高中物理人教版2第五章交變電流單元測(cè)試

高二物理寒假作業(yè)（五）交流電班號(hào)姓名1．以下說(shuō)法正確的是()A．發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)銘牌上所標(biāo)數(shù)值為有效值B．電容器的擊穿電壓為所加交變電壓的有效值C．交流電壓表所測(cè)數(shù)值為瞬時(shí)值D．保險(xiǎn)絲的熔斷電流為最大值2．線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e＝10sin20πtV，則下列說(shuō)法正確的是()A．t＝0時(shí)，線圈平面位于中性面B．t＝0時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大C．t＝0時(shí)，導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大D．t＝0.4s時(shí)，e有最大值10eq\r(2)V3．一線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在下圖所示位置時(shí)()A．穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小B．穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大C．穿過(guò)線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大D．穿過(guò)線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小4．如下圖所示，一矩形線圈abcd，已知ab邊長(zhǎng)為l1，bc邊長(zhǎng)為l2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A．0.5Bl1l2ωsinωtB．0.5Bl1l2ωcosωtC．Bl1l2ωsinωtD．Bl1l2ωcosωt5．如圖(a)所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ＝45°時(shí)(如圖b)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎畡t圖的四幅圖中正確的是()6.一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如右圖所示．由圖可知()A．該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝100sin25tVB．該交流電的頻率為25HzC．該交流電的電壓的有效值為100eq\r(2)VD．若將該交流電壓加在阻值為R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為50W7．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220eq\r(2)sin100πtV的交流電源上，副線圈接有R＝55Ω的負(fù)載電阻．原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1.電流表、電壓表均為理想電表，下列說(shuō)法中正確的是()A．原線圈中電流表的讀數(shù)為1AB．原線圈中的輸入功率為220eq\r(2)WC．副線圈中電壓表的讀數(shù)為110eq\r(2)VD．副線圈中輸出交流電的周期為50s8.如右圖所示為理想變壓器原線圈所接交流電壓的波形．原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，串聯(lián)在原線圈電路中電流表的示數(shù)為1A，下列說(shuō)法正確的是()A．變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為20eq\r(2)VB．變壓器的輸出功率為200WC．變壓器輸出端的交流電的頻率為50HzD．穿過(guò)變壓器鐵芯的磁通量變化率的最大值為eq\f(20\r(2),n2)Wb/s9．如圖甲所示，M是一個(gè)小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝10∶1，接線柱a、b接上一個(gè)正弦交變電流，電壓隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示．變壓器右側(cè)部分為一火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料(電阻隨溫度升高而減小)制成的傳感器，R1為一定值電阻．下列說(shuō)法中正確的是()A．電壓表示數(shù)為22VB．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)減小C．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，電流表的示數(shù)減小D．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，電阻R1的功率變小10．一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R.設(shè)原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2，當(dāng)R增大時(shí)()A．I1減小，P1增大B．I1減小，P1減小C．I2增大，P2減小 D．I2增大，P2增大11．原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)，原線圈兩端接一正弦交變電流，為了使變壓器輸入功率增大，可以采取的措施有()A．只增加原線圈的匝數(shù)n1 B．只減少副線圈的匝數(shù)n2C．只減少負(fù)載電阻R的阻值 D．只增大負(fù)載電阻R的阻值12．如圖所示，由導(dǎo)體棒ab和矩形線框cdef組成的“10”圖案在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一起向右勻速平動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直線框平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大，則下列說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)體棒的a端電勢(shì)比b端電勢(shì)高，電勢(shì)差Uab在逐漸增大B．導(dǎo)體棒的a端電勢(shì)比b端電勢(shì)低，電勢(shì)差Uab在逐漸增大C．線框cdef中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，電流大小在逐漸增大D．線框cdef中有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，電流大小在逐漸增大13．如下圖(a)所示，一理想變壓器有原線圈ab和副線圈cd，匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶2，原線圈ab通有如下圖(b)所示的正弦交變電流，那么在t＝0.2s時(shí)刻()A．鐵芯中的磁通量為零B．鐵芯中的磁通量的變化率為零C．c、d兩端電壓為零D．交流電流表的示數(shù)為2A14．如圖，MN是一根固定的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向上．今將一金屬線框abcd放在導(dǎo)線上，讓線框的位置偏向?qū)Ь€的左邊，且兩者彼此絕緣．當(dāng)導(dǎo)線中的電流I突然增大時(shí)，線框整體的受力情況為()A．受力向右B．受力向左C．受力向上D．受力為零15．如圖所示，水平銅盤(pán)半徑為r，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，銅盤(pán)繞通過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，銅盤(pán)的邊緣及中心處分別通過(guò)滑動(dòng)變阻器R1與理想變壓器的原線圈相連，該理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1，變壓器的副線圈與電阻為R2的負(fù)載相連，則()A．變壓器原線圈兩端的電壓為Br2ω/2B．若R1不變時(shí)，通過(guò)負(fù)載R2的電流強(qiáng)度為0C．若R1不變時(shí)，變壓器的副線圈磁通量為0D．若R1變化時(shí)，通過(guò)負(fù)載R2的電流強(qiáng)度為通過(guò)R1電流的eq\f(1,n)16．如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)有理想界面，用力將矩形線圈從磁場(chǎng)中勻速拉出．在其他條件不變的情況下()A．速度越大時(shí)，拉力做功越多B．線圈邊長(zhǎng)L1越大時(shí)，拉力做功越多C．線圈邊長(zhǎng)L2越大時(shí)，拉力做功越多D．線圈電阻越大時(shí)，拉力做功越多17．電阻R1、R2與交流電源按照?qǐng)D甲的方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如下圖乙所示，則()A．通過(guò)R1的電流有效值是1.2A B．R1兩端的電壓有效值是6VC．通過(guò)R2的電流最大值是1.2eq\r(2)A D．R2兩端的電壓最大值是6eq\r(2)V18．如圖，足夠長(zhǎng)的U型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．金屬棒ab由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R，當(dāng)流過(guò)ab棒某一橫截面的電量為q時(shí)，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過(guò)程中()A．運(yùn)動(dòng)的平均速度大小為eq\f(1,2)v B．下滑的位移大小為eq\f(qR,BL)C．產(chǎn)生的焦耳熱為qBLv D．受到的最大安培力大小為eq\f(B2L2v,R)sinθ19．圖中為一理想變壓器，其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連：P為滑動(dòng)頭．現(xiàn)令P從均勻密繞的副線圈最底端開(kāi)始，沿副線圈勻速上滑，直至白熾燈泡L兩端的電壓等于其額定電壓為止．用I1表示流過(guò)原線圈的電流，I2表示流過(guò)燈泡的電流，U2表示燈泡兩端的電壓，N2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)．下列4個(gè)圖中，能夠正確反映相應(yīng)物理量的變化趨勢(shì)的是()20．如圖，理想變壓器原線圈與一10V的交流電源相連，副線圈并聯(lián)兩個(gè)小燈泡a和b.小燈泡a的額定功率為0.3W，正常發(fā)光時(shí)電阻為30Ω.已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過(guò)原線圈的電流為0.09A，可計(jì)算出原、副線圈的匝數(shù)比為_(kāi)_______，流過(guò)燈泡b的電流為_(kāi)_______A.21．閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為240r/min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)平行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為2V，求從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，(1)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；(2)電動(dòng)勢(shì)的峰值；(3)從中性面起經(jīng)eq\f(1,48)s，交流電動(dòng)勢(shì)的大小．22．家庭電路的引線均有一定電阻(約幾歐姆)．因此當(dāng)家中大功率用電器如空調(diào)、電爐工作時(shí)，家中原來(lái)開(kāi)著的電燈會(huì)變暗，下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試，可以估算出家庭電路引線部分的電阻，如右圖所示，用r表示家庭電路引線部分的總電阻，為兩表筆插入插座的交流電壓表，M為一個(gè)額定功率為P額定電壓為U額的空調(diào)(P較大)．測(cè)試時(shí)，先斷開(kāi)所有家電電路，測(cè)得電壓為U1，再閉合電鍵S，測(cè)得電壓為U2.(1)試推導(dǎo)估算r的表達(dá)式(設(shè)電源兩端電壓保持恒定)；(2)若P＝2.0kW，U額＝220V，測(cè)得U1＝220V，U2＝210V，則引線部分總電阻約為多少？23．如圖所示，正方形閉合線圈邊長(zhǎng)為0.2m，質(zhì)量為0.1kg，電阻為0.1Ω，在傾角為30°的斜面上的砝碼質(zhì)量為0.4kg，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T，不計(jì)一切摩擦，砝碼沿斜面下滑線圈開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，它恰好做勻速運(yùn)動(dòng)．(g取10m/s2)(1)求線圈勻速上升的速度．(2)在線圈勻速進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，砝碼對(duì)線圈做了多少功？(3)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生多少焦耳熱？高二物理寒假作業(yè)（五）交流電參考答案1．解析：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)銘牌所標(biāo)數(shù)值、交流電壓表、保險(xiǎn)絲的熔斷電流均為有效值，故A對(duì)，C、D錯(cuò)．電容器的擊穿電壓為最大值，B錯(cuò)．答案：A2．解析：由電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式，計(jì)時(shí)從線圈位于中性面時(shí)開(kāi)始，所以t＝0時(shí)，線圈平面位于中性面，磁通量為最大，但此時(shí)導(dǎo)線線速度方向與磁感線平行，切割磁感線的有效速率為零，A、B正確，C錯(cuò)誤．當(dāng)t＝0.4s時(shí)，e＝10sin20πt＝10×sin(20π×0.4)V＝0，D錯(cuò)誤．答案：AB3．解析：當(dāng)線框平面平行于磁感線時(shí)，磁通量最小，但e最大，即eq\f(ΔΦ,Δt)最大．答案：C4．解析：線圈從題圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emcosωt，由題意，Em＝BSω＝Bl1l2ω，所以e＝Bl1l2ωcos答案：D5．解析：在初始位置ad和bc切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a，是負(fù)值，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,4)時(shí)刻，線圈處在中性面位置，感應(yīng)電流為零，則選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．答案：D6．解析：由圖可知該交流電的周期T＝4×10－2s，頻率f＝eq\f(1,T)＝25Hz，ω＝2πf＝50πrad/s，電壓最大值Um＝100V，有效值為U＝eq\f(100,\r(2))V＝50eq\r(2)V；電阻消耗的電功率P＝eq\f(U2,R)＝50W；交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u＝100sin50πtV．綜上所述，選項(xiàng)A、C錯(cuò)，B、D正確．答案：BD7．解析：先計(jì)算副線圈的電壓的有效值，原線圈電壓的有效值為220V，根據(jù)匝數(shù)之比可以得到副線圈的電壓的有效值為110V，根據(jù)負(fù)載電阻的大小可以知道副線圈中輸出電流為2A，根據(jù)原、副線圈的輸入和輸出功率相等可以知道原線圈中電流為1A.答案：A8．解析：答案：C9．解析：本題考查交變電流和變壓器原理．由圖象可知交變電流的電壓有效值為220V，因?yàn)樵本€圈的匝數(shù)比為10∶1，故變壓器副線圈的輸出電壓為22V，而電壓表測(cè)的是R2兩端的電壓，所以小于22V，故A錯(cuò)誤；當(dāng)傳感器R2處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，熱敏電阻R2的阻值隨溫度升高而減小，變壓器的輸出電壓不變，熱敏電阻與定值電阻R1分壓，故R2的分壓減小，電壓表示數(shù)變小，B正確；R2減小時(shí)，變壓器的負(fù)載電阻減小，電流增大，則原線圈的電流也增大，所以電流表的示數(shù)增大，C錯(cuò)誤；由于負(fù)載電路的電流增大，電阻R1消耗的功率也增大，故D也錯(cuò)誤，難度中等．答案：B10．解析：考查理想變壓器及其相關(guān)知識(shí)，當(dāng)副線圈接的可調(diào)電阻R增大時(shí)，變壓器輸出功率P2減小，導(dǎo)致變壓器輸入功率P1減小，原線圈中電流I1減小，所以正確選項(xiàng)是B.答案：B11．解析：由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)知，當(dāng)n1增大時(shí)，U2減小，當(dāng)減小n2時(shí)，U2也減小，又根據(jù)P入＝P出＝eq\f(U22,R)知，A、B兩項(xiàng)均錯(cuò)，C項(xiàng)對(duì)，D項(xiàng)錯(cuò)．答案：C12．解析：本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象和楞次定律．對(duì)導(dǎo)體棒ab由右手定則可判斷a端電勢(shì)高，由E＝Blv可知，因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度均勻增大，所以Uab變大，故選項(xiàng)A對(duì)，B錯(cuò)；對(duì)矩形線框cdef，由楞次定律可判斷，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，但由于磁感?yīng)強(qiáng)度是均勻增大，所以感應(yīng)電流是恒定的，不會(huì)增大，所以選項(xiàng)C、D都不對(duì)．難度中等．答案：A13．答案：A14．解析：首先判斷出由于電流I增大使得穿過(guò)回路abcd的磁通量Φ是增大還是減?。捎诰€框位置偏向?qū)Ь€左邊，使跨在導(dǎo)線左邊的線圈面積大于右邊面積，線圈左邊部分磁感線穿出，右邊部分磁感線穿入，整個(gè)線框中的合磁通量是穿出的，并且隨電流增大而增大．再用“阻礙磁通量變化”來(lái)考慮線框受磁場(chǎng)力而將要發(fā)生運(yùn)動(dòng)的方向．顯然線框只有向右發(fā)生運(yùn)動(dòng)，才與阻礙合磁通量增加相符合，因此線框受的合磁場(chǎng)力應(yīng)向右，故正確答案為A.答案：A15．解析：水平銅盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑切割磁感線產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于電源．當(dāng)R1不變時(shí)變壓器原線圈所加的是恒定電壓，副線圈中的磁通量一定，磁通量的變化量為零，故其輸出電壓為零，分析可知A、C錯(cuò)，B對(duì)；當(dāng)R1變化時(shí)，原線圈所加的不是交流電壓，其原、副線圈的電流關(guān)系不確定，故D錯(cuò)．答案：B16．解析：以極端情況考慮：若速度極小接近于零，則線圈中幾乎沒(méi)有感應(yīng)電流，就無(wú)需克服安培力做功，從而速度越大時(shí)拉力做功越多；若L1極小接近于零，則L1切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)便接近于零，線圈中幾乎沒(méi)有感應(yīng)電流，也無(wú)需克服安培力做功，從而L1越大時(shí)拉力做功越多；若L2極小接近于零，則將線圈拉出時(shí)的位移接近于零，從而L2越大時(shí)拉力做功越多；若線圈電阻極大趨于無(wú)限大，則線圈中幾乎沒(méi)有感應(yīng)電流，亦無(wú)需克服安培力做功，從而線圈電阻越大時(shí)拉力做功越?。詰?yīng)選A、B、C項(xiàng)．答案：ABC17．解析：R1與R2串聯(lián)，R1與R2中的電流變化情況應(yīng)相同，電流有效值I1＝I2＝0.6A，電流最大值I1m＝I2m＝0.6eq\電壓有效值U1＝I1R1＝6V，U2＝I2R2＝12V，電壓最大值U1m＝eq\r(2)U1＝6eq\r(2)V，U2m＝eq\r(2)U2＝12eq\r(2)V.答案：B17．解析：對(duì)棒受力分析如圖所示．F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)，故D錯(cuò)；F安隨棒的速度的增大而增大，故棒做的不是勻加速直線運(yùn)動(dòng)．因此運(yùn)動(dòng)的平均速度eq\x\to(v)≠eq\f(1,2)v，A錯(cuò)；由q＝neq\f(Δφ,R總)可得：q＝eq\f(BLx,R)，故棒下滑的位移x＝eq\f(qR,BL)，B正確；求焦耳熱應(yīng)該用有效值，故C錯(cuò)．答案：B19．解析：當(dāng)滑動(dòng)頭P勻速上滑時(shí)，副線圈匝數(shù)均勻增大，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，U2＝eq\f(n2,n1)U1，U2隨時(shí)間均勻增大，C項(xiàng)正確；由于燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，所以當(dāng)電壓均勻增加時(shí)，由歐姆定律I＝eq\f(U,R)知燈泡中電流并非均勻增加，而是增加的越來(lái)越慢，其I2－t圖線的斜率逐漸減小，B項(xiàng)正確；燈泡消耗的功率N2＝U2I2，N2隨時(shí)間并不是均勻增加的，D項(xiàng)錯(cuò)誤；變壓器的輸入功率與輸出功率相等，當(dāng)燈泡功率增大時(shí)，輸入功率也在增大，原線圈中電流增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：BC20．解析：根據(jù)P＝eq\f(U2,R)和P＝I2R得燈泡a兩端的電壓U2＝eq\r(PR)＝eq\r(0.3×30)V＝3V，通過(guò)燈泡a的電流Ia＝eq\r(\f(P,R))＝eq\r(\f(0.3,30))A＝0.1A，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得原、