20交流电1181914568128THMK.doc

一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．(2010年高考广东理综卷)图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(　　)A．周期是 0.01 sB．最大值是 311 VC．有效值是 220 VD．表达式为 u＝220 sin 100πt(V)解析：由图象知，该交变电压的周期为 0.02 s，最大值为311 V，而有效值 U＝＝ V＝220 V，故A错，B、C正确．正弦交变电压的瞬时值表达式u＝Umsinωt＝311sint(V)＝311sin100πt(V)，故D选项错误．答案：BC2．图中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是(　　)A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的瞬时值表达式为U＝311sin 100πt (V)D．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的解析：因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向，因此两图均为交流电，A错；对于正弦交流电才有U有效＝，虽然两图的峰值相同，但图乙非正弦(余弦)交流电不适用上式有效值的求法，故B错；正弦交流电电压瞬时值的表达式为U＝Umsin ωt，由图象可知Um＝311 V，T＝2×10－2 s，可得ω＝＝100π，代入上式得U＝311sin 100πt (V)，故C对；由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流，它不会改变周期和频率，故D错．答案：C3.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路中有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除小灯泡外，其余部分的电阻不计，小灯泡的电阻应为(　　)A. B.C. D.解析：单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式交流电，则电动势的最大值Em＝Bl2ω＝2πnBl2，其有效值E＝＝，计算小灯泡的额定功率P要用其有效值，即P＝.R＝＝，故只有B选项正确．答案：B4．(2011年长沙模拟)一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为e＝10 sin20πt (V)，当该线圈与一阻值为8 Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是(　　)A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为0C．电阻的热功率为16 WD．用电压表测路端电压时读数为11.3 V解析：由表达式可知，t＝0时，电动势为零，而线圈平面位于中性面时，磁通量最大，感应电动势为零，故A对B错；电动势的有效值E＝10 V，电阻两端的电压U＝R＝8 V，D错；由P＝得P＝8 W，C错误．答案：A5.如图所示的电路中，A是熔断电流I0＝2 A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝220 sin 314t V．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于(　　)A．110 Ω B．110 ΩC．220 Ω D．220 Ω解析：该交变电流电动势的有效值为U＝ V＝220 V，故电阻的最小阻值Rmin＝＝ Ω＝110 Ω.答案：B6．(2011年中山模拟)如图甲所示，电阻R的阻值为50 Ω，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是(　　)A．电阻R的功率为200 WB．电流表示数为2 AC．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD．如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍解析：由图象可知，正弦交流电的有效值U＝ V＝100 V，由P＝得P＝ W＝200 W，A正确；由I＝得I＝2 A，B正确；周期T＝0.02 s，故ω＝＝314 rad/s，C错误；ω＝2πn，Em＝BSω，故当转速n增大1倍，Em增大1倍，电流表示数增大1倍，D正确．答案：ABD7．(2009年高考福建卷) 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 Ω，则外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则(　　)A．电压表的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J解析：电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值Em＝220 V，有效值E＝220 V，灯泡两端电压U＝＝209 V，A错；由图象知T＝0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错；灯泡的实际功率P＝＝ W＝459.8 W，C错；电流的有效值I＝＝2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Qr＝I2rt＝2.22×5×1 J＝24.2 J, D对．答案：D8.如图所示表示交变电流产生的过程，在磁感应强度为B的匀强磁场中一个匝数为N面积为S的矩形线圈，绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(　　)A．磁通量的变化量ΔΦ＝NBSB．平均感应电动势＝C．电阻R产生的焦耳热Q＝D．电阻R产生的焦耳热Q＝ωRπ解析：穿过某个面的磁通量与线圈匝数无关，线圈在题设的条件下，其磁通量的变化量ΔΦ＝BS，选项A错；线圈转过90°的时间Δt＝＝，所以平均电动势＝N＝N＝，选项B正确；线圈产生的感应电动势的有效值为E＝＝.回路中电流的有效值为I＝＝.所以，电阻R上产生的热量为Q＝I2Rt＝()2R＝.选项D正确，答案为B、D.答案：BD9．如图所示，面积均为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图所示的磁场中，(甲)图中是磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO′轴匀速转动，(乙)图中磁场变化规律为B＝B0cos 2πt/T，从图示位置开始计时，则(　　)A．两线圈的磁通量变化规律相同B．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C．经相同的时间t(t>T)，两线圈产生的热量相同D．从此时刻起，经T/4时间，流过两线圈横截面的电荷量相同解析：(甲)图中的磁通量变化规律为Φ甲＝B0Scos t，(乙)图中磁通量的变化规律为Φ乙＝B0Scos t.由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，达到最大值的时刻也相同，有效值E也相同，又因两线圈电阻相同，所以Q＝t也相同，经过时间，流过两线圈横截面的电荷量q＝I·也相同，故A、C、D三项正确．答案：ACD10．平行板间加如图所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，图中能定性描述粒子运动的速度图象的是(　　)解析：粒子的加速度a＝＝定值，故C、D均错；由图知，0～与～T内粒子加速度大小相等，方向相反，故粒子做单向直线运动，速度没有反向，故A对B错．答案：A二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．(2)线圈转过 s时，电动势的瞬时值多大？(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少？解析：(1)e＝Emaxsin ωt＝nBS×2πfsin 2πft＝100××0.05×2π×sin (2π×t) V＝50sin 10πt V.(2)当t＝ s时e＝50sin (10π×) V＝43.3 V.(3)电动势的有效值为E＝＝ V＝35.4 V电流表示数I＝＝ A＝3.54 A电压表示数U＝IR＝3.54×9 V＝31.86 V.答案：(1)e＝50sin 10πt V　(2)43.3 V(3)31.86 V,3.54 A12．(15分)图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100、电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图(乙)所示正弦规律变化．求：(1)交流发电机产生的电动势最大值；(2)电路中交流电压表的示数．解析：(1)交流发电机产生电动势的最大值Em＝nBSω而Φm＝BS，ω＝，所以Em＝由Φt图线可知：Φm＝2.0×10－2 Wb，T＝6.28×10－2 s所以Em＝200 V.(2)电动势的有效值E＝Em＝100 V由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为I＝＝ A交流电压表的示数为U＝IR＝90 V＝127 V.答案：(1)200 V(2)127 V。