高中物理鲁科版选修3-2 第3章交变电流 章末检测 含试卷分析详解

(时间：90分钟，满分：100分)

一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确) 1．如图是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中交流电流表示数为零的位置是( )

A ．甲、丙

B ．乙、丁

C ．甲、乙

D ．丙、丁

解析：选 A.线圈转动中感应电流时刻在变化，位于中性面位置时磁通量最大，但感应电流最小，等于零．位于与中性面垂直位置时，磁通量最小，但感应电流最大，故选A. 2．图中的四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是( )

解析：选C.我国居民用电是有效值为U ＝220 V ，频率为50 Hz 的正弦交流电，故其最大值

为U m ＝ 2 U ＝311 V ，周期为T ＝1

f ＝0.02 s ，选项C 正确．

3．如图所示，把电阻、电感器、电容器并联接到某一交流电路上，三个电流表的示数相同，若保持电源电压不变，而将频率变大，则三个电流表的示数I 1、I 2、I 3的大小关系是( ) A ．I 1＝I 2＝I 3 B ．I 1>I 2>I 3 C ．I 2>I 1>I 3 D ．I 3>I 1>I 2

解析：选D ．电容器的容抗与交变电流的频率有关，频率高、容抗小，即对高频交流电的阻碍作用小．电感线圈对交变电流的阻碍作用随频率升高而增加．电阻R 中电流只与交变电流有效值及R 值有关．故本题的答案为D 项．

4．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动．当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙

所示的余弦规律变化，则在t ＝π

2ω

时刻( )

A ．线圈中的电流最大

B ．穿过线圈的磁通量为零

C ．线圈所受的安培力最大

D ．线圈中的电流为零

解析：选D ．t ＝π2ω＝T

4

，此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，B 错误；

由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线圈所受的安培力为零，A 、C 错误，D 正确．

5．交变电压的瞬时值为u ＝U m sin 100πt (V)，当t ＝1

600

s 时，u ＝5 2 V ，则从电压表上看到

的读数为( ) A. 2 V B ．5 2 V C ．10 2 V D ．10 V

解析：选D ．将t ＝1

600

s 及u ＝5 2 V 代入u ＝U m sin 100πt (V)，可以求得最大值U m ＝10 2

V ，有效值为10 V ，电压表的读数为有效值，故D 正确．

6．测电笔中的氖管起辉电压为86.6 V ，把它接到有效电压为70.7 V 、频率为50 Hz 的余弦交流电源上，则氖管( ) A ．不能发光

B ．能发光，每秒发光50次

C ．能发光，每秒发光100次

D ．增大电源电压，每次发光时间减少 解析：选C.交变电流电压的最大值为2×70.7 V ≈100 V ，大于起辉电压86.6 V ，故能发光，一个周期内发光两次，每秒发光100次．

7．如图所示为一台发电机的结构示意图，其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M 是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M 共轴的固定转轴旋转．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场．若从图示位置开始计时，当线框绕固定轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e 随时间t 变化规律的是( )

解析：选D ．线圈总有一个边垂直切割磁感线，有效速度不变，产生的电动势大小不变，只是方向周期性变化．

二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意)

8．边长为L 的正方形闭合线圈共n 匝，在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω绕垂直

于磁感线并在线圈平面内的轴匀速转动，要使线圈中的感应电流增大1倍，下列措施可采用的是( )

A ．只将角速度ω增大1倍

B ．只将线圈边长L 增大至2L

C ．只将线圈匝数增加至2n

D ．只将磁感应强度增至2B

解析：选ABD ．由公式I ＝U R ＝U m 2R ＝nBSω

2R

可推得A 、D 正确．边长为2L 时，S ′＝4S ，R ′

＝2R ，故B 正确，若匝数n ′＝2n ，则R ′＝2R ，I 不变，故C 项错误． 9．有一个交变电流u ＝311sin(314t )V ，则下列说法中正确的是( ) A ．这个交变电流的频率是50 Hz

B ．它可以使“220 V ,100 W”的灯泡正常发光

C ．用交流电压表测量时，读数为311 V

D ．使用这个交变电流的用电器，每通过一库仑的电量时，电流做功311焦耳

解析：选AB ．由瞬时值表达式可知：U m ＝311 V ，有效值U ＝220 V ，每通过1 C 的电量时

电流做功W ＝qU ＝1×220 J ＝220 J ．故B 正确，C 、D 错误，f ＝ω2π＝314

2×3.14

Hz ＝50 Hz ，

A 正确．

10．如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P 使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示．若电热丝的电阻为110 Ω，则以下说法中正确的是( )

A ．经过电热丝的交变电流周期为2×10－2

s B ．电热丝两端的电压为220 V C ．通过电热丝的电流为2 2 A

D ．电热丝在1 min 内产生的热量为1.32×104 J

解析：选AD ．由图乙可知交流电的周期为2×10－

2 s ，A 正确；根据正弦交流电的有效值可

知前半个周期电压的有效值为220 V ，根据交流电有效值的定义2202R ×T 2＝U 2有

R

×T ，得U 有

＝110 2 V ，所以B 错误；由I ＝U 有

R

求得通过电热丝的电流为 2 A ，所以C 错误；由Q ＝

I 2Rt ，代入数据，电热丝在一分钟内产生的热量为1.32×104 J ，故D 正确．

11．矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是( ) A ．在t ＝0.1 s 和t ＝0.3 s 时，电动势最大 B ．在t ＝0.2 s 和t ＝0.4 s 时，电动势改变方向 C ．电动势的最大值是157 V

D ．在t ＝0.4 s 时，磁通量变化率达最大，其值为3.14 Wb/s

解析：选CD ．由Φ­t 图象可知Φmax ＝BS ＝0.2 Wb ，T ＝0.4 s ，又因为N ＝50，所以E max ＝

NBSω＝NΦmax ·2π

T

＝157 V ，C 正确；t ＝0.1 s 和0.3 s 时，Φ最大，e ＝0，电动势改变方向；

t ＝0.2 s 和0.4 s 时，Φ＝0，e ＝E max 最大，故A 、B 错误，根据线圈在磁场中转动时产生感

应电动势的特点知当t ＝0.4 s 时，ΔΦΔt 最大，ΔΦ

Δt

＝3.14 Wb/s ，D 正确．