2014-2015学年高中物理 第二章 交变电流章末综合检测卷 粤教版选修3-2.doc

章末检测卷(二)‎ ‎(时间：90分钟　满分：100分)‎ 一、单项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分)‎ ‎1．下列提到的交流电，哪个指的不是交流电的有效值 (　　)‎ A．交流电压表的读数 B．保险丝的熔断电流 C．电容器的击穿电压 D．电动机铭牌上的额定电压 答案　C 解析　交流电压表测量的是交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选C.‎ ‎2．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时 (　　)‎ A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小 B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小 C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大 D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流 答案　C 解析　总电阻减小，总电流增大，输电线电阻造成的电压损失ΔU＝IR线增大，电灯得到的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些．‎ ‎3．一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e＝220sin 100πt V，现有如下的说法，其中正确的是 (　　)‎ A．在t＝0时，线圈中的磁通量为0‎ B．该交流发电机线圈的转速为50 r/s C．若加在标有“220 V,100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光 D．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变 答案　B 解析　因为交变电流的瞬时表达式为e＝Emsin ωt，其中Em＝nBSω表示最大值，ω＝2πf.当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等．最大值为有效值的倍，则该电动势的最大值为220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错误，选项B正确．当t＝0时，e＝0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A错误．‎ ‎4．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 (　　)‎ 图1‎ A．电流表的示数为 A B．电源输出功率为1200 W C．电流表的示数为 A D．原线圈两端电压为11 V 答案　C 8‎ 解析　副线圈电压U2＝220 V，电流I2＝＝ A，则原线圈两端电压U1＝×U2＝4400 V，电流I1＝×I2＝ A，所以电流表示数为 A，选项A、D错误，C正确．电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60 W，选项B错误，故选C.‎ ‎5．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速．现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图2所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个周期中，前面的被截去，从而改变了电灯上的电压，那么现在电灯上的电压的有效值为 (　　)‎ 图2‎ A．Um B. C. D. 答案　C 解析　由有效值的定义知T＝×得U＝.C项正确．‎ 二、双项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每题只有两个选项正确，全部选对得5分，漏选得2分，错选得0分)‎ ‎6．如图3所示，在远距离输电过程中，若保持升压变压器原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是 (　　)‎ 图3‎ A．升高U1会减小输电电流I2‎ B．升高U1会增大线路的功率损耗 C．升高U1会增大线路的电压损耗 D．升高U1会提高电能的利用率 答案　AD 解析　提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2＝I1，所以I2将减小，故A对；线路功率损耗P损＝IR，因此功率损耗减小，电压损失减小，故B、C错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高，D对．‎ ‎7．如图4甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有‎0.5 A的保险丝L，原线圈匝数n1＝600匝，副线圈匝数n2＝120匝．当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 (　　)‎ 8‎ 图4‎ A．阻值为14.4 Ω的电阻 B．并联两盏“36 V,40 W”的灯泡 C．工作频率为10 Hz的电视 D．耐压值为36 V的电容器 答案　AB 解析　理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则副线圈得到的交变电流的频率也为50 Hz，故接入工作频率为10 Hz的电视不能正常工作，C错误；由题图乙可知，原线圈所接电源的电压有效值为180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U2＝×180 V，得U2＝36 V，B中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I1＝ A≈‎0.44 A＜‎0.5 A，B正确；副线圈两端电压的有效值为36 V，但其最大值大于电容器的耐压值，故D错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则＝180 V×‎0.5 A，解得R＝14.4 Ω，A正确．‎ ‎8．如图5甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A．输入电压u的表达式u＝20sin (100πt) V B．只断开S2后，L1、L2均正常发光 C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W 答案　AD 解析　由题图可知，Um＝20 V，T＝0.02 s，则ω＝＝100π rad/s，输入电压u＝20sin (100πt) V，故A正确；由变压器的变压规律知：＝，故U2＝＝ V＝4 V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4 V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出＝ 8‎ ‎，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝＝ W＝0.8 W，D正确．‎ ‎9．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图6所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则(　　)‎ 图6‎ A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大 B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小 C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大 D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小 答案　BC 解析　保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由＝知U2不变，当P向上滑动时，R变大，由I2＝知I2减小，I1减小，故电流表的读数变小，A错误，B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由＝知U2增大，由I2＝知I2增大，I1增大，故电流表的读数变大，C正确，D错误．‎ 三、填空题(本题共2小题，共14分)‎ ‎10．(6分)一交流电压随时间变化的图象如图7所示，则此交流电的频率是________ Hz，若将该电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V；若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于________ A.‎ 图7‎ 答案　50　200　0.14‎ 解析　由题图知T＝0.02 s，Um＝200 V而f＝ 所以f＝50 Hz，电容器耐压值应不小于200 V，‎ I＝·＝ A≈‎0.14 A.‎ 因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流不能低于‎0.14 A.‎ ‎11．(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图8甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．‎ 8‎ ‎　‎ 图8‎ ‎(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________线圈的匝数较多(选项“A”或“B”)．‎ ‎(2)如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ A线圈的匝数为nA＝______.(用所测物理量符号表示)‎ 答案　(1)24　A ‎(2)①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；‎ ‎②将A线圈与低压交流电源相连接；‎ ‎③用多用电表的交流电压挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U n(其他方法，只要合理即可)‎ 四、计算题(本大题共4小题，共46分)‎ ‎12．(9分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100匝．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图9所示，发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω.已知感应电动势的最大值Em＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．‎ 图9‎ 答案　‎‎1.4 A 解析　从Φ－t图象可以看出 Φm＝1.0×10－2 Wb，‎ T＝3.14×10－2 s，‎ 已知Em＝nωΦm，‎ 又ω＝，‎ 8‎ 故电路中电流最大值 Im＝＝ ‎＝ A＝‎2 A.‎ 交流电流表读数I＝Im/≈‎1.4 A.‎ ‎13．(9分)如图10所示，匝数为100匝、边长为‎0.2 m的正方形线圈，在磁感应强度为2 T的匀强磁场中，从中性面开始以10π rad/s的角速度绕OO′轴匀速转动．若线圈自身电阻为2 Ω，负载电阻R＝6 Ω，取π2＝10，则开始转动 s内在R上产生的热量为多少焦耳？‎ 图10‎ 答案　150 J 解析　电动势最大值为 Em＝nBSω＝100×2×0.2×0.2×10π V＝80π V 有效值为：E＝Em/＝40π V 电流有效值为：‎ I＝＝ A＝5π A 故产生的热量为Q＝I2Rt＝150 J.‎ ‎14．(14分)如图11所示，匀强磁场磁感应强度B＝0.5 T，匝数为n＝50匝的矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴OO′匀速转动，每匝线圈长为L＝‎25 cm，宽为d＝‎20 cm.线圈每分钟转动1 500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时．‎ 图11‎ ‎(1)写出感应电动势e的瞬时值表达式；‎ ‎(2)若每匝线圈本身电阻r＝0.02 Ω，外接一阻值为13 Ω的用电器，使线圈与外电路组成闭合电路，写出感应电流i的瞬时值表达式；‎ 8‎ ‎(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时，感应电动势e′和感应电流i′的瞬时值表达式如何？‎ ‎(4)画出(1)(2)中的e－t、i－t图象．‎ 答案　见解析 解析　(1)线圈匝数n＝50，磁场的磁感应强度B＝0.5 T，线圈转动的角速度ω＝2πf＝2π× rad/s＝50π rad/s，线圈的面积S＝Ld＝‎‎0.05 m2‎ 所以Em＝nBSω＝50×0.5×0.05×50π V≈196 V 从图示位置计时，有e＝Emcos ωt＝196cos (50πt) V.‎ ‎(2)若r＝0.02 Ω，则r′＝50 r＝0.02×50 Ω＝1 Ω R总＝R＋r′＝13 Ω＋1 Ω＝14 Ω Im＝＝ A＝‎‎14 A 所以i＝Imcos ωt＝14cos (50πt) A ‎(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e′＝196sin (50π t) V，i′＝14sin (50πt) A.‎ ‎(4)因为ω＝50π，‎ 所以T＝＝0.04 s，Em＝196 V，Im＝‎‎14 A ‎(1)(2)中的e－t、i－t图象分别如图甲、乙所示．‎ 甲 乙 ‎15．(14分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8×10－8 Ω·m，横截面积为10－‎5 m2‎的输电线向4×‎103 m远处的输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%，求：‎ ‎(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？‎ ‎(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？‎ ‎(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V？若用电器电路中电流为‎100 A，求此时用电器两端的电压数值．‎ 答案　(1)1∶12　(2)288∶11　(3)大于220 V　227 V 解析　(1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r＝ρ＝1.8×10－8× Ω＝14.4 Ω 8‎ 由题意知P损＝P×4%＝()2r ‎105×0.04＝()2×14.4‎ U2＝6 000 V 升压变压器原、副线圈匝数比＝＝＝.‎ ‎(2)I2＝＝ A＝ A U损＝I2·r＝×14.4 V＝240 V 而U3＝U2－U损 ‎＝6 000 V－240 V＝5 760 V ＝＝＝ 降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11‎ ‎(3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大 由题知I4′＝‎100 A则由＝＝ 所以I3′＝ U损′＝I3′·r＝×14.4 V＝55 V 而U1、U2不变 U3′＝U2－U损′＝(6 000－55) V＝5 945 V ＝，‎ U4′＝×U3′＝×5 945 V≈227 V.‎ 8‎