2019年高中物理 第2章《交变电流与发电机》综合检测 沪科版选修3-2.doc
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2019年高中物理 第2章交变电流与发电机综合检测 沪科版选修3-2一、选择题(本大题共7个小题,每小题6分,共计42分,每小题至少一个答案正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)1关于交变电流,下列说法中正确的是()A在一个周期内交变电流的方向改变一次B如果交变电流的最大值是5 A,那么交变电流的最小值一定是5 AC用交流电流表或电压表测量交变电流或电压时,指针来回摆动D交流电器设备上标出的电压或电流都是指有效值【解析】交变电流在一个周期内方向改变2次故A错;交流电的最大值指的是一个周期内达到的最大数值,5 A和5 A均为最大数值,负号表示方向,故B错;电压表和电流表测的是交流电的有效值,不会改变,指针不会来回摆动,故C错;电器设备上标的电压和电流都是有效值,故D正确【答案】D2(xx铜川高二检测)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势的et图像如图1所示,则在时刻()图1At1、t3线圈通过中性面Bt2、t4线圈中磁通量最大Ct1、t3线圈中磁通量变化率最大Dt2、t4线圈平面与中性面垂直【解析】由图像可知t1、t3时刻e0即为中性面,0,故A正确,C错;t2、t4时刻电动势最大,最大,但0,即为线圈平面垂直于中性面,B错,D对【答案】AD3(xx莆田高二检测)三个相同的电阻,分别通过如图2(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)(b)(c)图2A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】(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有效值的平方比,Q1Q2Q3121,C正确【答案】C4一交变电压的瞬时值uUmsin 100t(V),当t1/600 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 VB5 VC10 V D10 V【解析】把时间和相应的电压值代入瞬时值表达式可得到最大值,即5Umsin 100,由此得Um10 V,由公式U得U10 V由此可知D正确【答案】D5(xx安康中学高二检测)一个矩形线圈在匀强磁场中转动,产生的感应电动势e220sin 100t,则()A交流电的频率是100Bt0时,线圈位于中性面C交流电的周期是0.02 sDt0.05 s时,e有最大值 【解析】由瞬时值表达式知:角速度100rad/s,感应电动势是按正弦规律变化所以t0时,线圈平面位于中性面因2f,所以f50 Hz;由T得T s0.02 s当t0.05 s时,e220sin50故B、C选项正确【答案】BC6.图3如图3所示电路中,电阻R、电感器L、电容器C并联接在某一交流电源上,三个相同的交流电流表的示数相同若保持电源的电压不变,而将其频率增大,则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是()AI1I2I3 BI1I2I3CI2I1I3 DI3I1I2【解析】交流电源频率增大,电感器的阻碍作用增大,I2变小;电容器的阻碍作用减小,I3增大;电阻对交变电流的阻碍作用与频率无关,I1不变故选项D正确【答案】D7如图4所示,将硬导体线中间一段折成不封闭的正方形,边长为l,在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动,转速为n,导体线在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,则灯泡的电阻应为()图4A(2l2nB)2/PB2(l2nB)2/PC(l2nB)2/2P D(l2nB)2/P【解析】设灯泡的电阻为R,电动势的最大值为EmBl2Bl22n,电动势的有效值为EBl22n,则电流的有效值I,功率PI2R,得R2(l2nB)2/P.【答案】B二、非选择题(本大题共5个小题,共58分计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)8(6分)一交变电压随时间变化的图像如图5所示,则此交流电的频率是_Hz,若将该电压加在100 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,电路中保险丝的额定电流不能低于_A.图5【解析】由图像可知此交变电压的周期为T0.02 s,故f Hz50 Hz;在电路中接入电容器,电容器的耐压值是交变电压的最大值,应为200 V;保险丝的额定电流是交变电流的有效值,应为I A0.2 A.【答案】502000.29(8分)如图6所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动,线框中感应电流的有效值I_.线框从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q_.图6【解析】线框中产生的是正弦式交变电流,它的最大值Imax,则电流的有效值I;从中性面转过,BS,qttt.【答案】10(12分)发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值为311 V,其线圈共100匝,在匀强磁场中匀速转动的角速度为100 rad/s.(1)从中性面开始计算,写出电动势的瞬时值表达式;(2)已知此发电机与外电路组成闭合电路时,总电阻为100 ,求t s时的电流;(3)求线圈中磁通量变化率的最大值【解析】(1)由产生正弦交流电的变化规律可知,电动势的瞬时值表达式为eEmsin t311sin 100t V.(2)根据欧姆定律可得,在t s时的电流为i A1.56 A.(3)由法拉第电磁感应定律en可得磁通量变化率的最大值()m3.11 V.【答案】(1)e311sin 100t(2)1.56 A(3)3.11 V11(14分)交流发电机模型的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动线圈共有n匝,边长abL1,bcL2,线圈的内电阻为r,外电阻为R,磁感应强度是B,线圈转动的角速度是,如图7所示求:图7(1)感应电动势的最大值;(2)转动过程中电流表的读数;(3)线圈转动一周,外力做了多少功?【解析】(1)感应电动势的最大值EmnBL1L2;(2)根据有效值与最大值的关系E得电压有效值EnBL1L2根据闭合电路欧姆定律I;(3)线圈匀速转动,外力做的功等于电路所产生的电能WI2(Rr)T.【答案】(1)nBL1L2(2)(3)12(18分)(xx南京高二检测)一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图8所示的角速度匀速转动,外电路电阻为R.图8(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大?(3)线圈平面与磁感线夹角为60时的感应电动势为多大?(4)设发电机由柴油机带动,其他能量损失不计,线圈转一周,柴油机做多少功?(5)从图示位置开始,线圈转过60的过程中通过R的电量是多少?(6)图中电流表和电压表的示数各是多少?【解析】(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcba.(2)EmNBSNBL2.(3)线圈平面与B成60角时的瞬时感应电动势eEmcos60NBL2.(4)电动势的有效值E电流的有效值I,柴油机做的功转化为电能,线圈转一周柴油机做的功WEItt.(5)因为I平均,故电量qI平均t.(6)电流表显示干路电流的有效值,则读数为I.电压表显示路端电压的有效值,则读数为UIR.【答案】(1)电流方向沿dcba(2)EmNBL2(3)eNBL2(4)W(5)q(6)IU- 配套讲稿:
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