2024-2025學年高中物理第2章交變電流與發(fā)電機測評B含解析滬科版選修3-2

PAGE6-第2章測評B(高考體驗卷)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一個選項符合題目要求,第6~8題有多個選項符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有錯選的得0分)1.一個小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上,消耗電功率為P;若把它接在某個正弦式溝通電源上,其消耗的電功率為P2。假如電熱器電阻不變,則此溝通電源輸出電壓的最大值為(A.5V B.52VC.10V D.102V解析:依據P=U2R,對直流有P=102R,對正弦式交變電流有P2=U'2R,所以正弦式交變電流的有效值為答案:C2.如圖所示,試驗室一臺手搖溝通發(fā)電機,內阻r=1.0Ω,外接R=9.0Ω的電阻。閉合開關S,當發(fā)電機轉子以某一轉速勻速轉動時,產生的電動勢e=102sin10πtV,則()A.該交變電流的頻率為10HzB.該電動勢的有效值為102VC.外接電阻R所消耗的電功率為10WD.電路中志向溝通電流表的示數(shù)為1.0A解析:由e=102sin10πtV知電動勢的有效值E有=Em2=1022V=10V,故B選項錯誤;電路中的志向電流表示數(shù)為電流的有效值:I有=E有r+R=1.0A,故D選項正確;電阻R消耗的電功率P=I有答案:D3.如圖所示,兩個同學利用圖示裝置做試驗,第一位同學使導體棒ab在導軌上勻速運動,其次位同學使導體棒ab在導軌上做變速運動,但兩位同學對ab桿做的功一樣多。第一位同學的方法使小燈泡消耗的電能為W1,其次位同學的方法使小燈泡消耗的電能為W2,除小燈泡外,回路中其余各部分電阻均忽視不計,則()A.W1=W2 B.W1>W2C.W1<W2 D.不能比較解析:電感線圈通過變更電流時,電能與磁場能往復轉化,所以不會消耗電能;兩同學做功一樣多,所以最終消耗電能一樣多。答案:A4.如圖所示的電路,F為一溝通發(fā)電機,C為平行板電容器,為使電流表A的示數(shù)增加,可行的方法是()A.使發(fā)電機F的轉速增加B.使發(fā)電機F的轉速減小C.在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質D.使電容器兩極板間的距離增大解析:當發(fā)電機轉速增加時,交變電流的頻率增大,容抗減小,電流表A的讀數(shù)增大,A項正確,B項錯誤;在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質時,電容器的電容減小,使電容器兩極板間距離增大時電容也減小,當電容減小時,容抗增大,對交變電流的阻礙作用增大,電流表A示數(shù)減小,C、D兩項均錯誤。答案:A5.夏天空調器正常工作時,制冷狀態(tài)與送風狀態(tài)交替運行。一空調器在不同工作狀態(tài)下電功率隨時間變更的關系如圖所示,此空調器運轉1h用電()A.1.0度 B.1.5度 C.2.0度 D.2.5度解析:由圖像知,電功率隨時間的變更周期為15min,前5min為0.5kW,后10min為2kW。設電功率的有效值為P,周期為T,據有效值定義有P1T3+P22T3=PT,將P1=0.5kW,P2=2kW代入得P=1.5kW。此空調1h用電W=Pt=答案:B6.如圖甲是小型溝通發(fā)電機的示意圖,兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場,A為溝通電流表。線圈繞垂直于磁場的水平軸OO'沿逆時針方向勻速轉動,從圖示位置起先計時,產生的交變電流隨時間變更的圖像如圖乙所示。以下推斷正確的是()A.電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉動的角速度為50πrad/sC.0.01s時線圈平面與磁場方向平行D.0.02s時電阻R中電流的方向自右向左解析:電流表的示數(shù)為交變電流的有效值10A,選項A正確;由ω=2πT可得,線圈轉動的角速度為ω=100πrad/s,選項B錯誤;0.01s時,電路中電流最大,故該時刻通過線圈的磁通量最小,即該時刻線圈平面與磁場平行,選項C正確;依據楞次定律可得,0.02s時電阻R答案:AC7.某小型發(fā)電機產生的交變電動勢為e=50sin100πtV。對此電動勢,下列表述正確的有()A.最大值是502V B.頻率是100HzC.有效值是252V D.周期是0.02s解析:交變電動勢e=Emsinωt或e=Emcosωt,其中Em為電動勢的最大值,ω為角速度,有效值E=Em2,周期T=2πω,頻率f=1T,由e=50sin100πtV知,Em=50V,E=502V=252V,T=2πω=2π100πs答案:CD8.如圖甲所示,將阻值為R=5Ω的電阻接到內阻不計的正弦式交變電源上,電流隨時間變更的規(guī)律如圖乙所示,電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小。對此,下列說法正確的是()A.電阻R兩端電壓變更規(guī)律的函數(shù)表達式為u=2.5sin200πtVB.電阻R消耗的電功率為1.25WC.如圖丙所示,若此交變電流由一矩形線框在勻強磁場中勻速轉動產生,當線圈的轉速提升一倍時,電流表的示數(shù)為1AD.這一交變電流與圖丁所示電流比較,其有效值之比為1解析:圖乙所示電流的最大值為Im=0.5A,周期為T=0.01s,其角速度為ω=2πT=200πrad/s,由歐姆定律得Um=ImR=2.5V。所以R兩端電壓的表達式為u=2.5sin200πtV,選項A正確。該電流的有效值為I=Im2,電阻R消耗的電功率為P=I2R,解得P=0.625W,B選項錯誤。A的示數(shù)為有效值,該交變電流由圖丙所示矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產生,當轉速提升一倍時,電動勢的最大值Em=nBSω為原來的2倍。電路中電流的有效值也是原來的2倍,為2×0.52A≠1A。選項C錯誤。圖乙中的正弦式交變電流的有效值為答案:AD二、填空題(本題共2小題,共16分。把答案填在題中的橫線上)9.(12分)一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變更的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內阻為5.0Ω,現(xiàn)外接一只電阻為95.0Ω的燈泡,如圖乙所示,則電壓表V的示數(shù)為,發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為,燈泡中的電流方向每秒鐘變更次。

解析:由題圖甲知Em=2202V,則電源電動勢有效值E=Em2=220V,I=ER+r=22095.0+5.0A=2.2A,V表示數(shù)亦即路端電壓有效值U=IR=2.2×95V=209V;由P燈=UI得:P燈=209×2.2W=459.8W,C錯;由Q=I2rt得:Qr=2.22×5×1J=24.2J;線框每轉一圈,電流方向變更答案:220V24.2J10010.(4分)n匝矩形線圈,面積為S,在磁感應強度為B的勻強磁場中,繞垂直于磁感線的軸,以角速度ω做勻速轉動,外電路閉合。若從線圈通過中性面時起先計時,則經過14個周期,外力做功為。(已知線圈與外電路總電阻為R解析:線圈產生感應電動勢的最大值為:Em=nBωS,有效值為E=Em2=22nBωS,線圈中電流的有效值為I=ER=2nBωS2R,電熱功率為P=I2R=n2答案:ω三、計算題(本題共3小題,共36分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計算的題,答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)11.(10分)如圖甲所示,一固定的矩形導體線圈水平放置,線圈的兩端接一只小燈泡,在線圈所在空間內存在著與線圈平面垂直的勻稱分布的磁場。已知線圈的匝數(shù)n=100匝,總電阻r=1.0Ω,所圍成矩形的面積S=0.040m2,小燈泡的電阻R=9.0Ω,磁感應強度隨時間按如圖乙所示的規(guī)律變更,線圈中產生的感應電動勢瞬時值的表達式為e=nBmS2πTcos2πTt,其中Bm為磁感應強度的最大值,T為磁場變更的周期,不計燈絲電阻隨溫度