1、【学案导学设计】2014-2015学年高中物理 第2章 交变电流与发电机章末检测卷 沪科版选修3-2 (时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1如下图所示的四种随时间变化的电流图像，其中属于交变电流的是()答案D解析由图像可知，A、B、C选项电流的大小变化，但电流的方向一直没变，由交变电流、直流电的广义定义知该电流应为直流电D选项中电流大小和方向都改变，故为交变电流2图1甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分，下列说法错误的是()图1A图甲、图乙均表示交流电B图甲所示电压的瞬时值表达式为u20
2、sin (100t) VC图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V答案C解析根据交变电流定义，图甲、图乙均表示交流电，图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin (100t) V，选项A、B正确由有效值定义，0.020.04，解得题图乙所示电压的有效值为10 V，选项D正确，C错误3在如图2所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各电压表的示数将()图2AV1、V3增大，V2减小BV1不变，V2减小，V3增大CV1不变，V2增大，V3减小DV1、V2、V3都不变答案C解析电感线圈对交流电的阻碍作用随着频率的增大而增大，因此电压表V2示数增大，电容器对交流
3、电的阻碍作用随着频率的增大而减小，电压表V3减小，电压表V1不变，故选C.4在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图3甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则()图3At0.005 s时线框的磁通量变化率为零Bt0.01 s时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为311 VD线框产生的交变电动势频率为100 Hz答案B解析由题图乙可知，正弦交流电电压的最大值为311 V，周期T0.02 s，所以该交流电的有效值为U V220 V，频率f50 Hz，C、D错误；由题图乙知，t0.005 s时电动势最大，磁通量的变化率最大，A错误；t0.01 s时电动势为0，
4、磁通量变化率为0，但磁通量最大，线框处于中性面位置，B正确5某电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们只需要稳定的直流，下列设计的电路图中，能最大限度使电阻R2获得稳定直流的是()答案A6如图4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从中性面开始匀速转动，下列说法正确的是()图4A转过时，线框中的电流方向为abcdaB线框中感应电流的有效值为C从中性面开始转过的过程中，通过线框横截面的电荷量为D线框转一周的过程中，产生的热量为答案C解析由楞次定律和右手定则可知，转过时，线框中的电流方向为adc
5、ba，A错误；线框中感应电流的最大值为Imax，由于线框中的感应电流是正弦交流电，其电流有效值为I，B错误；由q可知，从中性面开始转过的过程中，通过线框横截面的电荷量为q，C正确；线框转一周的过程中，产生的热量等于感应电流做的功，因此QWI2R，D错误二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)7某小型发电机产生的交变电动势为e50sin (100t) V，对此电动势，下列表述正确的是()A最大值是50 V B频率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s答案CD解析考查交流电的最大值、瞬时值、有效值、周期、频率等基
6、本物理量，交变电动势瞬时值的表达式为eEmaxsin tnBSsin t50sin (100t) V，故交变电动势的最大值为50 V，有效值为E25 V，故A错，C对，由2f100 rad/s得频率是f50 Hz，周期T0.02 s，故B错，D对8一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图5所示，由图可知()图5A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin (25t) VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 VD若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W答案BD解析由图像可知正弦交流电的周期T0.04 s，则f25 Hz，2f50 rad/s，
7、所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin (50t) V，A不正确，B正确；该交流电的电压的有效值为 V50 V，则C不正确；若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为P W50 W，则D正确，所以正确答案为B、D.9如图6甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是 ()图6A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R
8、中电流的方向自右向左答案AC10如图7所示，发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁心之间的径向磁场中，两半边间的过渡区域宽度很小，可忽略不计线圈的总匝数为N、总电阻为r，每匝线圈的面积为S，线圈所在位置的磁感应强度大小为B.当线圈以角速度匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则发电机产生的感应电动势的有效值是()图7ANBS B.NBS CU D(1)U答案AD解析根据题述线圈处于磁铁和圆柱形铁心之间的径向磁场中，当线圈以角速度匀速转动时，产生的交变电流为矩形波，发电机产生的感应电动势的有效值是NBS，选项A正确，B错误由闭合电路欧姆定律，EU(1)U，选项C错误，D正确三
9、、填空题(本题共2小题，共8分)11. (4分)一交流电压随时间变化的图像如图8所示若将该电压加在10 F的电容器上，则电容器的耐压值应小于_ 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，电路中保险丝额定电流不能低于_ A.图8答案2000.14解析电容器的耐压值应小于交流电的最大值，即小于200 V；保险丝的额定电流为有效值，所以I A0.14 A.12(4分)有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于e110 V时则导电，低于e110 V时不导电，若把这个电子元件接到有效值为220 V、频率为50 Hz的正弦交流电的两端，则它在1 s内导电_
10、次，每个周期内的导电时间为_答案100 s解析由题意知，加在电子元件两端电压随时间变化的图像如图所示，表达式为u220sin t其中2f，f50 Hz，T0.02 s，得u220sin (100t) V把u110 V代入上述表达式得到t1 s，t2 s所以每个周期内的通电时间为t2(t2t1) s s由所画的ut图像知，一个周期内导电两次，所以1 s内导电的次数为n2100.四、计算题(本题共4小题，共48分)13(8分)一台微波炉说明书所列的部分技术参数如下表，请回答：型号WD800(MG5579MT)输入电源220 V,50 Hz输出功率800 W微波频率2 450 MHz输入功率1 25
11、0 W(1)这台微波炉使用的是哪一种电源？(2)这台微波炉输入电流的有效值是多大？输入电流的峰值是多大？答案(1)交流电源(2)5.68 A8.03 A解析(1)由表数据可知其是交流电源(2)输入电流有效值I A5.68 A输入电流的峰值ImaxI5.68 A8.03 A.14(10分)某电路两端交流电压uUmaxsin (100t) V，在t0.005 s时刻，电压u为10 V，求接在此电路两端的电压表示数如将阻值为R的电阻接在此交流电压上时功率为P，而改接在电压为U0的直流电压上时功率为P/2，求U0的值答案7.07 V5 V解析根据uUmaxsin (100t) V，代入t0.005 s
12、时的电压值，10Umaxsin (0.5) V得Umax10 V而电压表的示数指的是有效值故UUmax7.07 V由功率关系P和P得所求直流电压的值U0 U Umax5 V.15(12分)如图9所示，间距为l的光滑平行金属导轨，水平放置在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，右端接阻值为R的电阻一电阻为r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为vvmaxsin t.不计导轨电阻，求：图9(1)从t0到t时间内电阻R产生的热量；(2)从t0到t时间内外力F所做的功答案(1)(2)mv解析导体切割磁感线产生的电动势为eBlvBlvmaxsin tE
13、maxsin t可见它是一个正弦交变电流，所以其有效值为E电流的有效值为I(1)时间tT所以这段时间内产生的热量为QI2Rt.(2)t在四分之一周期内产生的热量为QI2(Rr)(Rr)由功能关系得：W外mvQW外mv.16(18分)如图10所示，线圈面积为0.05 m2，共100匝，线圈总电阻为1 ，与外电阻R9 相连当线圈在B T的匀强磁场中绕OO以转速n300 r/min匀速转动时，求：图10(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；(2)两电表、的示数；(3)线圈转过 s时，电动势的瞬时值；(4)线圈转过 s的过程中，通过电阻R的电荷量；(5)线圈匀速转一周外力做的功答
14、案(1)100sin (10t) V(2)5 A45 V(3)50 V(4) C(5)100 J解析(1)因为EmaxNBS，2n，其中n300 r/min5 r/s，代入数据可得10 rad/s，Emax100 V若从线圈处于中性面时开始计时，则eEmaxsin t，所以电动势的瞬时值表达式为e100sin (10t) V.(2)两电表的示数为交流电的有效值：I5 A，URIR45 V.(3)当线圈转过 s时，电动势的瞬时值e100sin(10) V50 V.(4)线圈转过t s的过程中，通过电阻R的电荷量为qttt，解得q C.(5)线圈匀速转动一周，外力做功与电流做功相等，计算电功时必须运用交流电的有效值，即WT100 J7
