1、第10章末综合检测一、选择题(本题共11小题，每小题4分，共44分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)1交流发电机在工作时的电动势为EE0sint，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为()AE0sin2tB2E0sin2tCE0sin D2E0sin解析：交变电压瞬时值表达式为EE0sint，而E0NBS，电枢的转速提高1倍即加倍，其他条件不变时E0加倍，应选B项答案：B2一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流电动势e220sint，则()A交流的频率是50 HzB交流电的有效值是2
2、20 VC当t0时，线圈平面恰好与中性面重合D当t s时，e有最大值220 V解析：由题设知，电动势最大值为220 V，故有效值是220 V；t0时，e0，故B、C正确未知， f无法确定，t s时，电压瞬时值无法确定，A、D错答案：BC3如图1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，下列说法正确的是()图1A穿过线圈的磁通量始终为零B穿过线圈的磁通量的变化率不为
3、零C线圈中将产生恒定电流D线圈中将产生交变电流，大小不变，方向每转一周改变两次解析：由题图可知，穿过线圈的磁通量显然不为零，且变化率不为零，据右手定则，线圈中将产生交变电流，大小不变，方向每转一周改变两次，B、D对答案：BD图24如图2所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R44 ，电流表A1的示数为0.20 A下列判断中正确的是()A初级线圈和次级线圈的匝数比为21B初级线圈和次级线圈的匝数比为51C电流表A2的示数为1.0 AD电流表A2的示数为0.4 A解析：对于理想变压器，P1U1I12200
4、.20 W44 W，则负载电阻消耗的功率P2P144 W，据P2，得U2 V44 V，则5，故B正确A2的读数I2 A1 A，故C正确答案：BC5某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图3所示如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交流电动势的最大值和周期分别变为()图3A200 V,0.08 s B25 V,0.04 sC50 V,0.08 s D50 V,0.04 s解析：据交流电电动势最大值表达式EmnBS可知，若转速减半，则减半，最大值减半，为50 V，原周期为4102 s，转速减半，周期加倍为8102 s，故C正确答案：C6全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作
5、的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图4所示)以下说法中正确的是()图4A若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中D若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中解析：通交流电时，铁芯2仍被磁化而被吸入线圈中，故D项对易知其它选项中B对答案：BD7某理想变压器原、副线圈的匝数比为559，原线圈所接电源电压按图5所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为40 W，则下列判断正确的是
6、()图5A副线圈两端输出的电压为36 VB原线圈中电流表的示数约为0.18 AC变压器的输入、输出功率之比为559D原线圈两端电压的瞬时值表达式为u220sin100t V解析：根据变压器的原、副线圈的电压之比等于匝数之比，故副线圈两端输出的电压为U2U136 V，A错；根据理想变压器知P1P2，故有I10.18 A，B选项正确，C错；原线圈两端电压的瞬时值表达式为u220sin100t V，D错答案：B8在如图6所示的(a)(b)两电路中，当a、b端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V，若分别在c、d和g、h两端加上110 V的交流电压，则a
7、、b间与e、f间的电压分别为()A220 V,220 V B220 V,110 VC110 V,110 V D220 V,0 V图6解析：本题关键在于区分变压器和滑动变阻器的变压原理变压器变压依靠电磁感应，原、副线圈匝数比与电压比总相等，因故cd接110 V时，Uab110 V220 V.滑动变阻器变压时关键看电阻上的电压分配关系，ef通电时，Reg和Rgh属串联关系，Ugh为总电压Uef的一部分，当gh通电时，Reg中无电流，则Ueg0，故UefUgh110 V，故选B.答案：B9面积为S的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如图7甲、乙所示的磁场中甲图中有磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在
8、磁场中以周期T绕OO轴做匀速转动；乙图中的磁场的变化规律为BB0cost，从图示时刻(t0时刻)起计时，则()A两线圈中的磁通量变化规律均为B0ScostB两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C两线圈中产生的交变电流的有效值不同D从此刻起，T/4时间内流过线圈截面的电荷量相同图7解析：由于线圈在磁场中以周期T绕OO轴做匀速转动，所以其角速度为，在面积相同的情况下两者的磁通量变化规律均为B0Scost，那么二者实际产生的交变电流是相同的，因此感应电动势达到最大值的时刻、交变电流的有效值、T/4时间内流过线圈截面的电荷量都是相同的故AD正确答案：AD10如图8所示，一理想变压器原线圈接入一交流电
9、源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3，现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是()图8AU2变小、I3变小 BU2不变、I3变大CI1变小、I2变小 DI1变大、I2变大解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2不变，故两电压表的示数均不变当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确答案：BC11一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速
10、转动，角速度为时，线圈中产生的交变电动势的最大值为E0，周期为T0，外力提供的功率为P0.若使线圈转动的角速度变为2，线圈中产生的交变电动势的最大值为E，周期为T，外力提供的功率为P.则E、T和P的大小为()AE2E0，TT0，P2P0BEE0，TT0，P2P0CE2E0，TT0，P2P0DE2E0，TT0，P4P0解析：设线圈为n匝，面积为S，所在区域磁感应强度为B，当角速度为时产生的最大感应电动势E0NBS，周期T0，外力提供的功率P0.当角速度为2时产生的最大感应电动势E2NBS2E0，周期TT0，外力提供的功率p4P0.故选项D对答案：D二、填空、实验题(2小题，共计15分)图912(
11、2009年天津卷)如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值I_.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q_.解析：电流的最大值Im，电流的有效值I.穿过导体某横截面的电荷量Q.答案：13(2009年山东卷)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40
12、.60.81.01.2电阻(k)754028232018根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点图10如图10所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻Rp(符号，阻值见上表)；直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干解析：光敏电阻随光照度变
13、化的曲线如图11甲所示，其特点是：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小图11当光照度降至1.0(lx)时，光敏电阻的阻值为RP20 k，设计原理图如图11乙所示根据欧姆定律与串联电阻的分压，即R10 k即与RP串联的电阻应选R110 k.答案：图象如图11甲所示阻值随光照度的增大非线性减小电路如图11乙所示三、计算题(本题包括4小题，共41分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14如图12所示，圆形线圈共100匝，半径为r0.1 m，在匀强磁场中绕过直径的轴OO匀速转动，磁感应强度B0.1 T，角速度为 rad/
14、s，电阻为R10 ，求：图12(1)线圈由图示位置转过90时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图12所示，图示位置为t0时刻)解析：(1)当从图示位置转过90时，线圈中有最大感应电流，EmNBS30 V，则Im3 A.(2)由题意知：iImsint，而Im3 A rad/s，所以：i3sint A.答案：(1)3 A(2)i3sint A15如图13所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电
15、已知自行车车轮半径r35 cm，摩擦小轮半径r01.00 cm，线圈有n800匝，线圈框横截面积S20 cm2，总电阻R140 .旋转磁极的磁感应强度B0.010 T，车头灯电阻R210 .当车轮转动的线速度8 rad/s时求：(1)发电机磁极转动的角速度(2)车头灯中电流的有效值图13解析：(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有：0r0r，08 rad/s280 rad/s(2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为EmnB0S8000.01028020104 V4.48 V感应电动势的有效值：E V3.2 V通过灯泡的电流有效值I
16、A64 mA答案：(1)280 rad/s(2)64 mA16某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 ，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：(1)村民和村办小企业需要220 V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？解析：建立如图14所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比图14本题可以从线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I线，再根据输出功率
17、求出U2，然后再求出U3.(1)由线路损耗的功率P线IR线可得I线 A6 A又因为P输出U2I线，所以U2 V1500 VU3U2I线R线(1500610) V1440 V根据理想变压器规律，所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是13和7211.图15(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图15所示)，由P输出UI线可得I线 A18 A所以线路损耗的功率P线IR线18210 W3240 W用户得到的电压U用户UI线R线(5001810) V320 V用户得到的功率P用户P输出P线(90003240) W5760 W.答案：(1)137211(2)320 V5760 W17传感
18、器有很多种，包括力学传感器、电学传感器等它们在我们日常生活中的用途越来越大，越来越重要某老师想制作一个电子控制电路，找到了一个旧传感器，如图16所示为检测该传感器的电路图传感器上标有“3 V0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V.图16(1)根据传感器上的标注图16，计算该传感器的电阻和额定电流(2)若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？(3)根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1 ，则该传感器就失去了作用实际检测时，将一个电压恒定的电
19、源加在图中a、b之间(该电源电压小于上述所求电压的最大值)，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压检测记录如下：电压表示数U/V电流表示数I/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？解析：(1)传感器的电阻R传 10 传感器的额定电流I传 A0.3 A.(2)要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流II传0.3 A此时电源电压的最大值UmU传U0U传为传感器的额定电压，U0为R0调至最大值R0m10 时R0两端的电压，即U0I传R0m0.310 V3 V电源电压最大值UmU传U03 V3 V6 V.(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传.根据第一次实验记录数据有：UI1R传U1，即U0.16R传1.48根据第二次实验记录数据有：UI2R传U2即U0.22R传0.91解得R传9.5 U3 V传感器的电阻变化为RR传R传10 9.5 0.5 此传感器仍可使用答案：(1)10 0.3 A(2)6 V(3)仍可使用，3 V