2019年高中物理 第三章 交变电流综合检测 鲁科版选修3-2.doc

2019年高中物理 第三章 交变电流综合检测 鲁科版选修3-2一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分每小题至少有一个选项是正确的)1下列说法中不正确的是()A交流发电机是把其他形式的能转变为电能的装置B交流发电机是把电能转变为其他形式能的装置C交流发电机中电枢和磁极中不动的叫定子，转动的叫转子D交流发电机利用的是电磁感应原理【解析】发电机显然是利用了磁场和导体相对运动产生感应电流，即应用了电磁感应原理，把其他形式的能转化为电能，电枢和磁极中转动部分叫转子，固定不动的部分叫定子，A、C、D对，B错【答案】B2关于感抗，下列说法中错误的是()A感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化B感抗的大小不仅与自感系数有关，还与电流的频率有关C感抗虽然对交变电流有阻碍作用，但不消耗能量D感抗是线圈的电阻产生的【解析】感抗产生的原因是由于电感线圈的自感，它的效果是阻碍产生自感的交变电流的变化，没有消耗能量感抗由线圈的自感系数和交变电流的频率共同决定，故错误选项为D.【答案】D3有两个电容器的电容为C15 F，C23 F，分别加在峰值一定的交变电源上下列哪种情况“通过”电容器的电流强度最大()AC1上加频率为50 Hz的交变电流BC2上加频率为50 Hz的交变电流CC1上加频率为60 Hz的交变电流DC2上加频率为60 Hz的交变电流【解析】电容和频率越大，容抗越小，电流越大，所以C正确【答案】C4交变电压的瞬时值uUmsin 100t，当t1/600秒时，u5 V，则用电压表测电压，电压表上看到的读数为()A5VB5VC10VD10V【解析】把时间和相应的电压值代入瞬时值表达式得到最大值Um10 V，再求出有效值U10 V电压表测量的是有效值，所以读数为10 VC对【答案】C5测电笔中的氖管起辉电压为86.6 V，把它接到70.7 V、50 Hz的余弦交流电源上，则氖管()A不能发光B能发光，每秒发光50次C能发光，每秒发光100次D增大电源电压，每次发光时间减少【解析】交变电流电压的最大值为70.7 V100 V，大于起辉电压86.6 V，故能发光，一个周期内发光两次，每秒发光100次【答案】C6(xx黄冈检测)图中在0T及TT两段时间内电流均按正弦规律变化，则如图1所示交变电流的有效值为()图1A10 AB5 AC5 A D15 A【解析】0T，电流有效值为 A10 A，TT，电流有效值为 A5 A，根据有效值的定义有：(10)2R(5)2RI2RT，可求得I5 A，C对【答案】C7如图2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2A. 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，故选项B正确【答案】B二、非选择题(本题共5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)一交流电压随时间变化的图象如图3所示，则此交流电的频率是_Hz，若将该电压加在10F的容器上，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3【解析】根据f Hz50 Hz，在电路中接入电容器，电容器的耐压值是交流电压的峰值，应为200 V，保险丝的额定电流是交流电流的有效值，应为I A0.14 A.【答案】502000.149(8分)一个按正弦规律变化的交变电流的图象如图4所示，根据图象计算：图4(1)交变电流的频率(2)交变电流的有效值(3)写出该电流的瞬时值表达式(4)在什么时刻电流的大小与其有效值相等？【解析】(1)f Hz50 Hz.(2)I A14.1 A.(3)2f100 rad/si20sin(100t)A.(4)1020sin(100t)t0.01(2k)s(k0,1,2，)【答案】(1)50 Hz(2)14.1 A(3)i20sin(100t)A(4)t0.01(2k)s(k0,1,2)10(14分)有一正弦交流电源，电压有效值U120 V，频率为f50 Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U060 V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感觉到这种忽明忽暗的现象？(人的眼睛视觉暂留时间约为 s)【解析】由正弦交流电的最大值Um与有效值U的关系得：Um120 V设t0时交流电的瞬时电压U0则交流电的电压瞬时表达式为：u120sin 100t V如图所示，画出一个周期内交流电的Ut图象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1，当UU060 V时，由上式得t1 s再由对称性求得一个周期内能发光的时间：tT4t1 s再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为：t s2 400 s很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有 s(如图t2时刻到t3时刻)由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约为 s远大于 s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉【答案】见解析11(14分)如图5丙所示，AB间为交流电源，电压u311sin 100t，经过某“过滤”装置P后将甲所示正弦交流电滤去一半，得到如图乙所示的交流电，求：图5(1)CD间接打点计时器时打点周期为多大？(2)CD间接有“220 V,40 W”灯泡时其发光功率为多大？(3)CD间能否连接“220 V,20 F”的电容器？【解析】(1)过滤前交流电的周期T0.02 s.过滤前打点计时器每经0.02 s打一次点过滤后电流变化周期还是0.02 s如果打点计时器的振针是向下振动时，打点周期不变，为0.02 s；若打点计时器的振针是向上振动时，不能打点(2)题图乙所示交流电的有效值为U，有TUUm V.由P知知此时小灯泡的功率P20 W.(3)过滤后，电流的最大值不变，大小为311 V，电容器的电压“220 V”是击穿电压，所以不能直接连接在CD间【答案】(1)见解析(2)20 W(3)不能12(16分)如图6(甲)所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数n100匝，电阻r1.0 ，所围成矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁场的磁感应强度按如图6(乙)所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为enBmScost，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期不计灯丝电阻随温度的变化，求：图6(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感强度变化的0的时间内，通过小灯泡的电荷量【解析】(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为T3.14102s.所以线圈中感应电动势的最大值为Em2nBmS/T8.0 V.(2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为Im0.80 A通过小灯泡电流的有效值为IIm/0.40 A小灯泡消耗的电功率为PI2R2.88 W.(3)在磁感应强度变化的01/4周期内，线圈中感应电动势的平均值nS通过灯泡的平均电流通过灯泡的电荷量Qt4.0103C.【答案】(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4103C