2023-2023學年高中創(chuàng)新設計物理教科版選修3-2：第二章 交變電流 章末檢測

第頁第二章交變電流章末檢測(時間：90分鐘總分值：100分)一、選擇題(此題共10小題，每題4分，共40分)1．如圖1是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的()A．周期是0.01sB．最大值是311VC．有效值是220VD．表達式為u＝220sin100πtV2．有一交變電流如圖2所示，那么由此圖象可知()A．它的周期是0.8sB．它的峰值是4AC．它的有效值是2eq\r(2)AD．它的頻率是0.8Hz3．圖3為某種交變電流的波形，每半個周期按各自的正弦規(guī)律變化，其有效值為()A．7AB．5AC．3eq\r(2)AD．4eq\r(2)A圖1圖2圖34．一電飯煲和一臺洗衣機同時并入u＝311sin314tV的交流電源上，均正常工作，用電流表分別測得電飯煲的電流是5A，洗衣機的電流是0.5A．以下說法正確的選項是()A．電飯煲的電阻是44Ω，洗衣機電動機線圈電阻是440ΩB．電飯煲消耗的功率為1555W，洗衣機電動機消耗的功率為155.5WC．1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6×103JD．電飯煲的發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍5．如圖4甲所示為一種調(diào)光臺燈電路示意圖，它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度．給該臺燈接220V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，那么此時交流電壓表的示數(shù)為()圖4A．220VB．110VC.eq\f(220,\r(2))VD.eq\f(110,\r(2))V6．圖5甲所示電路中，A1、A2、A3為相同的電流表，C為電容器，電阻R1、R2、R3的阻值相同，線圈L的電阻不計．在某段時間內(nèi)理想變壓器原線圈內(nèi)磁場的變化如圖乙所示，那么在t1～t2時間內(nèi)()圖5A．電流表A1的示數(shù)比A2的小B．電流表A2的示數(shù)比A3的小C．電流表A1和A2的示數(shù)相同D．電流表的示數(shù)都不為零7.圖6中為一理想變壓器，其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連，Q為滑動頭．現(xiàn)令Q從均勻密繞的副線圈最底端開始，沿副線圈勻速上滑，直至白熾燈L兩端的電壓等于其額定電壓為止．用I1表示流過原線圈的電流，I2表示流過燈泡的電流，U2表示燈泡兩端的電壓，P2表示燈泡消耗的電功率(這里的電流、電壓均指有效值，電功率指平均值)．以下四個圖中，能夠正確反映相應物理量的變化趨勢的是()圖68．圖7所示，M為理想變壓器，電表均可視為理想電表，接線柱a、b接電壓u＝311sin314tV的正弦交流電源．當滑動變阻器的滑片P向上滑動時，示數(shù)發(fā)生變化的電表是()圖7A．A1、A2B．A2、V2C．A1、A2、V2D．A1、A2、V1、V9．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器．如下圖的四個圖中，能正確反響其工作原理的是()10．汽油機做功沖程開始時，汽缸中的汽油、空氣混合氣要靠火花塞點燃，但是汽車蓄電池的電壓只有12V，不能在火花塞中產(chǎn)生火花，為此設計了如圖8所示的點火裝置，這個裝置的核心是一個變壓器，它的原線圈通過開關(guān)連到蓄電池上，副線圈接到火花塞的兩端，開關(guān)由機械進行自動控制，做功沖程開始時，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了，以下說法中正確的選項是()圖8A．該設計方案不可行，因為蓄電池提供的是直流電，變壓器不能改變直流電壓B．該設計方案可行，因為變壓器能將直流電改變?yōu)榻蛔冸娏鰿．該設計方案可行，因為通過變壓器原線圈的是變化的電流，可以通過變壓器發(fā)生互感現(xiàn)象D．該變壓器可以是升壓變壓器，也可以是降壓變壓器題號12345678910答案二、填空題(此題共2小題，共16分)11．(6分)如圖9所示，單匝矩形閉合導線框abcd全部處于磁感應強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應電流的有效值I＝______.線框從中性面開始轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中，通過導線橫截面的電荷量q＝________.圖9姓名：________班級：________學號：________得分：________12.(10分)示波器面板如圖11所示，圖10中甲圖為一信號源．甲乙丙圖10圖11(1)假設要觀測此信號源發(fā)出的正弦交流信號的波形(正弦交流信號的電流i隨時間t做周期性變化的圖象如圖乙所示)，應將信號源的a端與示波器面板上的________接線柱相連，b端與________接線柱相連．(2)假設示波器所顯示的輸入波形如圖丙所示，要將波形上移，應調(diào)節(jié)面板上的________旋鈕；要使此波形橫向展寬，應調(diào)節(jié)________旋鈕；要使屏上能夠顯示3個完整的波形，應調(diào)節(jié)________旋鈕．三、計算題(此題共4小題，共44分)13．(10分)如圖12所示，一個小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機，其矩形線圈的長度為l1，寬度為l2，共有n匝，總電阻為r，與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個阻值為R的定值電阻，線圈以角速度ω在磁感應強度為B的勻強磁場中繞與磁場方向垂直的對稱軸OO′勻速運動，沿轉(zhuǎn)軸OO′方向看去，線圈轉(zhuǎn)動沿逆時針方向，t＝0時刻線圈平面與磁感線垂直．圖12(1)表示出線圈經(jīng)過圖示位置時通過電阻R的感應電流的方向．(2)寫出線圈轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的瞬時值表達式．(3)求線圈從t＝0位置開始到轉(zhuǎn)過90°的過程中的平均電動勢．(4)求線圈從t＝0位置開始到轉(zhuǎn)過60°時的瞬時電流．14．(8分)黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃〞．如圖13所示是高壓電網(wǎng)的工作電路．高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220V的交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5cm，空氣在常溫常壓下的擊穿電壓為6220V/cm，為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不得超過多少？圖1315．(12分)如圖14所示，變壓器原線圈輸入電壓為220V，副線圈輸出電壓為36V，兩只燈泡的額定電壓均為36V，L1額定功率為12W，L2額定功率為6W．試求：圖14(1)該變壓器的原副線圈匝數(shù)比．(2)兩燈均工作時原線圈的電流以及只有L1工作時原線圈中的電流．16．(14分)某村在較遠的地方建立了一座小型水電站，發(fā)電機的輸出功率為100kW，輸出電壓為500V，輸電導線的總電阻為10Ω，導線上損耗的電功率為4kW，該村的用電電壓是220V.圖15(1)輸電電路如圖15所示，求升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比；(2)如果該村某工廠用電功率為60kW，那么該村還可以裝“220V40W〞的電燈多少盞？第二章交變電流章末檢測答案1．BC[此題考查正弦交變電流的根底知識，考查考生對正弦交流電根本知識及圖象的掌握．由圖象可知，該交變電壓周期為0.02s，最大值為311V，瞬時值表達式為u＝311sin100πtV，A、D項錯誤，B項正確；有效值為eq\f(311,\r(2))V＝220V，C項正確．]2．AB[由圖象可讀得T＝0.8s，f＝eq\f(1,T)＝1.25Hz，故A對，D錯；又可由圖象讀得Im＝4A，故B對；因為電流并非正弦交流電，故其有效值I≠eq\f(Im,\r(2))＝2eq\r(2)A，C錯．]3．B[根據(jù)有效值的定義得Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(8,\r(2))))2Req\f(T,2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(6,\r(2))))2Req\f(T,2)＝I2RT，解得I＝5A，故B正確．4．C5．B[此題考查電壓的有效值的計算．設電壓的有效值為U，根據(jù)有效值定義有eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(220,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得B項正確．]6．C[理想變壓器原、副線圈的磁場變化情況相同，由圖乙知原線圈的磁場均勻變化，據(jù)法拉第電磁感應定律E＝eq\f(nΔΦ,Δt)＝eq\f(nΔB,Δt)·S知副線圈中產(chǎn)生恒定電流，線圈對直流電無阻礙作用，直流電不能通過電容器，所以電流表A1、A2的示數(shù)相同，A3的示數(shù)為0，C選項符合題意．]7．BC[滑動頭向上勻速滑動，副線圈匝數(shù)均勻增加，與時間t成正比，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得：U2＝eq\f(n2U1,n1)，故U2與t也成正比，選項C正確；隨著白熾燈變亮，其本身電阻也逐漸增大，燈泡的I－t圖線斜率逐漸減小，B項正確；由于副線圈輸出功率增大，原線圈的輸入功率也增大，由P＝UI知，輸入電流也要增大，故A錯；燈泡消耗的功率P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，所以P2與U2不成正比，即P－t圖象不滿足正比例函數(shù)關(guān)系，故D錯．]8．A[由變壓器特點，可知eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，只要n1、n2的比值不變，U1不變，那么U2也不變；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)知：原線圈中電流因副線圈中電流的改變而改變，因滑動變阻器的電阻變化，A2的示數(shù)變化，所以A1的示數(shù)也會發(fā)生變化，故應選A.]9．A[電流互感器串聯(lián)在電路中，且連電流表的線圈電流小，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)知：電流小的線圈匝數(shù)多，故A正確．]10．C[變壓器只能改變交變電流的原因是如果在原線圈上接恒定電壓，那么線圈的磁通量保持不變，從而不能產(chǎn)生感應電動勢，副線圈中也就沒有輸出電壓了．在本裝置中，開關(guān)的閉合、斷開，導致電流不斷地變化，從而使得磁通量不斷地變化，能夠使變壓器工作．]11.eq\f(\r(2)BSω,2R)eq\f(BS,R)解析線框轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流Emax＝BSω，Imax＝eq\f(Emax,R)＝BSω/R，有效值I＝eq\f(Imax,\r(2))＝eq\f(\r(2)BSω,2R)；線框轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中，ΔΦ＝BS，eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)，eq\x\to(I)＝eq\f(ΔΦ,R·Δt)，q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BS,R).12．(1)Y輸入地(2)豎直位移X增益掃描范圍和掃描微調(diào)解析(1)觀察外部輸入信號，應把信號源接“Y輸入〞和“地〞接線柱．(2)通過調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕(↑↓)可將波形上移，通過調(diào)節(jié)X增益旋鈕可使波形橫向展寬．通過調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕可使波形數(shù)改變．13．(1)自下而上(2)e＝nBl1l2ωsin(3)eq\f(2nBl1l2ω,π)(4)eq\f(\r(3)nBl1l2ω,2R＋r)解析(1)根據(jù)右手定那么或楞次定律判斷可知，線圈中的電流方向是badcb，故流過R的電流是自下而上．(2)從中性面開始計時，感應電動勢隨時間按正弦規(guī)律變化，且最大感應電動勢Em＝nBl1l2ω，所以感應電動勢的瞬時值表達式為e＝nBl1l2ω(3)eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(Bl1l2,π/2ω)＝eq\f(2nBl1l2ω,π)(4)線圈從t＝0開始轉(zhuǎn)過60°時，瞬間電流為i＝eq\f(e,R＋r)＝eq\f(nBl1l2ωsin\f(π,3),R＋r)＝eq\f(\r(3)nBl1l2ω,2R＋r)14.eq\f(1,10)解析電網(wǎng)兩極間電場可看做勻強電場Um＝Emd，由題意，空氣被擊穿時Em＝6220V/cm，Um＝6220×0.5V＝3110V由理想變壓器電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)由峰值與有效值關(guān)系：Um＝eq\r(2)U2由以上各式，得eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,10)所以原、副線圈匝數(shù)比不得超過1∶10.15．(1)55∶9(2)0.082A解析(1)由變壓比公式得eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)代入數(shù)據(jù)，得eq\f(n1,n2)＝eq\f(220,36)＝eq\f(55,9)(2)兩燈均工作時，由能量守恒得P1＋P2＝U1I1I1＝eq\f(P1＋P2,U1)＝eq\f(12＋6,220)A＝0.082只有L1燈工作時，由能量守恒得P1＝U1I1′解得I1′＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(12,220)A＝0.055A16．(1)1∶10240∶11(2)900盞解析(1)因為P損＝Ieq\o\al(2,2)R線所以I2＝eq\r(\f(P損,R線))＝eq\