2024高中物理第五章交變電流章末質(zhì)量評估含解析新人教版選修3-2

PAGE10-章末質(zhì)量評估（二）（時間：90分鐘分值：100分）一、單項選擇題（本題共10小題，每小題3分，共30分.在每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目要求）1.對于志向變壓器，下列說法中不正確的是（）A.原線圈的輸入功率隨著副線圈輸出功率的增大而增大B.原線圈的輸入電流隨著副線圈輸出電流的增大而增大C.副線圈的輸出電壓隨負載電阻的增大而增大D.原、副線圈兩端的電壓與它們的匝數(shù)成正比解析：對于志向變壓器，輸入功率等于輸出功率，輸入功率由輸出功率確定，輸入電流由輸出電流確定，輸入電壓確定輸出電壓，輸出電壓不隨負載電阻的變更而變更，故A、B、D正確，C錯誤.答案：C2.如圖所示是一交變電流的i-t圖象，則該溝通電流的有效值為（）A.4A B.eq\f(2\r(30),3)AC.eq\f(8,3)A D.2eq\r(2)A解析：設(shè)溝通電流的有效值為I，周期為T，電阻為R，則I2RT＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)×4))eq\s\up12(2)·R·eq\f(T,3)＋42·R·eq\f(2,3)T，解得I＝eq\f(2\r(30),3)A.故選B.答案：B3.在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示，則（）圖甲圖乙A.t＝0.005s時線框的磁通量變更率為零B.t＝0.01s時線框平面與中性面重合C.線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311VD.線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100Hz解析：由題圖象知，該交變電流電動勢峰值為311V，交變電動勢的頻率為f＝50Hz，C、D錯；t＝0.005時，e＝311V，磁通量變更最快，t＝0.01s時e＝0，磁通量最大，線圈處于中性面位置，A錯誤，B正確.答案：B4.如圖所示，矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路的電阻為R，在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列說法中正確的是（）A.磁通量的變更量ΔΦ＝NBSB.通過電阻R的電荷量q＝eq\f(BSω,R＋r)C.電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(（NBSω）2,2R)D.電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(（NBS）2ωRπ,4（R＋r）2)解析：線圈由題圖示位置轉(zhuǎn)過90°，磁通量變更量ΔΦ＝BS，故選項A錯誤；通過電阻R的電荷量q＝eq\f(NΔΦ,R＋r)，故選項B錯誤；感應(yīng)電動勢最大值Em＝NBSω，轉(zhuǎn)動時間t＝eq\f(T,4)＝eq\f(π,2ω)，所以Q＝I2Rt＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(Em,\r(2)（R＋r）)))eq\s\up12(2)·Rt＝eq\f(（NBS）2ωRπ,4（R＋r）2)，故選項C錯誤，選項D正確.答案：D5.用220V的正弦溝通電通過志向變壓器對一負載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負載的電流圖象如圖所示，則（）A.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1∶2D.負載電流的函數(shù)表達式i＝0.05sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(100πt＋\f(π,2)))（A）解析：通過負載的電流有效值為0.025eq\r(2)A，變壓器輸入功率約為P＝UI＝110×0.025eq\r(2)W＝3.9W，選項A正確.變壓器輸出電壓的最大值是110eq\r(2)V，選項B錯誤.由變壓公式，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是2∶1，選項C錯誤.負載電流的函數(shù)表達式i＝0.05sin100πtA，選項D錯誤.答案：A6.如圖所示電路中，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，溝通電源的電壓u＝220eq\r(2)sin100πt（V），若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100Hz，下列說法正確的是（）A.電流表示數(shù)增大 B.電壓表示數(shù)減小C.燈泡變暗 D.燈泡變亮解析：由u＝220eq\r(2)sin100πtV可得電源原來的頻率為f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz.當電源頻率由原來的50Hz增為100Hz時，線圈的感抗增大；線圈兩端電壓有效值增大，電壓表示數(shù)增大，故選項B錯誤.在總電壓的有效值不變的狀況下，電路中的電流減小，選項A錯.燈泡R的電阻是肯定的，電流減小時，實際消耗的電功率減小，燈泡變暗，選項C正確，D錯.答案：C7.如圖甲所示，電阻為1Ω的矩形線圈繞垂直勻強磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生溝通電，現(xiàn)將此電流給阻值為R＝10Ω的小燈泡L供電，通過電流傳感器得到燈泡中電流的圖象如圖乙，不考慮溫度對燈泡阻值的影響，下列說法中正確的是（）A.在t＝5×10－3s時，線圈處于中性面位置B.在t＝10×10－3s時，穿過線圈的磁通量最大C.交變電流的瞬時表達式為i＝5cos50πt（A）D.線圈產(chǎn)生的溝通電的電動勢為55V解析：由題圖可知t＝0.005s時刻，感應(yīng)電流最小為零，此時線圈所在平面處于中性面位置，故A正確；t＝10×10－3s時刻，感應(yīng)電流最大，此時線圈所在平面與中性面位置垂直，所以穿過線框回路的磁通量最小，故B錯誤；周期T＝0.02s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，電流的瞬時表達式為i＝5cos100πt（A），故C錯誤；線圈產(chǎn)生的溝通電的電動勢最大值為Em＝Im（R＋r）＝55V，故D錯誤.答案：A8.如圖所示，有一臺溝通發(fā)電機E.通過志向升壓變壓器T1和志向降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4，設(shè)T1的輸入電壓U1肯定，當用戶消耗的電功率變大時，有（）A.P2變大，P3變大 B.P1變小，P2變小C.U2變小，U3變小 D.U2變小，U4變大解析：P1＝P2＝ΔP＋P3，且P3＝P4，由于P4增大，所以P3及P1、P2均變大，A對，B錯；U2＝eq\f(n2,n1)U1，U1肯定，所以U2不變，C、D錯.答案：A9.在如圖所示的電路中，志向變壓器的變壓比為2∶1，四個燈泡完全相同，若已知燈泡L3和L4恰能正常工作，那么（）A.L1和L2都能正常工作B.L1和L2都不能正常工作C.L1和L2只有一個能正常工作D.條件不足，無法推斷解析：由于副線圈兩端并聯(lián)著兩個相同的燈泡L3、L4.每個燈泡正常工作時的實際電流都等于額定電流，因此副線圈中的電流等于一個燈泡額定電流的兩倍.依據(jù)原、副線圈的電流與匝數(shù)成反比，可知原線圈中的電流等于副線圈中電流的eq\f(1,2)，即恰好等于燈泡L1、L2的額定電流，從而可以得出L1和L2都能正常工作.答案：A10.某住宅區(qū)的應(yīng)急供電系統(tǒng)，由溝通發(fā)電機和副線圈匝數(shù)可調(diào)的志向降壓變壓器組成.發(fā)電機中矩形線圈所圍的面積為S，匝數(shù)為N，電阻不計.它可繞水平軸OO′在磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動.矩形線圈通過滑環(huán)連接降壓變壓器，滑動觸頭P上下移動時可變更輸出電壓，R0表示輸電線的電阻.以線圈平面與磁場平行時為計時起點，下列推斷正確的是（）A.若發(fā)電機線圈某時刻處于圖示位置，變壓器原線圈的電流瞬時值最小B.發(fā)電機線圈感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSωcosωtC.當用戶數(shù)目增多時，為運用戶電壓保持不變，滑動觸頭P應(yīng)向下滑動D.當滑動觸頭P向下移動時，變壓器原線圈兩端的電壓將上升解析：若發(fā)電機線圈某時刻處于圖示位置，磁通量變更最快，感應(yīng)電動勢最大，最大值為NBSω，變壓器原線圈的電流瞬時值最大，發(fā)電機線圈感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSωcosωt，選項B正確，A錯誤；當用戶數(shù)目增多時，總電流增大，輸電線上的電勢著陸得多，為運用戶電壓保持不變，滑動觸頭P應(yīng)向上滑動才能增大變壓器的輸出電壓，選項C錯誤；滑動觸頭P向下或向上移動，變壓器原線圈兩端的電壓都不變，選項D錯誤.答案：B二、多項選擇題（本題共4小題，每小題6分，共24分.在每小題給出的四個選項中有多項符合題目要求，全部選對得6分，漏選得3分，錯選或不選得0分）11.一個矩形線圈在勻強磁場中勻角速度轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電動勢的瞬時值表達式為e＝10eq\r(2)sin4πt（V），則（）A.該交變電動勢的頻率為2HzB.零時刻線圈平面與磁場垂直C.t＝0.25s時，e達到最大值D.在1s時間內(nèi)，線圈中電流方向變更100次解析：由題中給出的電動勢的表達式可以得到該交變電動勢的角速度是4πrad/s，由角速度和周期、頻率的關(guān)系ω＝eq\f(2π,T)＝2πf得到此交變電動勢的頻率為2Hz，周期是0.5s，所以選項A正確.周期是0.5s，所以1s內(nèi)線圈中的電流方向變更4次，選項D錯誤.代入表達式t＝0.25s，得到e＝0，選項C錯誤.零時刻，電動勢為零，此時穿過線圈的磁通量最大，選項B正確.綜上所述，本題的正確選項為A、B.答案：AB12.如圖甲所示為一臺小型發(fā)電機構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間按余弦規(guī)律變更，其et圖象如圖乙所示.發(fā)電機線圈的內(nèi)阻為1Ω，外接燈泡的電阻為9Ω，則（）A.電壓表的示數(shù)為6VB.發(fā)電機的輸出功率為4WC.在1.0×10－2s時刻，穿過線圈的磁通量最大D.在2.0×10－2s時刻，穿過線圈的磁通量變更率最大解析：依據(jù)et圖象可知產(chǎn)生的交變電流的電動勢最大值為6eq\r(2)V，有效值為6V，依據(jù)閉合電路歐姆定律可求得電壓表的示數(shù)為U＝eq\f(9,9＋1)×6V＝5.4V，A錯誤；依據(jù)電功率公式得發(fā)電機的輸出功率為P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(6,9＋1)))eq\s\up12(2)×9W＝3.24W，B錯誤；依據(jù)e-t圖象可知在1.0×10－2s時刻，電動勢為零，說明此時線圈處于中性面，磁通量最大，C正確；在2.0×10－2s時刻，電動勢為最大，說明此時線圈處于與中性面垂直的位置，磁通量最小，但是磁通量的變更率最大，D正確.答案：CD13.在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為志向變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有（）A.升壓變壓器的輸出電壓增大B.降壓變壓器的輸出電壓增大C.輸電線上損耗的功率增大D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大解析：由題意可知升壓變壓器的輸入電壓不變，則輸出電壓不變，A錯誤；在電能輸出過程中有I＝eq\f(P,U)，U線＝IR線，U3＝U2－U線，因P變大，I變大，所以U線變大，降壓變壓器原線圈電壓U3變小，則降壓變壓器的輸出電壓變小，B錯誤；由P損＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))eq\s\up12(2)R線，因P變大，所以P損變大，C正確；依據(jù)eq\f(P損,P)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))\s\up12(2)R線,P)＝eq\f(PR線,U2)，因P變大，所以比值變大，D正確.答案：CD14.如圖所示，一志向變壓器原線圈接入一溝通電源，副線圈電路中R1、R2、R3、R4均為定值電阻，開關(guān)S是閉合的.和為志向電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2；、和為志向電流表，讀數(shù)分別為I1、I2和I3.現(xiàn)斷開S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是（）A.U2變小、I3變小 B.U2不變、I3變大C.I1變小、I2變小 D.I1變大、I2變大解析：因為變壓器的匝數(shù)與U1不變，所以U2與兩電壓表的示數(shù)均不變，當S斷開時，因為負載電阻增大，故副線圈中的電流I2減小，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)知I1也將減小，C正確；因為R1兩端的電壓減小，故R2、R3兩端的電壓將增大，I3變大，B正確.正確選項為B、C.答案：BC三、填空題（本題共2小題，共14分）15.（6分）如圖所示，電表均為志向的溝通電表，保險絲P的熔斷電流為2A，電容器C的擊穿電壓為300V.若在a、b間加正弦溝通電壓，并適當?shù)卣{(diào)整R接入電路中的阻值，使P恰好不被熔斷，C恰好不被擊穿，則電流表的讀數(shù)為A，電壓表的讀數(shù)為V.解析：電阻R0和R串聯(lián)接入溝通電路中，通過保險絲的電流與通過電流表的電流相等；電容器與電阻R并聯(lián)，故電容器兩端的電壓與R兩端的電壓相同.電壓表的讀數(shù)是電阻R兩端電壓的有效值，而電容器的擊穿電壓是加在電容器兩端的溝通電壓的最大值，故電流表的讀數(shù)為2A，電壓表的讀數(shù)為eq\f(300,\r(2))V＝212.1V.答案：2212.116.（8分）有一個教學(xué)用的可拆變壓器，如圖甲所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B，線圈外部還可以繞線.圖甲圖乙（1）某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應(yīng)圖乙中的a、b位置，由此可推斷線圈的匝數(shù)較多（選填“A”或“B”）.（2）假如把它看成志向變壓器，現(xiàn)要測定A線圈的匝數(shù)，供應(yīng)的器材有一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一個多用電表和低壓溝通電源.請簡要敘述試驗的步驟（寫出要測的物理量，并用字母表示）：_______.（3）A線圈的匝數(shù)為nA＝（用所測物理量符號表示）.解析：（1）由題圖乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值，由電阻定律可得A線圈的匝數(shù)多于B線圈的匝數(shù).（2）①用長導(dǎo)線繞一個n匝線圈，作為副線圈替代A線圈；②把低壓溝通電源接B線圈，測得B線圈的輸出電壓為U；③用A線圈換下繞制的線圈測得A線圈的輸出電壓為UA.（3）由（2）知nA＝eq\f(UA,U)n.答案：（1）A（2）①用長導(dǎo)線繞一個n匝線圈，作為副線圈替代A線圈；②把低壓溝通電源接B線圈，測得B線圈的輸出電壓U；③用A線圈換下繞制的線圈測得A線圈的輸出電壓UA（3）eq\f(UA,U)n四、計算題（本題共3小題，共32分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位）17.（10分）如圖甲所示，矩形線圈匝數(shù)N＝100匝，ab＝30cm，ad＝20cm，勻強磁場磁感應(yīng)強度B＝0.8T，繞軸OO′從圖示位置起先勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω＝100πrad/s.圖甲圖乙（1）穿過線圈的磁通量最大值Φm為多大？線圈轉(zhuǎn)到什么位置時取得此值？（2）線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值Em為多大？線圈轉(zhuǎn)到什么位置時取得此值？（3）寫出感應(yīng)電動勢e隨時間變更的表達式，并在圖乙中作出圖象.解析：（1）當線圈轉(zhuǎn)至與磁感線垂直時，磁通量有最大值.Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2Wb＝0.048Wb.（2）線圈與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢有最大值Em＝NBSω＝480πV.（3）表達式e＝Emcosωt＝480πcos100πtV.圖象如圖所示.18.（10分）如圖所示，一個變壓器（可視為志向變壓器）的原線圈接在220V的電網(wǎng)上，向額定電壓為1.80×104V的霓虹燈供電.（1）為了平安，需在原線圈回路中接入熔斷器，當副線圈電路中電流超過12mA時，熔絲就熔斷.熔絲的熔斷電流是多大？（2）若霓虹燈正常發(fā)光時，副線圈電路中電流為10mA，則變壓器的輸入功率是多大？解析：（1）設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2，則eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1).當I2＝12mA時，I1即為熔斷電流.代入數(shù)據(jù)，得I1＝0.98A.（2）設(shè)副線圈中電流為I2′＝10mA時，變壓器的輸入功率為P1，此時霓虹燈正常發(fā)光，其兩端電壓為U2＝1.8×104V，依據(jù)志向變壓器的輸入功率等于輸出功率，有P1＝I2′U2，代入數(shù)據(jù)得，P1＝180W.19.（12分）用勻稱導(dǎo)線彎成正方形閉合線框abcd，線框每邊長10cm，每邊的電阻值為0.1Ω.把線框放在磁感應(yīng)強度為B＝0.1T的勻強磁場中，并使它繞軸O1O2以ω＝100rad/s的角速度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向如圖所示（沿O2O1，由O2向O1看