2019高中物理第二章交变电流与发电机测评a（含解析） 6页

交变电流与发电机测评A(基础过关卷)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)1.某些国家照明电路使用的正弦式交变电流的频率为60Hz,电压是110V,它的电压瞬时值u随时间t变化的关系式是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.u=110sin60πtVB.u=110sin120πtVC.u=156sin60πtVD.u=156sin120πtV答案:D2.某交变电流电压为u=102sin314tV,则(　　)A.击穿电压为10V的电容器能直接接在此电源上B.把电磁打点计时器接在此电源上,打点周期为0.01sC.把额定电压为10V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡将被烧坏D.把额定电压为10V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡能正常发光答案:D3.如图所示电路中,已知交流电源电压u=200sin100πtV,电阻R=100Ω。则电流表和电压表的读数分别为(　　)A.1.41A,200VB.1.41A,141VC.2A,200VD.2A,141V答案:B4.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(　　)n　　　　　　　　　　　　　　　　A.(2πl2nB)2PB.2(πl2nB)2PC.(l2nB)22PD.(l2nB)2P解析:产生感应电动势的最大值为Emax=BLv=B·2πnl2,E有效=22Emax=2πnBl2,又因为P=E有效2R,则R=2(πl2nB)2P。答案:B5.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图所示),线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是(　　)解析:由题给条件可知,cd在t=0时由题图示位置开始做切割磁感线运动,但其速度方向与磁场方向的夹角在变化,e=Blv·cosθ(θ为线圈平面与B的夹角),则I=eR=BlvR·cosθ=Bl2ωR·cosθ,可知A、B错,又由楞次定律,可判断电流方向,则C对,D错。答案:C6.如图是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的(　　)A.周期是0.01snB.最大值是311VC.有效值是220VD.表达式为u=220sin100πtV解析:由波形图可知:周期T=0.02s,电压最大值Umax=311V,所以有效值U=Umax2=220V,表达式为u=Umaxsin2πTtV=311sin100πtV,故选项B、C正确,A、D错误。答案:BC7.在两平行金属板间加上如图中的电压,使原来静止在金属板中央的电子有可能做振动的电压图像是(设两板距离足够大)(　　)解析:图像A中的电压会使电子一直向着一个方向运动,图像D中的电压则会让电子先加速后匀速,再加速再匀速一直向着一个方向运动,图像B、C中的电压能让电子做往复运动。答案:BC8.如图所示,在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO'轴匀速转动,若要使线圈中的电流峰值减半,可行的方法是(　　)A.只将线圈的转速减半B.只将线圈的匝数减半C.只将匀强磁场的磁感应强度减半D.只将线圈的边长减半解析:由Imax=EmaxR,Emax=NBSω,ω=2πn,知A、C、D正确。答案:ACD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)n9.(8分)如图所示,线圈面积S=1.4×10-2m2,共20匝,总电阻为0.8Ω,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,线圈绕OO'轴以某一角速度匀速转动时,标有“24V　30W”的灯泡L正常发光,则线圈转动过程中产生的电动势最大值为　　　　V,线圈转动的角速度为　　　　rad/s。 解析:灯泡正常发光时两端电压为24V,流过的电流为I=PU=1.25A,因此电动势的有效值为E=U+Ir=24V+1.25×0.8V=25V,故最大值为Emax=252V,再由Emax=NBSω可得角速度ω=250rad/s。答案:252　25010.(8分)一交变电流电压的瞬时值表达式为u=2202sin314tV,则:(1)该交变电流电压的有效值为　　　　　V,频率为　　　　　Hz,周期为　　　　　s。 (2)将该交变电流的电压加在电阻R=20Ω的两端,通过电阻R的电流瞬时值表达式为i=　　　　　A。 解析:(1)由u=2202sin314tV及u=Emaxsinωt可知,Emax=2202V,E=Emax2=220V因ω=314rad,f=1T=ω2π=50HzT=0.02s。(2)由i=UR知,i=2202sin314t20A=112sin314tA。答案:(1)220　50　0.02(2)112sin314t三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(10分)10匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电动势e=102sin20πtV。求:(1)t=0时,线圈内磁通量Φ和磁通量变化率;(2)线圈从中性面开始转动180°过程中,感应电动势的平均值和最大值之比。解析:(1)t=0时,电动势的瞬时值为零,即磁通量的变化率为零,ΔΦΔt=0可见线圈在中性面位置,穿过线圈的磁通量最大值为Φmax,由Emax=NΦmaxω得Φmax=EmaxNω=10210×20πWb=2.25×10-2Wb。(2)线圈从中性面开始转动180°过程中,感应电动势的平均值为:E=NΔΦΔt=2NBS0.5T=2NBSωπEEmax=2NBSωπNBSω=2∶π。n答案:(1)2.25×10-2Wb　0　(2)2∶π12.(12分)如图所示,一个交流发电机线圈共50匝,ab=0.2m,bc=0.1m,总电阻r=10Ω,它在B=0.5T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以100转/秒的转速匀速转动。线圈外接R=40Ω的电阻,当线圈转过14周期时,求:(1)外电阻R上产生的焦耳热Q;(2)这段时间内通过外电阻R的电荷量。解析:(1)线圈转动的过程中产生的感应电动势的最大值为Emax=NBSω=50×0.5×0.2×0.1×200πV=314V有效值为E=Emax2≈222.1V在R上产生的焦耳热为Q=(ER+r)2Rt=1.94J。(2)求通过R上的电荷量要用平均值,根据法拉第电磁感应定律E=NΔΦΔt,I=ER+r,通过R上的电荷量为q=It,其中ΔΦ=BS,Δt=T4,上述方程解得q=0.01C。答案:(1)1.94J(2)0.01C13.(14分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈的匝数n=100,穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图甲所示,发电机线圈的电阻r=5Ω,外电路电阻R=95Ω,求串联在外电路中的交变电流表的读数。解析:根据交变电动势的最大值,Emax=nBSω,其中BS=1.0×10-2Wb,还可从图像中得T=3.14×10-2s,由ω=2πT=200rad/s代入最大值公式Emax=100×1.0×10-2×200V=200VE=Emax2=1002V则交流电流表的读数应为I=ER+r=2A=1.41A。n答案:1.41A