高中物理魯科版2第三章交變電流單元測(cè)試 2023版章末綜合測(cè)評(píng)3

章末綜合測(cè)評(píng)(三)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共10個(gè)小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～10題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)1．下列說(shuō)法中不正確的是()A．交流發(fā)電機(jī)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(jī)是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问侥艿难b置C．交流發(fā)電機(jī)中電樞和磁極中不動(dòng)的叫定子，轉(zhuǎn)動(dòng)的叫轉(zhuǎn)子D．交流發(fā)電機(jī)利用的是電磁感應(yīng)原理【解析】發(fā)電機(jī)顯然是利用了磁場(chǎng)和導(dǎo)體相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)部分叫轉(zhuǎn)子，固定不動(dòng)的部分叫定子，A、C、D對(duì)，B錯(cuò)．【答案】B2．如圖1是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，圖甲到圖丁分別表示線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的四個(gè)位置，其中甲、丙中的線圈與磁場(chǎng)方向垂直，乙、丁中線圈與磁場(chǎng)方向平行，則在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中直流電流表有示數(shù)的位置是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002083】圖1A．甲、丙 B．乙、丁C．甲、乙 D．丙、丁【解析】線圈轉(zhuǎn)動(dòng)中感應(yīng)電流時(shí)刻在變化，位于中性面位置時(shí)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(shí)，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(shuō)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(cè)定的讀數(shù)值是交流電的瞬時(shí)值C．給定的交流數(shù)值，在沒(méi)有特別說(shuō)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(duì)于交變電流，在沒(méi)有特別說(shuō)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(cuò)誤，C正確．【答案】C4．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(hào)：05002084】圖2A．s時(shí)刻線圈處于中性面位置B．s時(shí)刻穿過(guò)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(shí)刻電流最大，電動(dòng)勢(shì)最大，處于與磁感線平行的位置，故A錯(cuò)，B對(duì)；Im＝6.28A，所以有效值I＝eq\f,\r(2))A≈4.44A，故C錯(cuò)；由題圖知T＝s，f＝eq\f(1,Hz＝25Hz，故D錯(cuò)．【答案】B5．三個(gè)相同的電阻，分別通過(guò)如圖3甲、乙、丙所示的交變電流，三個(gè)圖中的I0和周期T相同．下列說(shuō)法中正確的是()圖3A．在相同時(shí)間內(nèi)三個(gè)電阻發(fā)熱量相等B．在相同時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)．【答案】C6．在收音機(jī)線路中，經(jīng)天線接收下來(lái)的電信號(hào)既有高頻成分，又有低頻成分，經(jīng)放大后送到下一級(jí)，需要把低頻成分和高頻成分分開(kāi)，只讓低頻成分輸送到再下一級(jí)，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(gè)高頻扼流圈，D對(duì)．【答案】D7．一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)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(shí)，線圈平面恰好與中性面垂直C．當(dāng)t＝eq\f(1,200)s時(shí)，e有最大值D．該交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為220eq\r(2)V【解析】該交變電流的頻率是50Hz，A錯(cuò)誤；t＝0時(shí)線圈平面恰好與中性面重合，B錯(cuò)誤；當(dāng)t＝eq\f(1,200)s時(shí)，e＝220eq\r(2)V為最大值，C正確；該交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為220V，D錯(cuò)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(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，電阻為R.線框以豎直邊cd為轉(zhuǎn)動(dòng)軸、以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝BSωsinωtC．感應(yīng)電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝eq\f(BSω,\r(2)R)sinωtD．從圖示時(shí)刻到t＝eq\f(π,ω)過(guò)程中，線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(cuò)誤．圖示位置為中性面位置，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e＝BSωsinωt，B正確．感應(yīng)電流的瞬時(shí)值表達(dá)式i＝eq\f(BSω,R)sinωt，C錯(cuò)誤.0～eq\f(π,ω)過(guò)程中eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2BSω,π)，D錯(cuò)誤．【答案】ACD9.如圖6所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著OO′方向觀察，線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，ab邊的邊長(zhǎng)為l1，ad邊的邊長(zhǎng)為l2，線圈電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)()圖6【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002086】A．線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBl2ωC．穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)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?yàn)閍dcba，A錯(cuò)；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為最大值Em＝nBl1l2ω，此時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化率最大，B錯(cuò)，C對(duì)；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(duì)．【答案】CD10．如圖7甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)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(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C．R兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u＝10eq\r(2)cos100πtVD．通過(guò)R的電流i隨時(shí)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(xiàng)A正確；由題圖乙知t＝s時(shí)磁通量變化率最大，R兩端的電壓瞬時(shí)值最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；R兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u＝10eq\r(2)cos100πtV，通過(guò)R的電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律是i＝eq\f(u,R)＝eq\r(2)cos100πtA，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．【答案】AC二、非選擇題(本題共3小題，共40分．計(jì)算題要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位．)11．(10分)一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁感線的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，形成如圖8所示的交變電流的電動(dòng)勢(shì)圖象，試根據(jù)圖象求出：圖8(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；(2)該交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值；(3)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式．【解析】(1)由圖象可得線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)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(guò)燈泡的電流的最大值；(2)燈泡的實(shí)際功率；(3)每秒鐘電流方向改變的次數(shù)；(4)通過(guò)燈泡的電流i的瞬時(shí)值表達(dá)式.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(guò)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(shí)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(guò)燈泡的電流的瞬時(shí)值表達(dá)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(chǎng)．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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e＝nBmSeq\f(2π,T)coseq\f(2π,T)t，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場(chǎng)變化的周期．不計(jì)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(dòng)勢(shì)的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感強(qiáng)度變化的0～eq\f(T,4)的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)小燈泡的電荷量．【解析】(1)因?yàn)榫€圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變化的周期與磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)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(guò)小燈泡電