高中物理魯科版2第三章交變電流單元測試 2023版章末綜合測評3

章末綜合測評(三)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共10個小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)1．下列說法中不正確的是()A．交流發(fā)電機是把其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置B．交流發(fā)電機是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问侥艿难b置C．交流發(fā)電機中電樞和磁極中不動的叫定子，轉(zhuǎn)動的叫轉(zhuǎn)子D．交流發(fā)電機利用的是電磁感應(yīng)原理【解析】發(fā)電機顯然是利用了磁場和導(dǎo)體相對運動產(chǎn)生感應(yīng)電流，即應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，電樞和磁極中轉(zhuǎn)動部分叫轉(zhuǎn)子，固定不動的部分叫定子，A、C、D對，B錯．【答案】B2．如圖1是交流發(fā)電機的示意圖，圖甲到圖丁分別表示線圈轉(zhuǎn)動過程中的四個位置，其中甲、丙中的線圈與磁場方向垂直，乙、丁中線圈與磁場方向平行，則在線圈轉(zhuǎn)動的過程中直流電流表有示數(shù)的位置是()【導(dǎo)學(xué)號：05002083】圖1A．甲、丙 B．乙、丁C．甲、乙 D．丙、丁【解析】線圈轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電流時刻在變化，位于中性面位置時磁通量最大，但感應(yīng)電流最小，等于零．位于與中性面垂直位置時，磁通量最小，但感應(yīng)電流最大，故選B.【答案】B3．下列關(guān)于交流電的說法中正確的是()A．交流電氣設(shè)備上所標(biāo)的電壓和電流值是交流電的峰值B．用交流電流表和電壓表測定的讀數(shù)值是交流電的瞬時值C．給定的交流數(shù)值，在沒有特別說明的情況下是指有效值D．跟交變電流有相同的熱效應(yīng)的直流電的數(shù)值是交流電的平均值【解析】對于交變電流，在沒有特別說明的情況下是指有效值，交流電流表和電壓表的讀數(shù)值是交流電的有效值，交流電氣設(shè)備的銘牌上所標(biāo)的電壓和電流也是有效值，與交變電流有相同熱效應(yīng)的直流電的數(shù)值是交流電的有效值，所以A、B、D錯誤，C正確．【答案】C4．一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交流電的波形如圖2所示，由圖可以知道()【導(dǎo)學(xué)號：05002084】圖2A．s時刻線圈處于中性面位置B．s時刻穿過線圈的磁通量為零C．該交流電流有效值為2AD．該交流電流頻率為50Hz【解析】s時刻電流最大，電動勢最大，處于與磁感線平行的位置，故A錯，B對；Im＝6.28A，所以有效值I＝eq\f,\r(2))A≈4.44A，故C錯；由題圖知T＝s，f＝eq\f(1,Hz＝25Hz，故D錯．【答案】B5．三個相同的電阻，分別通過如圖3甲、乙、丙所示的交變電流，三個圖中的I0和周期T相同．下列說法中正確的是()圖3A．在相同時間內(nèi)三個電阻發(fā)熱量相等B．在相同時間內(nèi)，甲、乙發(fā)熱量相等，是丙發(fā)熱量的2倍C．在相同時間內(nèi)，甲、丙發(fā)熱量相等，是乙發(fā)熱量的eq\f(1,2)D．在相同時間內(nèi)，乙發(fā)熱量最大，甲次之，丙的發(fā)熱量最小【解析】甲圖象電流的有效值為eq\f(1,\r(2))I0，乙圖象電流的有效值為I0，丙圖象根據(jù)電流有效值的定義有：Ieq\o\al(2,0)Req\f(T,2)＝I2RT，解得電流有效值I＝eq\f(1,\r(2))I0，根據(jù)焦耳定律相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比等于電流有效值的平方比，Q1∶Q2∶Q3＝1∶2∶1，C對．【答案】C6．在收音機線路中，經(jīng)天線接收下來的電信號既有高頻成分，又有低頻成分，經(jīng)放大后送到下一級，需要把低頻成分和高頻成分分開，只讓低頻成分輸送到再下一級，可以采用如圖4所示電路，其中a、b應(yīng)選擇的元件是()圖4A．a(chǎn)是電容較大的電容器，b是低頻扼流圈B．a(chǎn)是電容較大的電容器，b是高頻扼流圈C．a(chǎn)是電容較小的電容器，b是低頻扼流圈D．a(chǎn)是電容較小的電容器，b是高頻扼流圈【解析】電容器具有通高頻、阻低頻的作用，這樣的電容器電容較小，所以a處放電容較小的電容器，電感線圈在該電路中要求起到通低頻，阻高頻的作用，b處接一個高頻扼流圈，D對．【答案】D7．一個矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流電動勢e＝220eq\r(2)sin(100πt)V，那么()A．該交變電流的頻率是100HzB．當(dāng)t＝0時，線圈平面恰好與中性面垂直C．當(dāng)t＝eq\f(1,200)s時，e有最大值D．該交變電流電動勢的有效值為220eq\r(2)V【解析】該交變電流的頻率是50Hz，A錯誤；t＝0時線圈平面恰好與中性面重合，B錯誤；當(dāng)t＝eq\f(1,200)s時，e＝220eq\r(2)V為最大值，C正確；該交變電流電動勢的有效值為220V，D錯誤．【答案】C8．如圖5所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框以豎直邊cd為轉(zhuǎn)動軸、以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，從圖示時刻開始計時，則下列說法中錯誤的是()【導(dǎo)學(xué)號：05002085】圖5A．線框中感應(yīng)電流的有效值為eq\f(BSω,R)B．感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝BSωsinωtC．感應(yīng)電流的瞬時值表達式為i＝eq\f(BSω,\r(2)R)sinωtD．從圖示時刻到t＝eq\f(π,ω)過程中，線框中的平均感應(yīng)電動勢為0【解析】最大感應(yīng)電流Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(BSω,R)，其有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(BSω,\r(2)R)，A錯誤．圖示位置為中性面位置，所以感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式e＝BSωsinωt，B正確．感應(yīng)電流的瞬時值表達式i＝eq\f(BSω,R)sinωt，C錯誤.0～eq\f(π,ω)過程中eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2BSω,π)，D錯誤．【答案】ACD9.如圖6所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，沿著OO′方向觀察，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動．已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，線圈匝數(shù)為n，ab邊的邊長為l1，ad邊的邊長為l2，線圈電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為ω，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時()圖6【導(dǎo)學(xué)號：05002086】A．線圈中感應(yīng)電流的方向為abcdaB．線圈中的感應(yīng)電動勢為2nBl2ωC．穿過線圈的磁通量隨時間的變化率最大D．線圈ad邊所受安培力的大小為eq\f(n2B2l1l\o\al(2,2)ω,R)【解析】根據(jù)右手定則，線圈中感應(yīng)電流的方向為adcba，A錯；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時，線圈中感應(yīng)電動勢應(yīng)為最大值Em＝nBl1l2ω，此時，穿過線圈的磁通量隨時間的變化率最大，B錯，C對；線圈ad邊所受安培力的大小F＝nBIl2＝nBeq\f(nBl1l2ω,R)l2＝eq\f(n2B2l1l\o\al(2,2)ω,R)，D對．【答案】CD10．如圖7甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝10Ω連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10V．圖7乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時間t變化的圖象．則()甲乙圖7A．電阻R上的電功率為10WB．t＝s時R兩端的電壓瞬時值為零C．R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝10eq\r(2)cos100πtVD．通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i＝eq\r(2)cos50πtA【解析】電阻R上的電功率為P＝eq\f(U2,R)＝10W，選項A正確；由題圖乙知t＝s時磁通量變化率最大，R兩端的電壓瞬時值最大，選項B錯誤；R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝10eq\r(2)cos100πtV，通過R的電流i隨時間t的變化規(guī)律是i＝eq\f(u,R)＝eq\r(2)cos100πtA，選項C正確，D錯誤．【答案】AC二、非選擇題(本題共3小題，共40分．計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．)11．(10分)一矩形線圈，在勻強磁場中繞垂直磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，形成如圖8所示的交變電流的電動勢圖象，試根據(jù)圖象求出：圖8(1)線圈轉(zhuǎn)動的角速度；(2)該交變電流電動勢的有效值；(3)電動勢瞬時值表達式．【解析】(1)由圖象可得線圈轉(zhuǎn)動的周期T＝6s則角速度ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,6)rad/s＝eq\f(π,3)rad/s.(2)電動勢最大值Em＝20V則有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(20,\r(2))V＝10eq\r(2)V.(3)電動勢瞬時值表達式e＝Emsinωt＝20sineq\f(π,3)t(V)．【答案】(1)eq\f(π,3)rad/s(2)10eq\r(2)V(3)e＝20sineq\f(π,3)t(V)12．(14分)將交變電壓u＝220eq\r(2)sin(100πt)V接到“220V100W”的燈泡兩端，若燈泡燈絲電阻保持不變，求：(1)通過燈泡的電流的最大值；(2)燈泡的實際功率；(3)每秒鐘電流方向改變的次數(shù)；(4)通過燈泡的電流i的瞬時值表達式.【導(dǎo)學(xué)號：05002087】【解析】(1)交變電壓的有效值U＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，燈泡的額定電壓為U＝220V，因此燈泡恰好正常發(fā)光．由“220V100W”知該燈泡電阻為R＝eq\f(U2,P)＝484Ω.通過燈泡的電流的最大值為Im＝eq\f(Um,R)＝eq\f(220\r(2),484)A＝0.64A.(2)燈泡的實際功率與額定功率相同，P＝100W.(3)周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)＝s，每秒鐘電流方向改變的次數(shù)n＝eq\f(t,T)×2＝eq\f(1,×2＝100(次)．(4)通過燈泡的電流的瞬時值表達式為i＝Imsinωt＝sin(100πt)A.【答案】(1)0.64A(2)100W(3)100次(4)i＝sin(100πt)A13．(16分)如圖9(甲)所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場．已知線圈的匝數(shù)n＝100匝，電阻r＝Ω，所圍成矩形的面積S＝0.040m2，小燈泡的電阻R＝Ω，磁場的磁感應(yīng)強度按如圖9(乙)所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式為e＝nBmSeq\f(2π,T)coseq\f(2π,T)t，其中Bm為磁感應(yīng)強度的最大值，T為磁場變化的周期．不計燈絲電阻隨溫度的變化，求：圖9(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感強度變化的0～eq\f(T,4)的時間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量．【解析】(1)因為線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變化的周期與磁場變化的周期相同，所以由圖象可知，線圈中產(chǎn)生交變電流的周期為T＝×10－2s所以線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝2πnBmS/T＝V.(2)根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值為Im＝eq\f(Em,R＋r)＝0.80A通過小燈泡電