20182019学年鲁科版高中物理选修32 第3章 交变电流 单元测试

2019-2019学年鲁科版高中物理选修3-2 第3章 交变电流 单元测试一、单选题1.如图所示，电路中完全相同的三只灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到200V50Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同。若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60Hz，则发生的现象是（）A.三灯亮度不变B.三灯均变亮C.a不变、b变亮、c变暗D.a不变、b变暗、c变亮2.下列四个电流的图象中，不属于交变电流的是（ ） A.B.C.D.3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（ ） A.穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大B.穿过线圈的磁通量为零，线圈中的感应电动势最大C.穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零D.穿过线圈的磁通量为零，线圈中的感应电动势等于零4.如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻可忽略不计的电感线圈，那么（ ）A.断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭B.合上S，B先亮，A逐渐变亮，最后A，B一样亮C.断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭D.合上S，A，B逐渐变亮，最后A，B一样亮5.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如右图所示。由图可知（）A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin25t(V)B.该交流电的频率为4 HzC.该交流电的电压的有效值为D.若将该交流电压加在阻值为R=100的电阻两端,则电阻消耗的功率为50 W6.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0，外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则（） A.交流电压表 V 的示数为220VB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.交流电压表 V 的指针会左右偏转D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J7.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴oo匀速转动，线圈平面位于如图（甲）所示的匀强磁场中。通过线圈内的磁通量随时间的变化规律如图（乙）所示。下列说法正确的是（）A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变C.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小二、多选题8.对交变电流通过电容器的正确理解是( ) A.交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体B.交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质C.交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D.交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)9.如图所示，变频交变电源的频率可在20Hz到20kHz之间调节，在某一频率时，A1、A2两只灯泡的炽热程度相同则下列说法中正确的是（ ）A.如果将频率增大，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强B.如果将频率增大，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱C.如果将频率减小，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强D.如果将频率减小，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱10.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形单匝线圈的周期为T，转轴 垂直于磁场方向，线圈电阻为2。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1A，那么（ ）A.任意时刻线圈中的感应电动势为 B.线圈电阻消耗的电功率为4WC.线圈中感应电流的有效值为2AD.任意时刻穿过线圈的磁通量为 三、填空题11.如图所示，开关接直流上灯泡的亮度_（填“大于”“小于”或“等于”）接到交流上灯泡亮度，说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同。电感对交变电流阻碍作用的大小，用_来表示，线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就_；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗_，电感有_的作用。 12.如图为交流发电机的工作原理图，经过0.05s线框从图示位置匀速转过90如图所示位置线框中的感应电流_（选填“最大”或“最小”），该发电机产生的 交流电的频率为_13.如图所示，一个边长L=10cm，匝数N=100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，磁感应强度B=0.50T，角速度=10 rad/s，外电路电阻R=4.0，线圈内阻r=1.0则线圈转动的周期_，感应电动势的最大值_；线圈由图中所示位置开始计时，感应电动势的瞬时表达式_四、解答题14.如图所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为，求线圈从图示位置转过180时间内的平均感应电动势。五、综合题15.如图所示，一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO在匀强磁场中转动，转速为n=120转/分，若已知边长l=20 cm，匝数N=20，磁感应强度B=0.2 T，求:（1）转动中的最大电动势及位置。 （2）从中性面开始计时的电动势瞬时值表达式。 （3）从图示位置转过90过程中的平均电动势。 答案解析部分一、单选题1.【答案】D 【解析】【分析】电容、电感对交变电流的影响，也就是容抗、感抗与交变电流的关系，。当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此c变亮，b变暗。又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故a灯亮度不变，所以选D。【点评】解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小。2.【答案】D 【解析】【解答】解：只要电流的大小和方向均随时间做周期性变化，则即为交流电，故ABC均为交流；C中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变；故D不是交流电；本题选不属于交变电流的，故选：D【分析】根据交流电的定义进行分析：交流电的大小和方向均随时间做周期性变化3.【答案】C 【解析】【解答】解：在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大；由于没有边切割磁感线，故线圈中的感应电动势为零；故选：C【分析】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次4.【答案】A 【解析】【解答】解：A、C、断开S，线圈中电流要减小，会产生自感电动势，故只能缓慢减小，小球与电灯A构成回路放电，故B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭，故A正确，C错误；B、D、开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，B灯逐渐增大，则A灯变暗，B灯变亮，故B错误，D错误故选：A【分析】线圈中电流发生变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化；分通电和断电两种情况分析5.【答案】D 【解析】【分析】由图可知，故，所以其表达式为，故AB错误，由图象可知交流电的最大值为100V，因此其有效值为：，所以R消耗的功率为：,C错误；D正确故选D。【点评】要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式。6.【答案】D 【解析】解答：A、由图象可知，交流电的最大值为220 V，则有效值为220V，电压表的示数为外电阻的电压，所以外电阻的电压为 ，所以电压表的示数为209V，所以A错误； B、根据图象可知交流电的周期为2102s，所以频率为50Hz，交流电在一个周期内变化两次，所以电路中的电流方向每秒钟改变100次，所以B错误；C、电交流电压表的读数指的是有效值，大小是不随时间变化的，所以C错误；D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=I2rt=（2.2）251J=24.2J，所以D正确故选：D分析：根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据功率的公式可以求得功率的大小，从而可求得结论7.【答案】C 【解析】【分析】由磁通量的图像可知：磁通量-时间图象斜率表示磁通量的变化率，其大小决定了感应电动势的大小当线圈的磁通量最大时，感应电动势为零，线圈经过中性面，电流方向发生改变。t1、t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率，此时感应电动势、感应电流为零，线圈中感应电流方向改变，AB错误， t2、t4时刻线圈中磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，C对D错。【点评】难度较小，感应电动势与磁通量的变化率有关，与磁通量、磁通量的变化量没有直接关系，当电流为零时方向发生变化。二、多选题8.【答案】C,D 【解析】【解答】电容器能让交变电流通过，实际上是通过充、放电来完成的，定向移动的电荷并没有从一极板到另一极板，但它的充、放电，就完成了交变电流通过的任务。故选CD【分析】本题考查电感和电容对交变电流的影响，难度不大。9.【答案】B,C 【解析】【解答】解：A、二个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，所以流过A1泡所在支路的电流变大，流过灯泡A2所在支路的电流变小故灯泡A1变亮，灯泡A2变暗，即A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱，故A错误，B正确；C、当交流电频率变小时，电感的感抗减小，电容的容抗增大，所以流过A1泡所在支路的电流变小，流过灯泡A2所在支路的电流变大故灯泡A1变暗，灯泡A2变亮，即A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强；故C正确，D错误故选：BC【分析】二个支路电压相同，当交流电频率变化时，会影响电感的感抗和电容的容抗，从而影响流过各个支路的电流10.【答案】A,B 【解析】【解答】A、从垂直中性面开始其瞬时表达式为 ，根据欧姆定律可知 ，解得 ，所以任意时刻线圈中的感应电动势为 ，A符合题意；B、线圈电阻消耗的电功率为 ，B符合题意；C、线圈中感应电流的有效值为 ，C不符合题意；D、由 可知 ，所以任意时刻穿过线圈的磁通量为 ，D不符合题意；故答案为：AB。【分析】本题考查交变电流的产生规律。线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动产生正弦交变电流，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，其瞬时表达式为 ；根据欧姆定律可知任何时刻感应电流以及感应电流的最大值、有效值，线圈电阻消耗的电功率等。三、填空题11.【答案】大于；感抗；越大；越大；通低频，通直流，阻高频 【解析】【解答】交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流的变化，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用。因此，感抗的产生是由线圈的自感现象引起的。直流电通过线圈时，电流的大小、方向都不变，线圈中不产生自感电动势，也就没有感抗，因此直流上灯泡的亮度大于交流电的亮度。感抗表示电感线圈对电流的阻碍作用，用“XL”表示，XL2fL。其中f是交流电的频率，L是线圈的自感系数。线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，感抗就越大，对交变电流的阻碍作用也就越大，因此电感有通低频，通直流，阻高频的作用。【分析】电感线圈有通直流阻交流的作用。12.【答案】最大；5Hz 【解析】【解答】图示位置，线圈平面与磁场方向平行时，线圈中的电流最大；经过0.05s线框从图示位置匀速转过90，周期为：T=0.054=0.2s因此交流电的频率为：；故答案为：最大，5Hz【分析】当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈中的电流为零，当线圈平面与磁场方向平行时，线圈中的电流最大；再由经过0.05s线框从图示位置匀速转过90，来确定周期，根据 ，求得频率13.【答案】0.2s；15.7V；e=15.7cos10t 【解析】【解答】根据公式： ，根据Em=NBS ， 可得感应电动势的最大值：Em=1000.50.10.110v=15.7（v）由于线框垂直于中性面开始计时，所以电动势瞬时值的表达式：e=15.7cos10t故答案为：0.2s，15.7V，e=15.7cos10t【分析】由周期和角速度关系可求得周期；根据Em=NBS求出最大值，再写出电动势和电流的瞬时表达式；四、解答题14.【答案】解:磁通量是没有方向的标量，但却有正负。如果我们规定磁感线从线圈的一侧穿入另一侧，穿出磁通量为正，那么从另一侧穿入这一侧穿出时，磁通量就为负了。设线圈转过180时，穿过它的磁通量BS那么图示位置时穿过它的磁通量BS由法拉第电磁感应定律得： n n nBS 【解析】【分析】平