《测控指导》2015-2016学年高二物理鲁科版选修3～2章末测评：第3章 交变电流 测评A WORD版含解析.docx

1、第3章测评A(基础过关卷)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。其中第1至5题为单选题;第6至8题为多选题,全部选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)1.下列关于交变电流的说法中,正确的是()A.若正弦式交变电流最大值为5 A,则它的最小值为-5 AB.用交流电流表测交变电流时,指针来回摆动C.我国工农业生产和生活用的交变电流,频率为50 Hz,故电流方向每秒改变100次D.正弦式交变电流i=2202sin 100t A的最大值为311 A,频率为100 Hz解析:交变电流的正、负号只表示电流的方向,选项A错误;交流电流表测得的为交变电流的有效值;测量时,指针指向某一表盘刻

2、度,不会来回摆动,选项B错误;根据常识可知,选项C正确;i=2202sin 100t A的交变电流的频率f=2=50 Hz,选项D错误。答案:C2.一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交变电流的波形如图所示,由图可以知道()A.0.01 s时刻线圈处于中性面位置B.0.01 s时刻穿过线圈的磁通量为零C.该交流电流有效值为2 AD.该交流电流频率为50 Hz解析:0.01 s时刻电流最大,电动势最大,处于与磁感线平行的位置,故选项A错误,选项B正确;Im=6.28 A,所以有效值I=6.282 A4.44 A,故选项C错误;由题图知T=0.04 s,f=10.04 Hz=25 Hz,故选项D错

3、误。答案:B3.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W甲W乙为()A.12B.12C.13D.16解析:由题图知,乙为方波,电流大小不变,故电流有效值为1 A。而甲电流变化的周期为610-2 s,设电流有效值为I甲,将此电流接入电阻为R的电路,则一个周期内应有I甲2RT=(12)2RT32+0,解得I甲=13 A。电路中消耗的电功为W=I2Rt,即WI2,W甲W乙=13,选项C正确。答案:C4.如图所示,有一矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕轴O1O1和中轴O2O2以同样的角速度匀速转动

4、,那么此线圈分别以O1O1和O2O2为轴旋转到线圈平面与磁感线平行时,可产生的感应电流之比为()A.12B.21C.14D.11解析:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的最大感应电动势Em=nBS,与转轴位置无关,故在题中两种情况下转动一周时,产生的感应电流是相等的,故选项D正确。答案:D5.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 ,现外接一只电阻为95.0 的灯泡,如图乙所示,则()A.电压表的示数为220 VB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484 WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J解析:电压表示

5、数为灯泡两端电压的有效值,由图象知电动势的最大值Em=2202 V,有效值E=220 V,灯泡两端电压U=RER+r=209 V,选项A错误;由图象知T=0.02 s,一个周期内电流方向变化两次,可知1 s内电流方向变化100次,选项B错误;灯泡的实际功率P=U2R=209295 W=459.8 W,选项C错误;电流的有效值I=ER+r=2.2 A,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Qr=I2rt=2.2251 J=24.2 J,选项D正确。答案:D6.下列关于电感线圈的性质分析中,不正确的是()A.电感线圈对交变电流的阻碍作用是由线圈电阻产生的B.由于电感线圈的阻碍,所有交变电流都不能够通过

6、线圈C.电感线圈对频率大的交变电流阻碍作用大D.电感线圈对周期大的交变电流阻碍作用大解析:电感线圈对交变电流的阻碍作用是线圈产生的自感电动势作用的结果,故选项A错误;虽然电感线圈对交变电流有阻碍作用,但不能阻止电流的通过,选项B错误;根据电感线圈的特点可知,交变电流的频率越大,其受阻碍作用越大,选项C正确,选项D错误。答案:ABD7.如图甲所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动。当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化,则在t=2时刻()A.线圈中的电流最大B.穿过线圈的磁通量最大C.线圈所受的安培力为最大D.线

7、圈中的电流为零解析:t=2=T4,此时线圈位于中性面位置,所以穿过线圈的磁通量最大,选项B正确;由于此时感应电动势为零,所以线圈中电流为零,线圈所受的安培力为零,选项A、C错误,选项D正确。答案:BD8.一只电饭煲和一台洗衣机同时并联接入u=311sin 314t V的交流电源上,均正常工作。用交流电流表分别测得流过电饭煲的电流是5 A,流过洗衣机的电流是0.5 A,则下列说法中不正确的是()A.电饭煲的电阻是44 ,洗衣机电动机线圈的电阻是440 B.电饭煲消耗的电功率为1 555 W,洗衣机电动机消耗的功率为155.5 WC.1 min内电饭煲消耗的电能为6.6104 J,洗衣机电动机消耗

8、的电能为6.6103 JD.电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析:电饭煲与洗衣机并联接在电源上,电源两端电压有效值相等,均为U=Um2=220 V,但洗衣机不是纯电阻用电器,由R1=UI1=2200.5 =440 是错误的,电饭煲是纯电阻用电器,可计算R2=UI2=2205 =44 ,故选项A错误;电饭煲的电功率为P2=UI2=2205 W=1 100 W,洗衣机电动机的电功率为P1=UI1=2200.5 W=110 W,故选项B错误;1 min内电饭煲产生的热量Q2=P2t2=6.6104 J,洗衣机电动机消耗的电能Q1=P1t1=6.6103 J,故选项C正确;由题目条件计算

9、不出洗衣机电动机的发热功率,故选项D错误。答案:ABD二、填空题(本题共2小题,每小题8分,共16分。把答案填在题中的横线上)9.正弦式交变电流是闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的,线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示,则此感应电动势的有效值为 V,频率为 Hz。解析:有效值E=Em2=3112 V=220 V。频率f=1T=50 Hz。答案:2205010.如图所示,将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l,它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动,转速为n,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路有额定功率为P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

10、,灯泡的电阻应为。解析:硬导线转速为n,角速度为2n,电压的最大值为Um=Bl22n=2nBl2,小灯泡的功率P=(Um2)21R=(2nBl2)22R,所以灯泡的电阻为2(l2nB)2P。答案:2(l2nB)2P三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应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.(10分)一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以一边为轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直。线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示,感应电动势最大值和周期可由图中读出,则磁感应强度是多少?当t=T12时,线圈平面与磁感线的夹角等于多少?解析:从题图中可以

11、看出,当t=0时,e=Em,此时线圈平面与磁感线的夹角为0,也就是线圈平面与磁感线平行,所以Em=nBS=nBS2T,n=1,B=EmT2S当t=T12时,线圈转过角度为t=2TT12=6=30。此时线圈平面与磁感线夹角为30。答案:EmT2S3012.(12分)(2014山东济南模拟)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n=100、电阻r=10 ,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90 ,与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0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:

12、(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Em=nBS,而m=BS,=2T,所以,Em=2nmT由-t图线可知m=2.010-2 Wb,T=6.2810-2 s所以Em=200 V。(2)电动势的有效值E=22Em=1002 V由闭合电路欧姆定律,电路中电流的有效值为I=ER+r=2 A交流电压表的示数为U=IR=902 V=127.26 V。答案:(1)200 V(2)127.26 V13.(14分)如图所示,N=50匝的矩形线圈abcd,边长ab=20 cm,ad=25 cm,放在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中,外力使线

13、圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以n=3 000 r/min的转速匀速转动,线圈电阻r=1 ,外电路电阻R=9 ,t=0时,线圈平面与磁感线平行,ab边正转出纸外、cd边转入纸里。(1)写出t=0时感应电流的方向。(2)写出线圈感应电动势的瞬时值表达式。(3)线圈转一圈外力做多少功?(4)从图示位置转过90的过程中流过电阻R的电荷量是多大?解析:(1)根据ab、cd切割磁感线,由右手定则可得线圈感应电流方向为adcba。(2)线圈的角速度=2n=23 00060 rad/s=100 rad/s。设ab边在t=0时刻速度为vab,图示位置的感应电动势最大,其大小为Em=2NBabvab=NBabad=500.40.200.25100 V=314 V电动势的瞬时值表达式为e=314cos 100t V。(3)电动势的有效值E=Em2线圈匀速转动的周期T=150 s=0.02 s线圈匀速转动一圈,外力做功大小等于电功的大小,即W外力=E2TR+r=31420.02(9+1)2 J=98.6 J。(4)从t=0时刻起转过90的过程中,t时间内流过R的电荷量Q=It=Nt(R+r)t=NBSR+r=500.40.200.251+9 C=0.1 C。答案:(1)adcba(2)e=314cos 100t V(3)98.6 J(4)0.1 C