2019-2020年高中物理 第3章第2節(jié)交流電是怎樣產(chǎn)生的檢測(cè)試題 魯科版選修3-2.doc

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2019-2020年高中物理 第3章第2節(jié)交流電是怎樣產(chǎn)生的檢測(cè)試題 魯科版選修3-21.下列說(shuō)法不正確的是()A交流發(fā)電機(jī)是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B交流發(fā)電機(jī)是把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能的裝置C交流發(fā)電機(jī)中電樞和磁極不管誰(shuí)轉(zhuǎn)動(dòng)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)，就稱為轉(zhuǎn)子，只要不動(dòng)，就稱為定子D交流發(fā)電機(jī)利用的是電磁感應(yīng)原理解析：選B.交流發(fā)電機(jī)是利用線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象形成電流，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能交流發(fā)電機(jī)的內(nèi)部是由轉(zhuǎn)子和定子組成的，轉(zhuǎn)動(dòng)的為轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的為定子故選項(xiàng)A、C、D正確，B錯(cuò)誤2.(xx福鼎中學(xué)高二期末)一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示，由圖可以知道()A0.01 s時(shí)刻線圈處于中性面位置B該交流電流頻率為50 HzC該交流電流有效值為2 AD0.01 s時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零解析：選D.0.01 s時(shí)感應(yīng)電流最大，線圈與中性面垂直，穿過(guò)線圈的磁通量為零，A錯(cuò)誤，D正確頻率f Hz25 Hz，B錯(cuò)誤有效值I A4.54 A，C錯(cuò)誤3.實(shí)驗(yàn)室里的交流發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為如圖所示的模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個(gè)電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10 V已知R10 ，線圈電阻忽略不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是()A線圈位于圖中位置時(shí)，線圈中的瞬時(shí)電流為零B從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中電流瞬時(shí)值表達(dá)式為isin25t(A)C流過(guò)電阻R的電流每秒鐘方向改變50次D電阻R上的熱功率等于20 W解析：選C.通過(guò)以下表格對(duì)各項(xiàng)進(jìn)行逐一分析.選項(xiàng)分析過(guò)程結(jié)論A如題圖所示位置，磁通量變化最快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大B電壓有效值為10 V，最大值為10 V，電流的最大值Im A，從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)應(yīng)該為：isin50t(A)C頻率為25 Hz，每秒鐘電流方向改變50次D電壓有效值為10 V，R的功率為P10 W4.(2011高考天津卷)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則()At0.005 s時(shí)線框的磁通量變化率為零Bt0.01 s時(shí)線框平面與中性面重合C線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 VD線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 Hz解析：選B.由題圖乙可知該正弦交變電動(dòng)勢(shì)的電壓最大值為311 V，周期等于0.02 s，因此，根據(jù)正弦交變電動(dòng)勢(shì)的最大值與有效值之間的關(guān)系式U得知選項(xiàng)C錯(cuò)誤；又f，則頻率f50 Hz，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)t0.005 s時(shí)，en311 V，取得最大值，穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)t0.01 s時(shí)，交變電壓及電流方向發(fā)生改變，電壓值最小等于零，線框平面與中性面重合，選項(xiàng)B正確5.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0.1 T，所用矩形線圈的匝數(shù)N100，邊長(zhǎng)ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)線圈平面通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，求：(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式(2)由t0至t過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)值解析：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值eNBSsin t，由題可知Sabbc0.20.5 m20.1 m2，EmNBS1000.10.1100 V314 V，所以e314 sin100t V.(2)用EN計(jì)算t0至t過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)為：ENN，即ENBS，代入數(shù)值得E200 V.答案：(1)e314sin100t V(2)200 V一、選擇題1.(xx大慶高二期末)如圖是某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的圖象，根據(jù)圖象可以判定()A此交變電流的頻率為5 HzB該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為e12sin10t(V)C將標(biāo)有“12 V，3 W”的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)光D圖象上對(duì)應(yīng)的0.1 s時(shí)刻，發(fā)電機(jī)中的線圈剛好與中性面垂直解析：選A.由圖象知，交變電壓的最大值為Um12 V，周期T0.2 s，所以頻率f Hz5 Hz，角速度10 rad/s，瞬時(shí)值表達(dá)式e12sin10t V，A正確，B錯(cuò)誤電壓有效值U6 V12 V，所以燈泡不能正常發(fā)光，C錯(cuò)誤t0.1 s時(shí)，e0，線圈與中性面重合，D錯(cuò)誤2.一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)為e220sin(100t) V關(guān)于這個(gè)交變電流，下列說(shuō)法中正確的是()A交變電流的頻率為100 HzB電動(dòng)勢(shì)的有效值為220 VC電動(dòng)勢(shì)的峰值為311 VDt0時(shí)，線圈平面與中性面垂直解析：選C.因?yàn)?00，所以f50 Hz，A錯(cuò)誤，電動(dòng)勢(shì)的峰值為220 V約311 V，C正確電動(dòng)勢(shì)的有效值U V220 V，B錯(cuò)誤t0時(shí)，e0，線圈平面處于中性面，D錯(cuò)誤3.如圖所示，有一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中分別繞軸O1O1和中軸O2O2以同樣的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，那么此線圈在以O(shè)1O1和O2O2分別為軸旋轉(zhuǎn)到線圈平面與磁感線平行時(shí)，可產(chǎn)生的感應(yīng)電流之比為()A12B21C14 D11解析：選D.感應(yīng)電流I，而EBS，這與轉(zhuǎn)軸在何處無(wú)關(guān)因此，感應(yīng)電流之比為11.4.一個(gè)矩形線框的面積為S，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則()A線框產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nBSB線框產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為nBS/2C從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)周期，線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBSD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e2nBSsin2nt解析：選D.轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則角速度為2n，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值公式EmNBS可以知道，電動(dòng)勢(shì)的最大值為2nBS，有效值為最大值的，即為nBS，所以A、B錯(cuò)從線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為eBSsint2nBSsin2nt，D對(duì)由EN得平均電動(dòng)勢(shì)為4nBS，C錯(cuò)5.(xx徐州高二質(zhì)檢)電阻為1 的某矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，如圖中線a所示，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后該線圈中所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交變電流的說(shuō)法正確的是()A在圖中t0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速比為23C交流電a的電動(dòng)勢(shì)的有效值為5 VD交流電b的電動(dòng)勢(shì)的最大值為5 V解析：選C.t0時(shí)，磁通量都為最大，A錯(cuò)誤兩次周期之比TaTb0.40.623，所以轉(zhuǎn)速之比nanb32，B錯(cuò)誤由Ia及UaIaR得，Ua5 V，C正確由EmNBS可知，UamUbm32，所以Ubm V，D錯(cuò)誤6.如圖所示，一正方形線圈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，邊長(zhǎng)為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB穿過(guò)線圈的磁通量為0C線圈中的感應(yīng)電流為D穿過(guò)線圈磁通量的變化率為0解析：選BC.圖示位置，線圈平面與磁場(chǎng)平行，所以穿過(guò)線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，B正確、D錯(cuò)誤；此時(shí)由右手定則可知電流方向?yàn)閍dcba，A錯(cuò)誤；由峰值表達(dá)式EmnBSnBl2，所以Im，圖示位置感應(yīng)電流等于峰值，C正確7.一個(gè)匝數(shù)為10的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T.若把多用電表的選擇開(kāi)關(guān)撥至交流電壓擋，測(cè)得a、b兩點(diǎn)間的電壓為20 V，則可知從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)tT時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的變化率約為()A1.41 Wb/s B2.0 Wb/sC14.1 Wb/s D20.0 Wb/s解析：選B.電壓表示數(shù)為線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知20 V10，所以tT時(shí)，穿過(guò)線圈磁通量的變化率約為2.0 Wb/s，B對(duì)8.某臺(tái)家用柴油發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)能夠產(chǎn)生與我國(guó)照明電網(wǎng)相同的交變電流現(xiàn)在該發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障，轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速只能達(dá)到正常工作時(shí)的一半，則它產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象是()解析：選B.我國(guó)照明用電的周期為0.02 s，轉(zhuǎn)速減半，周期變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，角速度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，根據(jù)最大值公式EmnBS可知，Em變?yōu)樵瓉?lái)的一半，B對(duì)如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，正確的說(shuō)法是()A線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，指針左右擺動(dòng)一次B圖示位置為中性面，線圈中無(wú)感應(yīng)電流C圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bD線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量變化率為零解析：選AC.線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)電流改變方向，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，有兩次通過(guò)中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動(dòng)一次，故A正確線圈處于圖示位置時(shí)，ab邊向右運(yùn)動(dòng)，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍b，C正確線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大，也可以這樣認(rèn)為，線圈處于豎直位置時(shí)，磁通量為零，但磁通量的變化率最大，B、D錯(cuò)如圖所示，虛線OO的左邊存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，右邊沒(méi)有磁場(chǎng)單匝矩形線圈abcd的對(duì)稱軸恰與磁場(chǎng)右邊界重合，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，線圈沿圖示方向繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(即ab邊先向紙外、cd邊先向紙里轉(zhuǎn)動(dòng))，規(guī)定沿abcd方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下圖中能正確表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()解析：選B.0內(nèi)，ab一側(cè)的線框在磁場(chǎng)中繞OO轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流，由楞次定律得電流方向?yàn)閐cba且越來(lái)越大，內(nèi)，ab一側(cè)線框在磁場(chǎng)外，而dc一側(cè)線框又進(jìn)入磁場(chǎng)，產(chǎn)生交變電流，電流方向?yàn)閐cba且越來(lái)越小，以此類推，可知it圖象為B.二、非選擇題如圖所示為演示用的手搖發(fā)電機(jī)模型，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，線圈匝數(shù)n50，每匝線圈面積0.48 m2，轉(zhuǎn)速150 r/min，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)(1)寫出交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式；(2)畫(huà)出et圖線解析：(1)當(dāng)線圈平面經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則線圈在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)角度t，于是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值eEmsint，其中EmnBS.由題意知n50，B0.5 T， rad/s5 rad/s，S0.48 m2，EmnBS500.50.485 V188 V，所以e188sin5t(V)(2)根據(jù)交流電的方程畫(huà)圖線時(shí)，最大值是正弦圖線的峰值，由縱軸上的刻度值標(biāo)出，交流電的頻率與正弦圖線的周期相對(duì)應(yīng)，而周期由時(shí)間軸上的刻度值標(biāo)出，T2/0.4 s，et圖線如圖所示答案：(1)e188sin5t(V)(2)見(jiàn)解析圖(xx射陽(yáng)中學(xué)高二期末)一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻r2 ，與R8 的電阻串聯(lián)接在線圈上，如圖所示已知線圈面積為 m2，共100匝，線圈的電阻為2歐，線圈在B T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO以轉(zhuǎn)速n600 r/min勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在合上開(kāi)關(guān)S后電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)為100 V，求：(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)電路中的電流I的大小；(3)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率解析：(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmNBS200 V.(2)有效值為：E200 V設(shè)線圈的電阻為r，則電路中的電流為I10 A(3)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為PUII2r800 W.答案：(1)200 V(2)10 A(3)800 W