) v，当t s时，u5 v，则用交流电压表测电压时，电压表上看到的读数为()a5 v b5 vc10 v d10 v解析：选d因电压表读数为有效值，将t s和u5 v代入uumsin(100t)，可知um10，故有效值为10 v选项d正确4两相同的白炽灯l1、l2接到如图所示的电路中，灯l1与电容器串联，灯l2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为um，频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同更换一个新的正弦交流电源后灯l1的亮度大于灯l2的亮度，新电源的电压最大值和频率应满足的条件是()a最大值仍为um，而频率大于fb最大值仍为um，而频率小于fc最大值大于um，而频率仍为fd最大值小于um，而频率仍为f解析：选a更换新正弦交流电源后灯l1亮度大于灯l2的亮度，说明和灯l1串联的电容器对交变电流的阻碍作用变小，则新电源的频率变大，故选a5三个相同的电阻，分别通过如图(a)、(b)、(c)所示的交变电流，三个图中的i0和周期t相同下列说法中正确的是()a在相同时间内三个电阻发热量相等b在相同时间内，(a)、(b)发热量相等，是(c)发热量的2倍c在相同时间内，(a)、(c)发热量相等，是(b)发热量的1/2d在相同时间内，(b)发热量最大，(a)次之，(c)的发热量最小解析：选c(a)图像电流的有效值为i0(b)图像电流的有效值为i0，(c)图像根据电流有效值的定义有：iri2rt，解得电流有效值ii0，根据焦耳定律相同时间内产生热量之比等于电流有效值的平方比，q1q2q3121，c对6如图所示处在匀强磁场中的单匝矩形线圈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，线圈的cd边离开纸面向外运动若规定abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是图中的()解析：选c由题给条件可知，cd在t0时由题图所示位置开始做切割磁感线运动，但其速度方向与磁场方向的夹角在变化，可知感应电动势的大小ebscos t，所以感应电流的大小icos t，又由楞次定律可判断t0时，感应电流方向与规定正方向相同，故选项c正确二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)7如图所示，在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕oo轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，可行的方法是()a只将线圈的转速减半b只将线圈的匝数减半c只将匀强磁场的磁感应强度减半d只将线圈的边长减半解析：选abc由im，emnbs，2n，知a、b、c正确8如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为em，下列说法正确的是()a当磁通量为零时，感应电动势也为零b当磁通量减小时，感应电动势在增大c当磁通量等于05m，感应电动势等于05emd角速度等于em/m解析：选bd当磁通量为零时，bs，此时线框中感应电动势最大，a错；磁通量减小时感应电动势在增大，b对；当05m时，线框平面与中性面夹角为60或120，此时感应电动势的大小ebssin 60em，c错；根据embsm可知d对9电阻r1、r2与交流电源按照如图甲所示方式连接，r110 ，r220 合上开关s后，通过电阻r2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示则()a通过r1的电流有效值是12 abr1两端的电压有效值是6 vc通过r2的电流最大值是06 adr2两端的电压最大值是6 v解析：选bc由it图像可知，电流最大值im06 a，有效值i06 a，因r1与r2串联，则i1i06 a，u1ir16 v，i2mim06 au2mimr212 v，故a、d错误，b、c正确10将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为r，让它在磁感应强度为b，方向如图所示的匀强磁场中绕轴mn匀速转动导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为p、电阻为r的小灯泡并正常发光电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则下列说法中正确的是()a半圆形硬导线的转速为b半圆形硬导线的转速为c线圈从图示位置转90过程中通过小灯泡的电荷量为d线圈从图示位置转90过程中通过小灯泡的电荷量为解析：选ac转动的半圆形导线切割磁感线，产生感应电动势直接给灯泡供电，因灯泡此时正常发光，则其功率为p，电阻为r，设线圈转速为n，则感应电动势的有效值e有，由p得：epr，可求得：n，则a对、b错；线圈从图示位置转90的过程中通过灯泡的电荷量q，则c对、d错三、非选择题(本题共3小题，共40分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11(12分)将交变电压u220sin 100t v接到“220 v，100 w”的灯泡两端，如灯泡灯丝电阻保持不变，求：(1)通过灯泡电流的最大值；(2)灯泡的实际功率；(3)每秒钟电流方向改变的次数；(4)通过灯泡电流i的瞬时值表达式解析：(1)由“220 v，100 w”知该灯电阻为r484 通过灯泡电流的最大值为im a045 a(2)交变电压的有效值u v110 v灯泡的实际功率为：p w50 w(3)周期t002 s，1秒钟电流方向改变的次数n22100(次)(4)通过灯泡电流的瞬时值表达式为iimsin t045sin 100t a答案：(1)045 a(2)50 w(3)100次(4)i045sin 100t a12(14分)如图所示，“”型框置于匀强磁场中，磁感应强度大小为b，方向垂直纸面向外，“”型框的三条边的长度均为l，电阻均为r，a、b两端连接阻值为r的电阻“”型框绕轴ab以角速度逆时针(从上往下看)匀速转动，t0时刻经过图示位置规定回路中adcb方向为电流的正方向，求：(1)通过电阻r的感应电流的表达式；(2)当t 时，通过电阻r的感应电流的大小和方向解析：(1)“匚”形框产生的感应电动势的最大值为：embl2产生的感应电流的最大值为：im通过电阻r的感应电流的表达式为：iimsin tsin t(2)把t代入解得：isin ，方向与规定的正方向相同答案：(1)isin t(2)电流沿逆时针方向(正方向或adcb)13(14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，绕圈的匝数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