高中物理教科版2第二章交變電流

章末綜合測評(二)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)1．如圖1所示為一正弦交流電電壓隨時間變化的圖像，下列表達式正確的是()【導學號：46042153】圖1A．e＝2sinπt(V) B．e＝eq\r(2)sin10πt(V)C．e＝2sin10πt(V) D．e＝eq\r(2)sinπt(V)【解析】由圖像知，交流電周期s，則ω＝eq\f(2π,T)＝10π，故選項C正確．【答案】C2．在“練習使用示波器”的實驗中，關(guān)于豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕的作用，下列說法正確的是()【導學號：46042154】A．豎直位移旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置，Y增益旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度B．豎直位移旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置C．豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕都是用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置D．豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕都是用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度【解析】豎直位移旋鈕可以調(diào)節(jié)圖像在屏幕豎直方向的位置，使觀察的信號位于屏幕中央，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕則用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度，故A正確，B、C、D錯誤．【答案】A3．某交流電電源電壓的瞬時值表達式為u＝6eq\r(2)sin100πt(V)，則下列說法中正確的是()【導學號：46042155】A．用交流電壓表測該電源電壓時，示數(shù)是6VB．用交流電壓表測該電源電壓時，示數(shù)是6eq\r(2)VC．用此電源給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔為sD．把標有“6V3W”的小燈泡接在該電源上時，小燈泡將被燒毀【解析】電壓表測量的是有效值，用交流電壓表測該電源電壓時，示數(shù)是6V，故A正確，故B錯誤；由u＝6eq\r(2)sin100πt(V)，可知，該交流電的最大值為6eq\r(2)V，ω＝100πrad/s，所以T＝eq\f(2π,100π)s＝s，頻率為50Hz，用此電源給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔為s，故C錯誤；小燈泡的額定電壓為有效值，所以小燈泡正常發(fā)光，故D錯誤．【答案】A4．如圖2所示，在水平方向的勻強磁場中一矩形閉合線圈繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，若要使線圈中的電流峰值減半，下列不可行的方法是()圖2A．將線圈的轉(zhuǎn)速減半B．將線圈的匝數(shù)減半C．將勻強磁場的磁感應強度減半D．將線圈的邊長減半【解析】由Im＝eq\f(Em,R)，Em＝NBSω，ω＝2πn，得Im＝eq\f(NBS·2πn,R)，故A、C不符合題意；又因為電阻R與匝數(shù)有關(guān)，當匝數(shù)減半時電阻R也隨之減半，則Im不變，故B符合題意；當邊長減半時，面積S減為原來的eq\f(1,4)，而電阻減為原來的eq\f(1,2)，故D不符合題意．【答案】B5．某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖像如圖3所示，由圖中信息可以判斷()圖3A．在A和C時刻線圈處于中性面位置B．在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C．在A→D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為2πD．若從O→D時刻歷時s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次【解析】根據(jù)圖像，首先判斷出感應電流的表達式i＝Imsinωt.其中Im是感應電流的最大值，ω是線圈旋轉(zhuǎn)的角速度．另外應該進一步認識到線圈是從中性面開始旋轉(zhuǎn)，而且線圈旋轉(zhuǎn)一周，兩次經(jīng)過中性面，經(jīng)過中性面位置時電流改變方向．從該圖來看，在O、B、D時刻電流為零，所以此時線圈恰好在中性面位置，且穿過線圈的磁通量最大；在A、C時刻電流最大，線圈處于和中性面垂直的位置，此時磁通量為零；從A到D時刻，線圈旋轉(zhuǎn)3/4周，轉(zhuǎn)過的角度為3π/2；如果從O到D時刻歷時s，恰好為一個周期，所以1s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)動50個周期，經(jīng)過中性面100次，電流方向改變100次．綜合以上分析可得，只有選項D正確．【答案】D6．如圖4所示，在鐵芯P上繞著兩個線圈a和b，則()【導學號：46042156】圖4A．線圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出恒定電流B．線圈a輸入恒定電流，穿過線圈b的磁通量一定為零C．線圈b輸出的交變電流不對線圈a的磁場造成影響D．線圈a的磁場變化時，線圈b中一定有電場【解析】a、b線圈相當于變壓器的原、副線圈，根據(jù)電磁感應定律可知，當線圈a輸入正弦交變電流時，線圈b將輸出正弦交變電流，故A選項錯誤；當線圈a輸入恒定電流，將產(chǎn)生不變的磁場，則穿過線圈b的磁通量不為零，只是磁通量的變化量為零，故B選項錯誤；線圈b輸出的交變電流也要產(chǎn)生磁場，對線圈a的磁場也會產(chǎn)生影響，故C選項錯誤；根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，變化的磁場周圍將產(chǎn)生電場，則線圈a中的磁場變化時，線圈b中一定有電場，故D選項正確．【答案】D7．圖5為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導氣管，視變壓器為理想變壓器．原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220V降至110V．調(diào)節(jié)前后()圖5A．副線圈中的電流比為1∶2B．副線圈輸出功率比為2∶1C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1D．原線圈輸入功率比為1∶2【解析】根據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)，U2由220V降至110V，副線圈上的電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即調(diào)節(jié)前后，副線圈上電流之比為2∶1，選項A錯誤；根據(jù)P＝UI知，U、I均變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)時，副線圈上輸出的功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，即調(diào)節(jié)前后副線圈的輸出功率之比為4∶1，選項B錯誤；根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，當U2由220V降至110V時，n2變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即調(diào)節(jié)前后副線圈接入的匝數(shù)比為2∶1，選項C正確；根據(jù)理想變壓器P入＝P出，所以原線圈輸入功率等于副線圈的輸出功率，即調(diào)節(jié)前后原線圈輸入功率之比為4∶1，選項D錯誤．【答案】C8．調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖6所示，線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，AB間加上正弦交流電，交流電壓有效值恒定為U，移動滑動觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓，在輸出端連接了滑動變阻器R，變阻器的滑動觸頭為Q，圖中的電表均為理想交流電表，則()【導學號：46042157】圖6A．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變小B．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電壓表的讀數(shù)變小C．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數(shù)變大D．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電壓表的讀數(shù)變小【解析】保持P的位置不動，即是保持變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比不變，則滑動變阻器R兩端的電壓不變，當將Q向下移動時，連入電路的電阻的阻值變大，副線圈電流減小，原線圈電流也減小，故A正確，B錯誤；保持Q的位置不動，即是保持滑動變阻器R連入電路的阻值不變，將P沿逆時針方向移動時，變壓器的原線圈的匝數(shù)不變，副線圈的匝數(shù)增多，由U2＝eq\f(n2,n1)U1知滑動變阻器R兩端的電壓將增大，I2增大，I1也增大，所以電流表的讀數(shù)變大，故C正確，D錯誤．【答案】AC9．一臺理想變壓器，開始時開關(guān)S接1，此時原、副線圈的匝數(shù)比是11∶1，原線圈接入電壓為220V的正弦交流電，一只理想二極管和一個滑動變阻器串聯(lián)接在副線圈上，如圖7所示，則下列判斷正確的是()圖7A．原、副線圈中的功率之比為11∶1B．若只將S從1撥到2，電流表示數(shù)減小C．若開關(guān)S接1，滑動變阻器接入電路的阻值為10Ω時，則1min內(nèi)滑動變阻器產(chǎn)生的熱量為1200JD．若只將滑動變阻器的滑片向下滑動，則兩電表示數(shù)均減小【解析】原副線圈的輸入功率等于輸出功率，故A錯誤；若只將S從1撥到2，副線圈的電壓減小，副線圈電流減小，原線圈電流即電流表示數(shù)減小，故B正確；原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈端電壓為20V，由于副線圈接著二極管，它具有單向?qū)щ娦?，根?jù)電流的熱效應知eq\f(202,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T解得U＝10eq\r(2)V，若滑動變阻器接入電路的阻值為10Ω，則1min內(nèi)滑動變阻器產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10\r(2)))2,10)×60J＝1200J，故C正確；將滑動變阻器滑片向下滑動，接入電路中的阻值變大，電流表的讀數(shù)變小，但對原、副線圈兩端的電壓無影響，即電壓表的讀數(shù)不變，故D錯誤．【答案】BC10．某水電站用總電阻為Ω的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3×106kW.現(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是()【導學號：46042158】A．輸電線上輸送的電流大小為×10B．輸電線上由電阻造成的電壓損失為15kVC．若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108kWD．輸電線上損失的功率為ΔP＝eq\f(U2,r)，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻【解析】輸電線上輸送的電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(3×106kW,500kV)＝6000A，選項A正確；輸電線上由電阻造成的電壓損失為U損＝Ir＝6000×V＝×104V，選項B正確；輸電線上損失的功率不可能大于輸送的總功率3×106kW，選項C錯誤；ΔP＝eq\f(U2,r)中，U應當為輸電線上損失的電壓，選項D錯誤．【答案】AB二、非選擇題(本題共3小題，共40分．按題目要求作答．)11．(12分)如圖8所示，矩形線圈abcd在磁感應強度B＝2T的勻強磁場中繞軸OO′以角速度ω＝10πrad/s勻速轉(zhuǎn)動，線圈共10匝，每匝線圈的電阻值為Ω，ab＝0.3m，bc＝0.6m，負載電阻R＝45Ω.求圖8(1)電阻R在s內(nèi)發(fā)出的熱量；(2)電阻R在s內(nèi)流過的電荷量(設(shè)線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動)．【解析】(1)矩形線圈abcd在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正弦交變電流，電動勢的峰值為Em＝nBSω＝10×2×××10πV＝V電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(Em,\r(2)R＋r)＝1.60A所以s內(nèi)R上發(fā)出的熱量Q＝I2Rt＝J.(2)矩形線圈旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的感應電動勢的平均值E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(nBS,\f(T,4))＝eq\f(2nBSω,π)＝eq\f(2Em,π)＝72V電流的平均值I＝eq\f(E,R＋r)＝1.44A0．05s內(nèi)電路流過的電荷量q＝It＝0.072C.【答案】(1)J(2)0.072C12．(12分)如圖9所示，變壓器原線圈n1＝800匝，副線圈n2＝200匝，燈泡A標有“10V2W”，電動機D的線圈電阻為1Ω，將交變電流u＝100eq\r(2)sin(100πt)V加到理想變壓器原線圈兩端．燈泡恰能正常發(fā)光，求：【導學號：46042159】圖9(1)副線圈兩端電壓(有效值)；(2)電動機D的電功率．【解析】(1)原線圈兩端電壓(有效值)U1＝eq\f(Um1,\r(2))＝eq\f(100\r(2),\r(2))V＝100V由變壓器變壓比規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知副線圈兩端電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝25V.(2)電動機兩端電壓，UD＝U2－UA＝15V，I＝eq\f(PA,UA)＝0.2A發(fā)動機的功率PD＝UDI＝3W.【答案】(1)25V(2)3W13．(16分)有一臺內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機，供給一學校照明用電，如圖10所示．升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻為4Ω.全校共有22個班，每班有“220V40W”燈6盞，若保證全部電燈正常發(fā)光，則圖10(1)發(fā)電機的輸出功率多大？(2)發(fā)電機的電動勢多大？(3)輸電效率為多少？【解析】(1)降壓變壓器的輸出功率為：P用＝40×22×6W＝5280W降壓變壓器副線圈的電流：I4＝eq\f(40,220)×6×22A＝24A，降壓變壓器原線圈的電流：I3＝eq\f(n4,n3)I4＝eq\f(1,4)×24A＝6A輸電線損失的功率：ΔP＝Ieq\o\al(2,3)R＝144W，所以發(fā)電機的輸出功率：P＝5280W＋144W＝5424W.(2)降壓變壓器原線圈電壓為：U3＝eq\f(n3,n4)U4＝eq\f(4,1)×220V＝8