2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 交變電流章末檢測2 教科版選修3-2.doc

第2章 交變電流章末檢測(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分.在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一個選項(xiàng)符合要求，選對的得4分，選錯或不答的得0分)1如圖1甲為風(fēng)速儀的結(jié)構(gòu)示意圖在恒定風(fēng)力作用下風(fēng)杯帶動與其固定在一起的永磁體轉(zhuǎn)動，線圈產(chǎn)生的電流隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙若風(fēng)速減小到原來的一半，則電流隨時(shí)間變化的關(guān)系圖可能是()圖1答案C解析根據(jù)EmNBS，若風(fēng)速減小到原來的一半時(shí)，則最大感應(yīng)電動勢也變小，所以感應(yīng)電流也變小；根據(jù)轉(zhuǎn)速與周期成反比，可知，若風(fēng)速減小到原來的一半時(shí)，則周期變大為原來兩倍，故C正確，A、B、D錯誤2圖2甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示的電壓是正弦函數(shù)的一部分，下列說法錯誤的是()圖2A圖甲、圖乙所示的電壓的最大值不相等B圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u20sin(50t) VC圖乙所示電壓的有效值為20 VD圖乙所示電壓的有效值為10 V答案D解析圖甲、圖乙所示電壓的最大值都等于20 V，圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u20sin(100t) V，選項(xiàng)A、B錯誤；由有效值定義，0.020.04，解得題圖乙所示電壓的有效值為10 V，選項(xiàng)D正確，C錯誤3.用220V的正弦交流電通過理想變壓器對一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負(fù)載的電流隨時(shí)間變化的圖像如圖3所示，則()圖3A.變壓器輸入功率約為3.9WB.輸出電壓的最大值是110VC.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是12D.負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i0.05sin (100t) A答案A解析變壓器的輸入功率等于輸出功率，等于輸出電壓的有效值與輸出電流的有效值的乘積，所以PUI110VA3.9W，A正確；輸出電壓的有效值是110V，最大值是110V，所以B錯；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比是21，C錯；負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式是i0.05sin (100t) A，D錯.4.一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖像如圖4甲所示.已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5，外接一只電阻為95的燈泡，如圖乙所示，則 ()圖4A.電壓表的示數(shù)為220VB.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484WD.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J答案D解析電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由題圖知電動勢的最大值Em220 V，有效值E220 V，燈泡兩端電壓U209 V，A錯；由題圖甲知T0.02 s，一個周期內(nèi)電流方向變化兩次，可知1 s內(nèi)電流方向變化100次，B錯；燈泡的實(shí)際功率P W459.8 W，C錯；電流的有效值I2.2 A，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為QrI2rt2.2251 J24.2 J.D對.5.如圖5所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為101，R120，R210，C為電容器，原線圈所加電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220sin100t(V).下列說法正確的是()圖5A.通過電阻R3的電流始終為零B.副線圈兩端交變電壓的頻率為5HzC.電阻R2的電功率為48.4WD.原、副線圈鐵芯中磁通量的變化率之比為101答案C解析電容器能夠通交流，選項(xiàng)A錯誤；變壓器能夠改變交流電的電壓，但是不能改變交流電的頻率，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)得U222V，所以電阻R2的電功率為P248.4W，選項(xiàng)C正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，原、副線圈鐵芯中磁通量的變化率之比為11，選項(xiàng)D錯誤.6如圖6所示為音箱的電路圖，高、低頻混合電流由a、b端輸入，L1和L2是線圈，C1和C2是電容器，則()圖6A甲揚(yáng)聲器是高頻揚(yáng)聲器BC2的作用是阻礙高頻電流通過乙揚(yáng)聲器CL1的作用是阻礙高頻電流通過甲揚(yáng)聲器DL2的作用是減少通過乙揚(yáng)聲器的高頻電流答案C解析由電感和電容對高、低頻的阻礙作用可知，電感L對高頻電流的阻礙作用大，所以電感L1阻礙高頻電流通向甲，電感L2阻礙高頻電流通過乙，C正確，D錯誤；電容對高頻電流的阻礙作用小，所以電容C2阻礙低頻電流通向乙甲是低頻揚(yáng)聲器，乙是高頻揚(yáng)聲器，A、B錯誤二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題5分，共20分在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有多個選項(xiàng)符合題目要求，全部選對得5分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分)7如圖7，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面現(xiàn)使線框M、N在t0時(shí)從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，則()圖7A兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦交流電B兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC在t時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等D兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等答案BC解析當(dāng)線框進(jìn)入磁場過程中，根據(jù)EBR2可得，感應(yīng)電動勢恒定，感應(yīng)電流恒定，不是正弦式交流電，A錯誤，C正確；當(dāng)線框進(jìn)入磁場時(shí)，根據(jù)楞次定律可得，兩線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，當(dāng)線框穿出磁場時(shí)，根據(jù)楞次定律可得，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針，所以感應(yīng)電流的周期和線框運(yùn)動周期相等，B正確；線框N在完全進(jìn)入磁場后有時(shí)間內(nèi)穿過線框的磁通量不變化，沒有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，即線框N在0和T內(nèi)有感應(yīng)電動勢，其余時(shí)間內(nèi)沒有；而線框M在整個過程中都有感應(yīng)電動勢，即便兩導(dǎo)線框電阻相等，兩者的電流有效值不會相同，D錯誤8.如圖8甲所示，理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5A的保險(xiǎn)絲L，原線圈匝數(shù)n1600匝，副線圈匝數(shù)n2120匝.當(dāng)原線圈接在如圖乙所示的交變電源上時(shí)，要使整個電路和用電器正常工作，則副線圈兩端可以接 ()圖8A.阻值為14.4的電阻B.并聯(lián)兩盞“36V,40W”的燈泡C.工作頻率為10Hz的電視D.耐壓值為36V的電容器答案AB解析理想變壓器可以變壓、變流，但不可以改變功率和頻率；由題圖乙可知，原線圈中交變電源的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，則副線圈得到的交變電流的頻率也為50 Hz，故接入工作頻率為10 Hz的電視不能正常工作，C錯誤；由題圖乙可知，原線圈所接電源的電壓有效值為180 V，由理想變壓器特點(diǎn)可知，變壓比等于匝數(shù)比，則U180 V，得U36 V，B中兩燈泡接入電路時(shí)，原線圈中的電流I10.44 A0.5 A，B正確；副線圈兩端電壓的有效值為36 V，但其最大值大于電容器的耐壓值，故D錯誤；由理想變壓器特點(diǎn)可知，原、副線圈消耗的功率相等，則180 V0.5 A，解得R14.4 ，A正確.9.如圖9所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R.開始時(shí)，開關(guān)S斷開，當(dāng)S接通后()圖9A.變壓器的輸出電壓減小B.輸電線等效電阻R兩端的電壓增大C.通過燈泡L1的電流減小D.原線圈中的電流減小答案BC解析當(dāng)S接通后，變壓器的輸出電壓不變，副線圈負(fù)載電阻減小，引起總電流增大，因此輸電線的等效電阻兩端的電壓增大，燈泡L1兩端的電壓減小，通過燈泡L1的電流減小，選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)B、C正確；S接通后，變壓器輸出功率增大，輸入功率增大，原線圈中的電流增大，選項(xiàng)D錯誤.10.如圖10為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電.已知輸電線的總電阻R10，降壓變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)之比為41，副線圈與用電器R0組成閉合電路.若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈的輸出電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220sin100t (V)，用電器的電阻R011，則()圖10A.通過用電器R0的電流的有效值是20AB.升壓變壓器的輸入功率為4650WC.發(fā)電機(jī)中的交變電流的頻率為100HzD.當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功率減小答案AB解析由T2的副線圈的輸出電壓的表達(dá)式可知，副線圈的輸出電壓的有效值為220V，電流的有效值為IA20A，選項(xiàng)A正確；通過輸電線的電流IA5A，所以升壓變壓器的輸入功率為PI2RI2R05210W20211W4650W，選項(xiàng)B正確；發(fā)電機(jī)中的交變電流的頻率與T2的輸出電壓的頻率相同，也為50Hz，選項(xiàng)C錯誤；當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí)，其消耗的功率變大，發(fā)電機(jī)的輸出功率變大，選項(xiàng)D錯誤.三、填空題(共2小題，共10分)11.(4分)有一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為1320匝、144匝，將原線圈接在220V的交流電壓上，副線圈上電壓為_V，穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為_Wb/s.答案24解析由得U224V，穿過鐵芯的磁通量的最大變化率等于每一匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值，即mWb/sWb/s.12.(6分)利用DIS(數(shù)字化信息處理系統(tǒng))探究手搖發(fā)電機(jī)(如圖11所示)的線圈產(chǎn)生的交變電流.圖11實(shí)驗(yàn)步驟如下：將電壓傳感器接入數(shù)據(jù)采集器；電壓傳感器的測量夾與發(fā)電機(jī)的輸出端并聯(lián)；點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集設(shè)置”設(shè)定“采樣點(diǎn)時(shí)間間隔”；緩慢搖動發(fā)電機(jī)的手柄，觀察工作界面上的信號.圖12(1)屏上出現(xiàn)的電壓波形如圖12所示，從圖中可以看出，手搖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓波形不是正弦波，其原因可能是_(寫出一條即可).(2)研究交變電流的波形，發(fā)現(xiàn)在用手搖動發(fā)電機(jī)手柄的2min內(nèi)屏上出現(xiàn)了61個向上的“尖峰”，則交變電流的平均周期為_.如果發(fā)電機(jī)手搖大輪的半徑是轉(zhuǎn)子小輪半徑的2倍，則手搖大輪轉(zhuǎn)動的平均角速度為_.答案(1)轉(zhuǎn)子不是在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(或手搖動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不均勻)(2)2s0.5rad/s解析只有線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，產(chǎn)生的交變電流才是標(biāo)準(zhǔn)的正弦式電流，手搖發(fā)電機(jī)的磁場是由條形磁鐵產(chǎn)生的，所以不是勻強(qiáng)磁場，由于是手搖轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速難以保證恒定.屏上每出現(xiàn)一次向上的尖峰，就代表經(jīng)過了一個周期，2min內(nèi)屏上出現(xiàn)了61個向上的尖峰，表明周期Ts2s，大輪的角速度等于小輪的角速度的一半，所以大輪的角速度0.5rad/s.四、解答題(本題共4小題，共46分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13.(10分)如圖13甲所示，固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一個小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場.已知線圈的匝數(shù)n100匝，總電阻r1，所圍成的矩形的面積S0.04m2，小燈泡的電阻R9，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為enBmScost，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：圖13(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在0時(shí)間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量.答案(1)8V(2)2.88W(3)4103C解析(1)由圖像知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T3.14102s，所以EmnBmS8V.(2)電流的最大值Im0.8A，有效值IA，小燈泡消耗的電功率PI2R2.88W.(3)在0時(shí)間內(nèi)，電動勢的平均值，平均電流，通過小燈泡的電荷量Qt4103C.14.(10分)如圖14所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓U13300V，副線圈兩端電壓U2為220V，輸出端連有完全相同的兩個燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)U2V.求：圖14(1)原線圈n1等于多少匝？(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表A2的示數(shù)I25A.則電流表A1的示數(shù)I1為多少？(3)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表A1的示數(shù)I1等于多少？答案(1)1650匝(2)0.33A(3)0.67A解析(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得：U，則n11650匝.(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，有：U1I1U2I2，I1A0.33A(3)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，有：R144.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，設(shè)副線圈總電阻為R，有R22，副線圈中的總電流為I210A.由U1I1U2I2可知，I1A0.67A.15.(12分)一居民小區(qū)有440戶，以前每戶平均消耗電功率為100W，使用的區(qū)間變壓器匝數(shù)比為1656，恰好能使額定電壓為220V的家用電器正常工作，現(xiàn)在因家用電器增加，每戶平均消耗的電功率為250W，若變壓器輸入電壓仍為6600V，區(qū)間輸電線路不變，為了使家用電器正常工作，需更換區(qū)間變壓器，則更換后的區(qū)間變壓器的匝數(shù)比為多少？答案2209解析未換時(shí)，輸電電流IA200A.輸出電壓U2U16600V240V，則由U線U2U用IR線知，R線0.1.換變壓器后，IA500A.線路損失電壓U線IR線50V，變壓器輸出電壓U2U用U線220V50V270V.變壓器匝數(shù)之比為n1n2U1U266002702209.16.(14分)某發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)的輸出功率P100kW，發(fā)電機(jī)端電壓U250V，向遠(yuǎn)處送電的輸電線的總電阻R8.已知輸電線上損失的功率為輸送功率的5%，用戶得到的電壓是220V.(1)應(yīng)該怎樣安裝變壓器？畫出輸電線路的示意圖.(2)求出所用的變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比.答案(1)見解析(2)11619011解析(1)需要安裝一臺升壓變壓器和一臺降壓變壓器，輸電線路的示意圖如圖所示.(2)按題意，P損5%P0.05100103W5103W設(shè)輸電線路中的電流為I，P損I2RIA25A輸送電壓U2V4000V對升壓變壓器，輸電線路上損失的電壓U損IR258V200V降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3U2U損(4000200) V3800V用戶在副線圈兩端得到的電壓U4220V所以即升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為116，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為19011.