第二章 交变电流与发电机 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷(二)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共计48分.18题为单选题，912题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1.某交变电流电压的瞬时值表达式为u6sin 314t(V)，则()A.用此交变电流作为打点计时器的电源时，打点周期为2 sB.把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光C.把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡将被烧毁D.耐压6 V的电容器可以直接接在此电源上答案B解析由表达式可知电压的最大值是6 V，角速度是314 rad/s，所以电压的有效值是6 V，周期是0.02 s，所以B正确

2、，A、C、D错误.2.(2017榆林高二下检测)如图1甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是()图1A.乙图中t3时刻对应甲图中的C图B.乙图中0t1时间段对应甲图中A至B图的过程C.若乙图中t4等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D.若乙图中t2等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz答案B解析题图乙中t3时刻，感应电流最大，则磁通量的变化率最大，而磁通量最小，C图的磁通量最大，故A错误；题图甲中产生的是正弦式交变电流，显然题图甲中A至B的过程中，感应电流为正

3、且大小在增大，故B正确；若题图乙中t4等于0.02 s，则周期为0.02 s，则交流电的频率为50 Hz，而一个周期内电流方向改变两次，所以1 s内电流的方向改变了100次，故C错误；若t2为0.02 s，则周期为0.04 s，交流电的频率为25 Hz，故D错误. 3.图2甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压的图像是正弦函数的一部分，下列说法错误的是()图2A.图甲、图乙均表示交流电B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin (100t) VC.图乙所示电压的有效值为10 VD.图乙所示电压的有效值为10 V答案C解析根据交变电流定义，题图甲、乙均表

4、示交流电，题图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin (100t) V，选项A、B正确.由有效值定义，0.02 s0.04 s，解得题图乙所示电压的有效值为10 V，选项D正确，C错误.4.在如图3所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各电压表的示数将()图3A.V1、V3增大，V2减小B.V1不变，V2减小，V3增大C.V1不变，V2增大，V3减小D.V1、V2、V3都不变答案C解析电感线圈对交流电的阻碍作用随着频率的增大而增大，因此电压表V2示数增大，电容器对交流电的阻碍作用随着频率的增大而减小，电压表V3示数减小，电压表V1示数不变，故选C.5.(2018赣州市瑞金

5、三中高二下期中)矩形线圈匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图4所示，则()图4A.感应电动势的最大值是157 VB.在t0.1 s和t0.3 s时，感应电动势最大C.在t0.1 s和t0.3 s时，线圈与中性面垂直D.t0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为157 Wb/s答案A解析由题图得m0.2 Wb、T0.4 s，据EmnBSnm，可得Em500.2 V157 V，A项正确；在t0.1 s和t0.3 s时，线圈中磁通量最大，线圈处于中性面位置，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，B、C项错误；t0.4 s时，线圈中磁通量为零，此时刻磁

6、通量的变化率最大，且此时刻3.14 Wb/s，D项错误.6.(2018玉溪市高二下期末)交流发电机线圈电阻r1 ，用电器电阻R9 ，电压表示数为9 V，如图5所示，那么该交流发电机()图5A.电动势的峰值为10 VB.电动势的有效值为9 VC.交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 VD.交流发电机线圈自中性面转过90的过程中的平均感应电动势为 V答案D解析电压表示数等于路端电压，电路中的电流为I A1 A，所以电动势的有效值为：EI(Rr)1(91) V10 V，所以电动势的最大值为EmE10 V，A、B错误；线圈通过中性面时最大，但0，故e0，C错误；线圈从中性面转过90的过程中，

7、BS，t，所以n，由于EmnBS，所以 V，D正确.7.如图6所示，线框匝数为N、面积为S，以角速度绕垂直磁感应强度为B的匀强磁场的轴匀速转动.线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D.二极管D具有单向导电性，且正向电阻为零，反向电阻无穷大.下列说法正确的是()图6A.图示位置电流最大B.R两端电压的有效值UNBSC.交流电流表的示数INBSD.一个周期内通过R的电荷量q答案C解析由题图可知，题图所示位置通过R的电流为零，R两端电压的瞬时值如图所示表示.设电压的有效值为U，在一个周期内有：T，解得：UNBS，电流的有效值I，在一个周期内，只有半周期的时间有电流通过R，故：

8、qN，故选C.8.如图7所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界).则线框内产生的感应电流的有效值为()图7A. B. C. D.答案D解析扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径L，各点的平均速度v，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定义有：E，I2RT，可得I，故D正确，A、B、C错误.9.(2019辽宁省六校协作体高二上联考)图8甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示.发电机线圈的

9、内电阻r2 ，外接灯泡的电阻为10 .则()图8A.在t0.01 s时刻，穿过线圈的磁通量最大B.电压表的示数为6 VC.灯泡消耗的电功率为2.5 WD.线圈转动产生电动势的表达式e60sin 50t (V)答案AC解析在t0.01 s的时刻，电动势为0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，A正确；电动势的最大值为Em6 V，周期为0.02 s，则瞬时电动势的表达式为eEmsin (t)6sin 100t (V)；电压表的示数为交流电的有效值，并且测量外电路电压，故URR5 V，B、D错误；灯泡消耗的功率P W2.5 W，C正确.10.(2018宿迁市高二下学期期末)如图9所示，单匝线圈a

10、bcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边以角速度匀速转动，其线圈中感应电动势的最大值为Em，闭合回路中两只灯泡均能正常发光.则()图9A.从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为eEmsin tB.增大线圈转动角速度时，感应电动势的最大值Em不变C.增大电容器C两极板间的正对面积时，灯泡A1变暗D.抽去电感器L的铁心时，灯泡A2变亮答案AD解析题图位置即中性面，所以感应电动势的瞬时值表达式为eEmsin t，A正确；感应电动势的最大值EmBS，增大线圈转动角速度时，感应电动势的最大值Em将增大，B错误；增大电容器C两极板间的正对面积时，电容增大，容抗减小，灯泡A1变亮，C错误；抽去电感器L

11、的铁心时，自感系数减小，感抗减小，灯泡A2变亮，D正确.11.如图10所示，在匀强磁场中匀速转动的圆形线圈周期为T，匝数为10匝，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 ，从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，线圈转过30时的电流瞬时值为1 A，下列说法中正确的是()图10A.线圈中电流的最大值为 AB.线圈消耗的电功率为4 WC.任意时刻线圈中的感应电流为i2sin (t)AD.任意时刻线圈中的感应电流为i2cos (t)A答案BC解析从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，感应电动势的表达式为eEmsin t，则感应电流isin t，由题给条件有：1 A，解得Em4 V，则Im2 A，I有效

12、A，线圈消耗的电功率PIR4 W，选项A错误，选项B正确.iImsin t2sin (t)A，故选项C正确，D错误.12.如图11所示，发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁心之间的径向磁场中，两半边间的过渡区域宽度很小，可忽略不计.线圈的总匝数为N、总电阻为r，每匝线圈的面积为S，线圈所在位置的磁感应强度大小为B.当线圈以角速度匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则发电机产生的感应电动势的有效值是()图11A.NBS B.NBS C.U D.(1)U答案AD解析根据题述线圈处于磁铁和圆柱形铁心之间的径向磁场中，当线圈以角速度匀速转动时，产生的交变电流为矩形波，发电机产生

13、的感应电动势的有效值是NBS，选项A正确，B错误.由闭合电路欧姆定律，EU(1)U，选项C错误，D正确.二、非选择题(本题共6小题，共计52分)13.(4分)一交流电压随时间变化的图像如图12所示.若将该电压加在10 F的电容器上，则电容器的耐压值应大于_ V；若将该电压加在一阻值为1 k的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝额定电流不能低于_ A.图12答案2000.14(每空2分)解析电容器的耐压值应大于交流电的最大值，即大于200 V；保险丝的额定电流为有效值，所以I A0.14 A.14.(4分)有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于e110 V时

14、则导电，低于e110 V时不导电，若把这个电子元件接到有效值为220 V、频率为50 Hz的正弦交流电的两端，则它在1 s内导电_次，每个周期内的导电时间为_.答案100 s(每空2分)解析由题意知，加在电子元件两端电压随时间变化的图像如图所示，2f，f50 Hz，T0.02 s，得u220sin (100t) V把u110 V代入上述表达式得到t1 s，t2 s所以每个周期内的通电时间为t2(t2t1) s s由所画的ut图像知，一个周期内导电两次，所以1 s内导电的次数为n2100.15.(8分)一台微波炉说明书所列的部分技术参数如下表，请回答：型号WD800(MG5579MT)输入电源2

15、20 V,50 Hz输出功率800 W微波频率2 450 MHz输入功率1 250 W(1)这台微波炉使用的是哪一种电源？(2)这台微波炉输入电流的有效值是多大？输入电流的最大值是多大？答案(1)交流电源(2)5.68 A8.03 A解析(1)由表中数据可知其使用的是交流电源.(2分)(2)输入电流有效值I A5.68 A(3分)输入电流的最大值ImaxI5.68 A8.03 A.(3分)16.(10分)如图13所示，“”形框置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，“”形框的三条边的长度均为L，电阻均为r，a、b两端连接阻值为R的电阻.“”形框绕垂直磁场的轴ab以角速度逆时针(从

16、上往下看)匀速转动，t0时刻经过图示位置(框与磁场垂直).规定回路中adcb方向为电流的正方向，导线电阻不计，求：图13(1)通过电阻R的感应电流的表达式；(2)当t时，通过电阻R的感应电流的大小和方向.答案(1)isin t(2)正方向或adcb解析(1)“”形框产生的感应电动势的最大值为：EmBL2(2分)产生的感应电流的最大值为：Im(2分)通过电阻R的感应电流的表达式为：iImsin tsin t.(2分)(2)把t代入解得：isin ()，方向与规定的正方向相同.(4分)17.(12分)(2018武汉市第六中学高二下月考)如图14甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图；一个半径

17、为r0.1 m、匝数n20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示).在线圈所在位置处磁感应强度B的大小均为B0.2 T，线圈的电阻为R10.5 ，它的引出线接有R29.5 的小电珠L.外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠.当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计).求图14(1)小电珠中电流的最大值；(2)电压表的示数；(3)t0.1 s时外力F的大小.答案(1)0.162 A(2)1.072 V(3)0.1284 N解析(1)线圈中产生的感应电动势最大值EmnBLvmaxnB2rvmax200.

18、220.12 V1.62 V(2分)小电珠中电流的最大值Im0.162 A.(2分)(2)小电珠中电压的最大值UmImR20.1629.5 V1.522 V(2分)因为线圈中产生的是正弦式电流，则小电珠中电压的有效值为UUm1.072 V.(2分)(3)t0.1 s时外力F的大小FnBImLnBIm2r(2分)代入数据解得：F0.1284 N.(2分)18.(14分)(2017泉州市高二下检测)如图15为一个小型应急交流发电机，内部为n50匝、边长L20 cm的正方形线圈，总电阻为r1 .线圈在磁感应强度为B0.1 T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动.发电机对一电阻为R9 的电灯供电，

19、线路中其他电阻不计，若发电机的转动角速度为100 rad/s时，电灯正常发光.求：图15(1)交流发电机产生的电动势的最大值；(2)电灯正常发光的功率；(3)从图示位置开始，线圈转过30的过程中，通过电灯的电荷量；(4)线圈每转动一分钟，外力所需做的功.答案(1)20 V(2)18 W(3)0.01 C(4)1 200 J解析(1)电动势的最大值为EmnBSnBL220 V(2分)(2)电动势的有效值为E10 V(2分)电灯正常发光的电流I A A(2分)电灯正常发光的功率PI2R18 W(2分)(3)qt0.01 C(2分)(4)线圈每转动一分钟，整个回路上产生的热量为QI2(Rr)t1 200 J(2分)W外Q1 200 J(2分)