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 EE 0sint，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( )AE 0sin2t B2E 0sin2tCE 0sin D2E 0sint2 t2解析：交变电压瞬时值表达式为 EE 0sint，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
2、流电动势 e220 sint，则( )2A交流的频率是 50 HzB交流电的有效值是 220 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 V1200 2解析：由题设知，电动势最大值为 220 V，故有效值是 220 V；t 0 时，e0，故2B、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1200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
3、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
4、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，P 1U 1I12200.20 W44 W，则负载电阻消耗的功率P2P 144 W，据 P2 ，得 U2 V44 V，则 5，故U2R P2R 4444 n1n2 U1U2 22044B 正确 A2的读数 I2 A1 A，故 C 正确U2R 4444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 3A20
5、0 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
6、，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( )图 5A副线圈两端输出的电压为 36 V2B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 u220sin
7、100t 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 U2 U136 V，A 错；根据理想变压器知 P1P 2，故有 I1 0.18 A，B 选项正确，n2n1 P1U1C 错；原线圈两端电压的瞬时值表达式为 u220 sin100t V，D 错2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、b 间与 e、f 间的电压分别为( )A220 V,220 V B220
8、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 nabncd UabUcd 220 V110 V 21故 cd 接 110 V 时，U ab 110 V220 V.nabncd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，R eg和 Rgh属串联关系，Ugh为总电压 Uef的一部分，当 gh 通电时，R eg中无电流，则 Ueg0，故 UefU gh110 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
9、中甲图中有磁感应强度为 B0 的匀强磁场，线圈在磁场中以周期 T 绕 OO轴做匀速转动；乙图中的磁场的变化规律为 BB 0cos t，从图示时刻(t 0 时刻)起计时，则2T( )A两线圈中的磁通量变化规律均为 B 0Scos t2TB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2T积相同的情况下两者的磁通量变化规律均为 B 0Scos t，那么二者实际产生的交变电流2T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、
10、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源，副线圈电路中 R1、R 2、R 3 和R4 均为固定电阻，开关 S 是闭合的V 1 和V 2 为理想电压表，读数分别为 U1 和 U2；A1、A 2 和A 3 为理想电流表，读数分别为 I1、I 2 和 I3，现断开 S，U 1 数值不变，下列推断中正确的是( )图 8AU 2 变小、I 3 变小 BU 2 不变、I 3 变大CI 1 变小、I 2 变小 DI 1 变大、I 2 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
11、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、R 3两端的电压将增大，I 3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( )AE2E 0，T T0，P 2P 012BEE 0，T T0，P2P 012CE2E 0，T T 0，P2P 0DE2E 0，T T0，P 4P
12、012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 2 E2有R NBS2 22R.当角速度为 2 时产生的最大感应电动势 E2NBS2E 0，周期N2B2S222RT T0，外力提供的功率 p 4P 0.故选项 D 对22 12 NBS22 22R 4N2B2S222R答案：D二、填空、实验题(2 小题，共计 15 分)图 912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
13、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2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BSR Im2 2BS2R荷量 Q .R BSR答案： 2BS2R BSR13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) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电阻(k) 75 40 28 23 20 18根据表中数据，请在给
14、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：R 110 k，R 220 k ，R 340 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化的曲线如图 11 甲所示，其特点
15、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 U12RP E U12R 2 V20 k 3 V 2 VRR10 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
16、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/s，电阻为 R10 ，求：300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Im 3 A.EmR(2)由题意知：i I msint，而 Im3 A rad/s，所以：i3sin t A.300 300答案：(1)3 A (2)i3sin t A30015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
17、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， 0 8 rad/s280 rad/s
18、rr0 0.350.01(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Em nB0S800 0.01028020104 V4.48 V 感应电动势的有效值：E V3.2 V Em2 4.483通过灯泡的电流有效值 I A64 mAER1 R2 3.240 10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
19、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 ，再根据输出功率求出 U2，然后再求出 U3.(1)由线路损耗的功率 P 线 I R 线 可得2线I 线 A6 AP线R线 90004%10又因为 P 输出 U 2I 线 ，所以U2 V1500 VP输 出I线 90006U3U 2I 线 R 线 (1500 610) V 1440 V根据理想变压器规律 ，n1n2 U1U2 500 V1500 V 13 n3n4 U3U4 1440 V220 V 7211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 AP输 出U 9000500所以线路损耗的功率
