20182019學年魯科版高中物理選修32 第3章 交變電流 單元測試

2019-2019學年魯科版高中物理選修3-2 第3章 交變電流 單元測試一、單選題1.如圖所示，電路中完全相同的三只燈泡a、b、c分別與電阻R、電感L、電容C串聯(lián)，然后再并聯(lián)到200V50Hz的交流電路上，三只燈泡亮度恰好相同。若保持交變電壓不變，將交變電流的頻率增大到60Hz，則發(fā)生的現(xiàn)象是（）A.三燈亮度不變B.三燈均變亮C.a不變、b變亮、c變暗D.a不變、b變暗、c變亮2.下列四個電流的圖象中，不屬于交變電流的是（ ） A.B.C.D.3.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當線圈通過中性面時，下列說法中正確的是（ ） A.穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應電動勢最大B.穿過線圈的磁通量為零，線圈中的感應電動勢最大C.穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應電動勢為零D.穿過線圈的磁通量為零，線圈中的感應電動勢等于零4.如圖所示，電路中A、B是規(guī)格相同的燈泡，L是電阻可忽略不計的電感線圈，那么（ ）A.斷開S，B立即熄滅，A閃亮一下后熄滅B.合上S，B先亮，A逐漸變亮，最后A，B一樣亮C.斷開S，A立即熄滅，B由亮變暗后熄滅D.合上S，A，B逐漸變亮，最后A，B一樣亮5.一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如右圖所示。由圖可知（）A.該交流電的電壓瞬時值的表達式為u=100sin25t(V)B.該交流電的頻率為4 HzC.該交流電的電壓的有效值為D.若將該交流電壓加在阻值為R=100的電阻兩端,則電阻消耗的功率為50 W6.一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0，外接一只電阻為95.0的燈泡，如圖乙所示，則（） A.交流電壓表 V 的示數(shù)為220VB.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.交流電壓表 V 的指針會左右偏轉(zhuǎn)D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J7.一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸oo勻速轉(zhuǎn)動，線圈平面位于如圖（甲）所示的勻強磁場中。通過線圈內(nèi)的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖（乙）所示。下列說法正確的是（）A.t1、t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大B.t2、t4時刻線圈中感應電流方向改變C.t1、t3時刻線圈中感應電流方向改變D.t2、t4時刻線圈中感應電動勢最小二、多選題8.對交變電流通過電容器的正確理解是( ) A.交變電流能夠使電容器極板間的絕緣介質(zhì)變成導體B.交變電流定向移動的電荷通過電容器兩板間的絕緣介質(zhì)C.交變電流能夠使電容器交替進行充電、放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流通過了電容器D.交變電流通過了電容器，實際上自由電荷并沒有通過電容器極板間的絕緣介質(zhì)(擊穿除外)9.如圖所示，變頻交變電源的頻率可在20Hz到20kHz之間調(diào)節(jié)，在某一頻率時，A1、A2兩只燈泡的熾熱程度相同則下列說法中正確的是（ ）A.如果將頻率增大，A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強B.如果將頻率增大，A1熾熱程度加強、A2熾熱程度減弱C.如果將頻率減小，A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強D.如果將頻率減小，A1熾熱程度加強、A2熾熱程度減弱10.如圖所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形單匝線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸 垂直于磁場方向，線圈電阻為2。從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60時的感應電流為1A，那么（ ）A.任意時刻線圈中的感應電動勢為 B.線圈電阻消耗的電功率為4WC.線圈中感應電流的有效值為2AD.任意時刻穿過線圈的磁通量為 三、填空題11.如圖所示，開關(guān)接直流上燈泡的亮度_（填“大于”“小于”或“等于”）接到交流上燈泡亮度，說明線圈對直流電和交變電流的阻礙作用不同。電感對交變電流阻礙作用的大小，用_來表示，線圈的自感系數(shù)越大，自感作用就越大，感抗就_；交變電流的頻率越高，電流變化越快，自感作用越大，感抗_，電感有_的作用。 12.如圖為交流發(fā)電機的工作原理圖，經(jīng)過0.05s線框從圖示位置勻速轉(zhuǎn)過90如圖所示位置線框中的感應電流_（選填“最大”或“最小”），該發(fā)電機產(chǎn)生的 交流電的頻率為_13.如圖所示，一個邊長L=10cm，匝數(shù)N=100匝的正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動，磁感應強度B=0.50T，角速度=10 rad/s，外電路電阻R=4.0，線圈內(nèi)阻r=1.0則線圈轉(zhuǎn)動的周期_，感應電動勢的最大值_；線圈由圖中所示位置開始計時，感應電動勢的瞬時表達式_四、解答題14.如圖所示，匝數(shù)為n，面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180時間內(nèi)的平均感應電動勢。五、綜合題15.如圖所示，一邊長為l的正方形線圈abcd繞對稱軸OO在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n=120轉(zhuǎn)/分，若已知邊長l=20 cm，匝數(shù)N=20，磁感應強度B=0.2 T，求:（1）轉(zhuǎn)動中的最大電動勢及位置。 （2）從中性面開始計時的電動勢瞬時值表達式。 （3）從圖示位置轉(zhuǎn)過90過程中的平均電動勢。 答案解析部分一、單選題1.【答案】D 【解析】【分析】電容、電感對交變電流的影響，也就是容抗、感抗與交變電流的關(guān)系，。當交變電流的頻率變大時，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小，因此c變亮，b變暗。又因為電阻在直流和交流電路中起相同的作用，故a燈亮度不變，所以選D。【點評】解決本題的關(guān)鍵知道電感器對電流的變化有阻礙作用，當電流增大時，會阻礙電流的增大，當電流減小時，會阻礙其減小。2.【答案】D 【解析】【解答】解：只要電流的大小和方向均隨時間做周期性變化，則即為交流電，故ABC均為交流；C中電流大小雖然在周期性變化，但方向不變；故D不是交流電；本題選不屬于交變電流的，故選：D【分析】根據(jù)交流電的定義進行分析：交流電的大小和方向均隨時間做周期性變化3.【答案】C 【解析】【解答】解：在中性面時，線圈與磁場垂直，磁通量最大；由于沒有邊切割磁感線，故線圈中的感應電動勢為零；故選：C【分析】矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生正弦式電流在中性面時，線圈與磁場垂直，磁通量最大，感應電動勢為零線圈每通過中性面一次，電流方向改變一次4.【答案】A 【解析】【解答】解：A、C、斷開S，線圈中電流要減小，會產(chǎn)生自感電動勢，故只能緩慢減小，小球與電燈A構(gòu)成回路放電，故B立即熄滅，A閃亮一下后熄滅，故A正確，C錯誤；B、D、開關(guān)S閉合的瞬間，兩燈同時獲得電壓，所以A、B同時發(fā)光由于線圈的電阻可以忽略，燈A逐漸被短路，流過A燈的電流逐漸減小，B燈逐漸增大，則A燈變暗，B燈變亮，故B錯誤，D錯誤故選：A【分析】線圈中電流發(fā)生變化時，會產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的變化；分通電和斷電兩種情況分析5.【答案】D 【解析】【分析】由圖可知，故，所以其表達式為，故AB錯誤，由圖象可知交流電的最大值為100V，因此其有效值為：，所以R消耗的功率為：,C錯誤；D正確故選D?！军c評】要根據(jù)交流電圖象正確求解最大值、有效值、周期、頻率、角速度等物理量，同時正確書寫交流電的表達式。6.【答案】D 【解析】解答：A、由圖象可知，交流電的最大值為220 V，則有效值為220V，電壓表的示數(shù)為外電阻的電壓，所以外電阻的電壓為 ，所以電壓表的示數(shù)為209V，所以A錯誤； B、根據(jù)圖象可知交流電的周期為2102s，所以頻率為50Hz，交流電在一個周期內(nèi)變化兩次，所以電路中的電流方向每秒鐘改變100次，所以B錯誤；C、電交流電壓表的讀數(shù)指的是有效值，大小是不隨時間變化的，所以C錯誤；D、發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2rt=（2.2）251J=24.2J，所以D正確故選：D分析：根據(jù)圖象可以求得輸出電壓的有效值、周期和頻率等，再根據(jù)功率的公式可以求得功率的大小，從而可求得結(jié)論7.【答案】C 【解析】【分析】由磁通量的圖像可知：磁通量-時間圖象斜率表示磁通量的變化率，其大小決定了感應電動勢的大小當線圈的磁通量最大時，感應電動勢為零，線圈經(jīng)過中性面，電流方向發(fā)生改變。t1、t3時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大，磁通量變化率，此時感應電動勢、感應電流為零，線圈中感應電流方向改變，AB錯誤， t2、t4時刻線圈中磁通量為零，磁通量的變化率最大，即感應電動勢最大，C對D錯。【點評】難度較小，感應電動勢與磁通量的變化率有關(guān)，與磁通量、磁通量的變化量沒有直接關(guān)系，當電流為零時方向發(fā)生變化。二、多選題8.【答案】C,D 【解析】【解答】電容器能讓交變電流通過，實際上是通過充、放電來完成的，定向移動的電荷并沒有從一極板到另一極板，但它的充、放電，就完成了交變電流通過的任務。故選CD【分析】本題考查電感和電容對交變電流的影響，難度不大。9.【答案】B,C 【解析】【解答】解：A、二個支路電壓相同，當交流電頻率變大時，電感的感抗增大，電容的容抗減小，所以流過A1泡所在支路的電流變大，流過燈泡A2所在支路的電流變小故燈泡A1變亮，燈泡A2變暗，即A1熾熱程度加強、A2熾熱程度減弱，故A錯誤，B正確；C、當交流電頻率變小時，電感的感抗減小，電容的容抗增大，所以流過A1泡所在支路的電流變小，流過燈泡A2所在支路的電流變大故燈泡A1變暗，燈泡A2變亮，即A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強；故C正確，D錯誤故選：BC【分析】二個支路電壓相同，當交流電頻率變化時，會影響電感的感抗和電容的容抗，從而影響流過各個支路的電流10.【答案】A,B 【解析】【解答】A、從垂直中性面開始其瞬時表達式為 ，根據(jù)歐姆定律可知 ，解得 ，所以任意時刻線圈中的感應電動勢為 ，A符合題意；B、線圈電阻消耗的電功率為 ，B符合題意；C、線圈中感應電流的有效值為 ，C不符合題意；D、由 可知 ，所以任意時刻穿過線圈的磁通量為 ，D不符合題意；故答案為：AB?！痉治觥勘绢}考查交變電流的產(chǎn)生規(guī)律。線圈在勻強磁場中繞垂直磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交變電流，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，其瞬時表達式為 ；根據(jù)歐姆定律可知任何時刻感應電流以及感應電流的最大值、有效值，線圈電阻消耗的電功率等。三、填空題11.【答案】大于；感抗；越大；越大；通低頻，通直流，阻高頻 【解析】【解答】交變電流通過線圈時，由于電流時刻都在變化，所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生，而自感電動勢總是要阻礙電流的變化，這就是線圈的電感對交變電流的阻礙作用。因此，感抗的產(chǎn)生是由線圈的自感現(xiàn)象引起的。直流電通過線圈時，電流的大小、方向都不變，線圈中不產(chǎn)生自感電動勢，也就沒有感抗，因此直流上燈泡的亮度大于交流電的亮度。感抗表示電感線圈對電流的阻礙作用，用“XL”表示，XL2fL。其中f是交流電的頻率，L是線圈的自感系數(shù)。線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，產(chǎn)生的自感電動勢就越大，感抗就越大，對交變電流的阻礙作用也就越大，因此電感有通低頻，通直流，阻高頻的作用。【分析】電感線圈有通直流阻交流的作用。12.【答案】最大；5Hz 【解析】【解答】圖示位置，線圈平面與磁場方向平行時，線圈中的電流最大；經(jīng)過0.05s線框從圖示位置勻速轉(zhuǎn)過90，周期為：T=0.054=0.2s因此交流電的頻率為：；故答案為：最大，5Hz【分析】當線圈平面與磁場方向垂直時，線圈中的電流為零，當線圈平面與磁場方向平行時，線圈中的電流最大；再由經(jīng)過0.05s線框從圖示位置勻速轉(zhuǎn)過90，來確定周期，根據(jù) ，求得頻率13.【答案】0.2s；15.7V；e=15.7cos10t 【解析】【解答】根據(jù)公式： ，根據(jù)Em=NBS ， 可得感應電動勢的最大值：Em=1000.50.10.110v=15.7（v）由于線框垂直于中性面開始計時，所以電動勢瞬時值的表達式：e=15.7cos10t故答案為：0.2s，15.7V，e=15.7cos10t【分析】由周期和角速度關(guān)系可求得周期；根據(jù)Em=NBS求出最大值，再寫出電動勢和電流的瞬時表達式；四、解答題14.【答案】解:磁通量是沒有方向的標量，但卻有正負。如果我們規(guī)定磁感線從線圈的一側(cè)穿入另一側(cè)，穿出磁通量為正，那么從另一側(cè)穿入這一側(cè)穿出時，磁通量就為負了。設線圈轉(zhuǎn)過180時，穿過它的磁通量BS那么圖示位置時穿過它的磁通量BS由法拉第電磁感應定律得： n n nBS 【解析】【分析】平