第2章 交变电流与发电机测评（Word版含解析）

第2章测评
(基础过关卷)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.某些国家照明电路使用的正弦式交变电流的频率为60 Hz,电压是110 V,它的电压瞬时值u随时间t变化的关系式是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.u=110sin 60πt V
B.u=110sin 120πt V
C.u=156sin 60πt V
D.u=156sin 120πt V
2.某交变电流电压为u=10sin 314t V,则(　　)
A.击穿电压为10 V的电容器能直接接在此电源上
B.把电磁打点计时器接在此电源上,打点周期为0.01 s
C.把额定电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡将被烧坏
D.把额定电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡能正常发光
3.如图所示电路中,已知交流电源电压u=200sin 100πt V,电阻R=100 Ω。则电流表和电压表的读数分别为(　　)
A.1.41 A,200 V
B.1.41 A,141 V
C.2 A,200 V
D.2 A,141 V
4.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为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,外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A. B.
C. D.
5.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图所示),线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是(　　)
6.如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 s
B.最大值是311 V
C.有效值是220 V
D.表达式为u=220sin 100πt V
7.在两平行金属板间加上如图中的电压,使原来静止在金属板中央的电子有可能做振动的电压图像是(设两板距离足够大)(　　)
8.如图所示,在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO'轴匀速转动,若要使线圈中的电流峰值减半,可行的方法是(　　)
A.只将线圈的转速减半
B.只将线圈的匝数减半
C.只将匀强磁场的磁感应强度减半
D.只将线圈的边长减半
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
9.(8分)如图所示,线圈面积S=1.4×10-2 m2,共20匝,总电阻为0.8 Ω,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,线圈绕OO'轴以某一角速度匀速转动时,标有“24 V　30 W”的灯泡L正常发光,则线圈转动过程中产生的电动势最大值为　　　　 V,线圈转动的角速度为　　　　 rad/s。
10.(8分)一交变电流电压的瞬时值表达式为u=220sin 314t V,则:
(1)该交变电流电压的有效值为　　　　　 V,频率为　　　　　 Hz,周期为　　　　　 s。
(2)将该交变电流的电压加在电阻R=20 Ω的两端,通过电阻R的电流瞬时值表达式为i=　　　　　 A。
三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(10分)10匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电动势e=10sin 20πt V。求:
(1)t=0时,线圈内磁通量Φ和磁通量变化率;
(2)线圈从中性面开始转动180°过程中,感应电动势的平均值和最大值之比。
参考答案：
(基础过关卷)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.某些国家照明电路使用的正弦式交变电流的频率为60 Hz,电压是110 V,它的电压瞬时值u随时间t变化的关系式是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.u=110sin 60πt V
B.u=110sin 120πt V
C.u=156sin 60πt V
D.u=156sin 120πt V
答案:D
2.某交变电流电压为u=10sin 314t V,则(　　)
A.击穿电压为10 V的电容器能直接接在此电源上
B.把电磁打点计时器接在此电源上,打点周期为0.01 s
C.把额定电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡将被烧坏
D.把额定电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡能正常发光
答案:D
3.如图所示电路中,已知交流电源电压u=200sin 100πt V,电阻R=100 Ω。则电流表和电压表的读数分别为(　　)
A.1.41 A,200 V
B.1.41 A,141 V
C.2 A,200 V
D.2 A,141 V
答案:B
4.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为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,外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A. B.
C. D.
解析:产生感应电动势的最大值为Emax=BLv=B·2πnl2,E有效=Emax=πnBl2,
又因为P=,则R=。
答案:B
5.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图所示),线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是(　　)
解析:由题给条件可知,cd在t=0时由题图示位置开始做切割磁感线运动,但其速度方向与磁场方向的夹角在变化,e=Blv·cosθ(θ为线圈平面与B的夹角),则I=·cosθ=·cosθ,可知A、B错,又由楞次定律,可判断电流方向,则C对,D错。
答案:C
6.如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 s
B.最大值是311 V
C.有效值是220 V
D.表达式为u=220sin 100πt V
解析:由波形图可知:周期T=0.02s,电压最大值Umax=311V,所以有效值U==220V,表达式为u=UmaxsintV=311sin100πtV,故选项B、C正确,A、D错误。
答案:BC
7.在两平行金属板间加上如图中的电压,使原来静止在金属板中央的电子有可能做振动的电压图像是(设两板距离足够大)(　　)
解析:图像A中的电压会使电子一直向着一个方向运动,图像D中的电压则会让电子先加速后匀速,再加速再匀速一直向着一个方向运动,图像B、C中的电压能让电子做往复运动。
答案:BC
8.如图所示,在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO'轴匀速转动,若要使线圈中的电流峰值减半,可行的方法是(　　)
A.只将线圈的转速减半
B.只将线圈的匝数减半
C.只将匀强磁场的磁感应强度减半
D.只将线圈的边长减半
解析:由Imax=,Emax=NBSω,ω=2πn,知A、C、D正确。
答案:ACD
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
9.(8分)如图所示,线圈面积S=1.4×10-2 m2,共20匝,总电阻为0.8 Ω,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,线圈绕OO'轴以某一角速度匀速转动时,标有“24 V　30 W”的灯泡L正常发光,则线圈转动过程中产生的电动势最大值为　　　　 V,线圈转动的角速度为　　　　 rad/s。
解析:灯泡正常发光时两端电压为24V,流过的电流为I==1.25A,因此电动势的有效值为E=U+Ir=24V+1.25×0.8V=25V,故最大值为Emax=25V,再由Emax=NBSω可得角速度ω=250rad/s。
答案:25　250
10.(8分)一交变电流电压的瞬时值表达式为u=220sin 314t V,则:
(1)该交变电流电压的有效值为　　　　　 V,频率为　　　　　 Hz,周期为　　　　　 s。
(2)将该交变电流的电压加在电阻R=20 Ω的两端,通过电阻R的电流瞬时值表达式为i=　　　　　 A。
解析:(1)由u=220sin314tV及u=Emaxsinωt可知,Emax=220V,E==220V
因ω=314rad,f==50Hz
T=0.02s。
(2)由i=知,i=A=11sin314tA。
答案:(1)220　50　0.02
(2)11sin 314t
三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(10分)10匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电动势e=10sin 20πt V。求:
(1)t=0时,线圈内磁通量Φ和磁通量变化率;
(2)线圈从中性面开始转动180°过程中,感应电动势的平均值和最大值之比。
解析:(1)t=0时,电动势的瞬时值为零,即磁通量的变化率为零,=0
可见线圈在中性面位置,穿过线圈的磁通量最大值为Φmax,由Emax=NΦmaxω得
Φmax=Wb=2.25×10-2Wb。