高中物理 第2章 交变电流与发电机章末综合测评 沪科版选修3-2

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本大题共10个小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四个选项中，第17题只有一项符合题目要求，第810题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1.下列说法中正确的是()A.使用交流电的电器设备所标示的额定电压、额定电流的数值均为最大值B.用交流电流表和电压表测得的数值是有效值C.照明电路电压为220 V指的是最大值D.所有交变电流的有效值和最大值之间均存在U和I的关系【解析】各种使用交变电流的用电器铭牌上所标的数值均为有效值，故A错误；交流电表测量值为有效值，故B正确；照明电路电压为220 V，是有效值，故C错误；U，I是正弦式交变电压及交变电流有效值和最大值的关系，故D错误.【答案】B2.(2016唐山二模)电阻为10的单匝矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律为5sin 10t(Wb)，线圈中产生的电流随时间的变化规律为()A.i50sin 10t(A)B.i50cos 10t(A)C.i5sin 10t(A)D.i5cos 10t(A)【解析】由磁通量的表达式可知，磁通量的最大值mBS5 Wb，10 rad/s则由感应电动势的最大值EmBS可知：Em510 V50 V则电流的最大值：i A5 A磁通量的表达式5sin 10t(Wb)为正弦规律变化，则其电流的表达式应为余弦规律变化.电流的瞬时表达式：i5cos 10t(A).【答案】D3.某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流.现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图像是()【导学号：72000078】【解析】线圈转速为正常时的一半，据2n知，周期变为正常时的2倍，又据EmnBS知，最大值变为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为B.【答案】B4.如图1所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压有效值为()图1A.Um/2B.Um/C.Um/2 D.Um【解析】每个二分之一周期被截去周期，原电源为正弦交流电，一个周期可以看成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得()2TT，所以U，故A正确.【答案】A5.阻值为10 的电阻接到电压波形如图2所示的正弦交流电源上.以下说法中正确的是()图2A.电压的有效值为10 VB.通过电阻的电流的有效值为 AC.电阻消耗电功率为10 WD.电阻每秒钟产生的热量为10 J【解析】根据图像可知电压最大值为Umax10 V，有效值为U V，电流有效值为I A，电阻消耗的电功率为PI2R()210 W5 W，每秒产生的热量QI2Rt5 J，故B正确.【答案】B6.某兴趣小组在课下用同一小灯泡和电容器、电感器及直流电源和有效值与直流电源相同的交流电源，先后完成了如图3a、b、c、d所示实验，关于S闭合后现象的说法中正确的是() 【导学号：72000079】图3A.a、b中小灯泡都不会发光B.a中小灯泡不发光，b中小灯泡会发光C.c、d中小灯泡都发光，且明亮程度相同D.c中小灯泡发光，d中小灯泡一定不发光【解析】直流不能通过电容器，交流可以通过电容器，A错，B对；电感对直流没有感抗，但对交流有明显感抗，C、D均错误.【答案】B7.如图4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，灯泡的电阻应为()图4A.B.C.D.【解析】硬导线转速为n，角速度为2n，电压的最大值为UmBl22n2nBl2，小灯泡的功率P()2，所以灯泡的电阻为.【答案】B8.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示.由图可知()图5A.该交流电的电压瞬时值表达式为u100sin(25t)VB.该交流电的频率为25 HzC.该交流电的电压有效值为100 VD.若将该交流电压加在阻值为R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W【解析】从图中可知，交流电周期T4102 s，峰值电压Um100 V，故交流电的频率f25 Hz，有效值U50 V，加在R100 的电阻上时的热功率P50 W，瞬时值表达式uUmsint100sin(50t)V.故正确答案为B、D.【答案】BD9.(2016广东第二次大联考)如图甲所示是一台交流发电机构造示意图，产生交变电流的感应电动势随时间变化的正弦规律如图乙.发电机线圈电阻为1.外接电阻为4，则甲乙图6A.该交变电流的频率为25 HzB.电压表的示数为4 VC.在t0.01 s时刻，电路中电流的瞬时值为1 AD.若线圈转速变为原来的2倍，耐压值为5 V的电容器与外接电阻并联而不会被烧杯【解析】由图知，周期是0.04 s，频率为25 Hz，A正确，电源的有效值E，电压表示数UE2V，B错误，由i得，i1 A，C正确，由EmNBS得转速变为原来的2倍，电动势最大值也变为原来的2倍，Um8 V，电容器烧杯，D错误.【答案】AC10.(2016四川第一次大联考)图甲、图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()甲 乙图7A.图甲表示交流电，图乙表示直流电B.电压的有效值都是311 VC.电压的有效值图甲大于图乙D.图甲所示电压的瞬时值表达式为u311sin 100t(V)【解析】两图中电流的大小和方向均做周期性变化，均为交流电，A错；两图中电压的最大值是311 V，有效值均小于311 V，B错；将两个图像置于同一坐标系中，可以判断电压的有效值图甲大于图乙，C正确；甲中交变电流周期T0.02 s，100rad/s，带入u311 sin t，D正确.【答案】CD二、计算题(本大题共3个小题，共40分，按题目要求作答.)11.(10分)如图所示为一周期性变化的电压，求其电压的有效值. 【导学号：72000080】图8【解析】由图可知该电压的变化周期T16102s.由于该电压不是正弦交变电压，所以其有效值要由定义来计算，即找与其相等热效应的直流电压值：在一个周期内经过电阻R的发热量为：Q1U(t1t4)/RU(t2t3)/R，式中t1、t2、t3、t4分别为图中一个周期内对应的电压U1、U2的通电时间.另一个直流电路通过电阻R的发热量为Q2(U2/R)T，由定义可知Q1Q2，得U，则UV7.91 V，即为所求电压的有效值.【答案】7.91 V12.(14分)如图9所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度BT，线框CD边长为20 cm，CE、DF长均为10 cm，转速为50 r/s.若从图示位置开始计时：图9(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)在et坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图像.【解析】(1)线框转动，开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转过的角度为t，此时刻eBl1l2cos t即eBScos t其中B T，S0.10.2 m20.02 m22n250 rad/s故e0.02100cos 100t (V)即e10cos 100t (V).(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图像如图所示.【答案】(1)e10cos 100t (V)(2)见解析13.(16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10所示.求： 【导学号：72000081】图10(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)