高中物理 階段驗收評估（三）交變電流 魯科版選修3-2

1、階段驗收評估（三） 交變電流(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分，第15題只有一項符合題目要求，第68題有多項符合題目要求，全都選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1小型手搖發(fā)電機線圈共N匝，每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場視為勻強磁場，方向垂直于線圈中心軸OO，線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動，如圖1所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0，不計線圈電阻，則發(fā)電機輸出電壓()圖1A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0解析：選D發(fā)電機輸出電壓峰值是2Ne0，A、B錯誤；有效值是2Ne0Ne0，C錯誤，D正

2、確。2在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖2甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如乙所示，則()圖2At0.005 s時線框的磁通量變化率為零Bt0.01 s時線框平面與中性面重合C線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 VD線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz解析：選Bt 0.005 s 時感應(yīng)電動勢最大，線框的磁通量變化率也最大，A錯誤。t 0.01 s 時感應(yīng)電動勢為零，穿過線框磁通量最大，線框平面與中性面重合，B正確。感應(yīng)電動勢的最大值為 311 V，有效值則為 V，C 錯誤。所產(chǎn)生電動勢的周期為 0.02 s，頻率等于周期的倒數(shù)，為50 Hz，D錯誤。3三個相同的電

3、阻，分別通過如圖3甲、乙、丙所示的交變電流，三個圖中的I0和周期T相同。下列說法中正確的是()圖3A在相同時間內(nèi)三個電阻發(fā)熱量相等B在相同時間內(nèi)，甲、乙發(fā)熱量相等，是丙發(fā)熱量的2倍C在相同時間內(nèi)，甲、丙發(fā)熱量相等，是乙發(fā)熱量的D在相同時間內(nèi)，乙發(fā)熱量最大，甲次之，丙的發(fā)熱量最小解析：選C甲圖像電流的有效值為I0，乙圖像電流的有效值為I0，丙圖像根據(jù)電流有效值的定義有：I02RI2RT，解得電流有效值II0，根據(jù)焦耳定律相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比等于電流有效值的平方比，Q1Q2Q3121，C對。4在勻強磁場中，一電阻為R的單匝矩形金屬線框繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖4所示，某時刻線框平面與磁感

4、線垂直，穿過線框的磁通量為。當(dāng)線框再轉(zhuǎn)過60時，回路電流瞬時值為I，則線框轉(zhuǎn)動的周期是()圖4A. B.C. D.解析：選D由題意可知Em，瞬時值eEmsint，故isin t，當(dāng)t60時，iI，解得T，選項D正確。5一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交流電的圖像如圖5所示，由圖可以知道()圖5A0.01 s時刻線圈處于中性面位置B該交變電流有效值為0.2 AC0.01 s時刻穿過線圈的磁通量為零D將該交變電流頻率增大時，則接入電路中的電感線圈的感抗和電容器的容抗都增大解析：選C由題圖可知0.01 s時刻，感應(yīng)電流最大，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，線圈與磁感線平行，即與中性面垂直，穿過線圈的磁

5、通量為零，A錯，C對。由正弦交變電流有效值與最大值的關(guān)系得I A4.45 A，B錯。該交變電流頻率增大時，電感線圈的感抗增大，電容器的容抗減小，D錯。6矩形線圈的匝數(shù)為50，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖6所示，下列結(jié)論正確的是()圖6A在t0.1 s和t0.3 s時，電動勢最大B在t0.2 s和t0.4 s時，電動勢改變方向C電動勢的最大值是157 VD在t0.4 s時，磁通量的變化率最大，其值為3.14 Wb/s解析：選CD在t0.1 s和t0.3 s時，最大，但磁通量的變化率為0，故電動勢為0，選項A錯誤；在t0.2 s和t0.4 s時，0，

6、磁通量的變化率最大，電動勢的方向不變，選項B錯誤；根據(jù)得5 rad/s，根據(jù)EmNm得Em157 V，選項C正確；在t0.4 s時，磁通量為0，磁通量的變化率最大，m m，其值為3.14 Wb/s，選項D正確。7.如圖7所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2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(yīng)電流為1 A。那么()圖7A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e4costD任意時刻穿過線圈的磁通量為sint解析：選AC線圈轉(zhuǎn)動角速度，從線圈平面與磁場方向平行開始計時，當(dāng)轉(zhuǎn)過6

7、0時，電流的瞬時值表達式為iIm cos 601 AIm2 A，正弦式交變電流有效值I A，B項錯；線圈消耗的電功率PI2R4 W，A項正確；由歐姆定律可知，感應(yīng)電動勢最大值EmImR4 V，所以瞬時值表達式為e4 cost，C項正確；通過線圈的磁通量msin tmsint，由感應(yīng)電動勢的最大值EmBSmm，解兩式得：sintsint，D項錯。8.如圖8所示，邊長為L0.2 m的正方形線圈abcd，其匝數(shù)為n10匝，總電阻為r2 ，外電路的電阻為R8 ，ab的中點和cd的中點的連線OO恰好位于勻強磁場的邊界線上，磁場的磁感應(yīng)強度B1 T，若線圈從圖示位置開始，以角速度2 rad/s繞OO軸勻速

8、轉(zhuǎn)動，則以下判斷中正確的是()圖8A在ts時刻，磁場穿過線圈的磁通量為零，但此時磁通量隨時間變化最快B閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式e0.8sin 2t VC從t0時刻到ts時刻，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q3.2104 JD從t0時刻到ts時刻，通過R的電荷量q0.02 C解析：選AD線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，EmnBS0.4 V，選項B錯誤；當(dāng)ts時，線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量為零，磁通量隨時間變化最快，選項A正確；QRI2Rt2Rt1.6103 J，選項C錯誤；qn0.02 C，選項D正確。二、計算題(共3小題，共52分。解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注

9、明單位)9(16分)如圖9甲所示，AB間為交流電源，電壓u311sin 100t V，經(jīng)過某“過濾”裝置P后將圖乙所示正弦交流電濾去一半，得到如圖丙所示的交流電，求：圖9(1)CD間接打點計時器時打點周期為多大？(2)CD間接有“220 V,40 W”燈泡時其發(fā)光功率為多大？(3)CD間能否連接“220 V,20 F”的電容器？解析：(1)過濾前交流電的周期T0.02 s。過濾前打點計時器每經(jīng)0.02 s打一次點。過濾后電流變化周期還是0.02 s。所以打點計時器的打點周期不變，仍為0.02 s。(2)設(shè)題圖丙所示交流電的有效值為U，有TUUm V。由P知，得此時小燈泡的功率P20 W。(3)

10、過濾后，電壓的最大值不變，大小為311 V，電容器的電壓“220 V”是擊穿電壓，所以不能直接連接在CD間。答案：(1)0.02 s(2)20 W(3)不能10(16分)如圖10所示，一個矩形線圈abcd放置在磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場中，磁場只分布在bc的左側(cè)，線圈以bc為軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動的角速度為，圖中ad邊正垂直于紙面向外轉(zhuǎn)動，外部電路中有一個負(fù)載電阻，阻值為R，A是一個理想電流表，電路中其他電阻不計，已知abL1，bcL2。求：圖10(1)以abcd為電流的正方向，從圖示位置開始計時，畫出線圈中產(chǎn)生的電流隨時間變化的圖像。(2)從圖示位置(此時線圈平面與磁感線垂直)起轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，負(fù)載

11、電阻R上產(chǎn)生的熱量。(3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，通過負(fù)載電阻R上的電荷量。解析：(1)如圖所示(2)線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流，線圈中產(chǎn)生的電動勢的最大值為EmBL1L2，所以電流的最大值為Im。負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量QI2Rt(Im)2Rt。(3)通過負(fù)載電阻R上的電荷量qtt。答案：(1)見解析圖(2)(3)11(20分)如圖11所示，N50匝的矩形線圈abcd，邊長ab20 cm，ad25 cm，放在磁感應(yīng)強度B0.4 T的勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO軸以n3 000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，線圈電阻r1 ，外電路電阻R9 ，t0時，線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里。圖11(1)求t0時感應(yīng)電流的方向；(2)寫出線圈感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式；(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功多大？(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過90過程中流過電阻R的電荷量是多少？解析：(1)線圈感應(yīng)電流方向為adcb。(2)線圈的角速度2n100 rad/s。設(shè)ab邊在t0時刻速度為vab，此時感應(yīng)電動勢最大，其大小為Em2NB vabNB500.40.200.25