高中物理粵教版2第二章交變電流（市一等獎）

章末綜合測評(二)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10個小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～6題只有一項符合題目要求，第7～10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是交流發(fā)電機的示意圖，圖甲到圖丁分別表示線圈轉(zhuǎn)動過程中的四個位置，其中甲、丙中的線圈與磁場方向垂直，乙、丁中線圈與磁場方向平行，則在線圈轉(zhuǎn)動的過程中直流電流表有示數(shù)的位置是()圖1A．甲、丙 B．乙、丁C．甲、乙 D．丙、丁【解析】線圈轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電流時刻在變化，位于中性面位置時磁通量最大，但感應(yīng)電流最小，等于零．位于與中性面垂直位置時，磁通量最小，但感應(yīng)電流最大，故選B.【答案】B2．某交流發(fā)電機給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖2所示，下列說法中正確的是()【導學號：97192108】圖2A．交變電流的頻率為HzB．交變電流的瞬時值表達式為i＝5cos50πt(A)C．在t＝s時，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大D．若發(fā)電機線圈電阻為Ω，則其產(chǎn)生的熱功率為5W【解析】由圖象知，交流電的周期為s，故頻率為50Hz，A錯；轉(zhuǎn)動的角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，故電流瞬時值表達式為i＝5cos100πt(A)，B錯；t＝s時，電流最大，此時線圈磁通量應(yīng)為0，C錯；交流電電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))A，故P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,\r(2))))2×W＝5W，故D正確．【答案】D3．三個相同的電阻，分別通過如圖3甲、乙、丙所示的交變電流，三個圖中的I0和周期T相同．下列說法中正確的是()圖3A．在相同時間內(nèi)三個電阻發(fā)熱量相等B．在相同時間內(nèi)，甲、乙發(fā)熱量相等，是丙發(fā)熱量的2倍C．在相同時間內(nèi)，甲、丙發(fā)熱量相等，是乙發(fā)熱量的eq\f(1,2)D．在相同時間內(nèi)，乙發(fā)熱量最大，甲次之，丙的發(fā)熱量最小【解析】甲圖象電流的有效值為eq\f(1,\r(2))I0，乙圖象電流的有效值為I0，丙圖象根據(jù)電流有效值的定義有：Ieq\o\al(2,0)Req\f(T,2)＝I2RT，解得電流有效值I＝eq\f(1,\r(2))I0，根據(jù)焦耳定律相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比等于電流有效值的平方比，Q1∶Q2∶Q3＝1∶2∶1，C對．【答案】C4．如圖4所示，面積為S的矩形線圈共有N匝，內(nèi)阻為r，繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，當從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列說法正確的是()【導學號：97192221】圖4A．電壓表的讀數(shù)是eq\f(NBωSR,R＋r)B．通過電阻R的電荷量是eq\f(2NBS,R＋r)C．外力做功是eq\f(πN2B2ωS2,4R＋r)D．電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是eq\f(N2B2ωRS2,\r(2)R＋r)【解析】由題意可知，周期T＝eq\f(2π,ω)，線圈轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的最大電動勢為Em＝NBSω，電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)NBSω，電壓表的讀數(shù)為UV＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(\r(2)NBSωR,2R＋r)，A錯誤；從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻的電荷量為q＝eq\o(I,\s\up6(－))·Δt＝eq\f(\f(,E),R＋r)·Δt＝eq\f(N\f(ΔΦ,Δt),R＋r)Δt＝eq\f(NΔΦ,R＋r)＝eq\f(NBS,R＋r)，B錯誤；依據(jù)能量守恒，外力做功W為W＝Q＝eq\f(E2,R＋r)·eq\f(T,4)＝eq\f(πNBS2ω,4R＋r)，C正確；電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為QR＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R·eq\f(T,4)＝eq\f(πNBS2ωR,4R＋r2)，D錯誤．【答案】C5．如圖5甲所示，變壓器為理想變壓器，其原線圈接到U1＝220V的交流電源上，副線圈與阻值為R1的電阻接成閉合電路；圖乙中阻值為R2的電阻直接接到電壓為U1＝220V的交流電源上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)R1與R2消耗的電功率恰好相等，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為()【導學號：97192109】甲乙圖5\f(R1,R2) \f(R2,R1)\r(\f(R2,R1)) \r(\f(R1,R2))【解析】對題圖甲，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P1＝eq\f(U\o\al(2,2),R1).對題圖乙，P2＝eq\f(U\o\al(2,1),R2).據(jù)題意有P1＝P2，聯(lián)立以上各式解得eq\f(n1,n2)＝eq\r(\f(R2,R1))，故C正確．【答案】C6．如圖6所示，理想變壓器原線圈輸入電壓U＝Umsinωt，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器．V1和V2是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U1和U2表示；A1和A2是理想交流電流表，示數(shù)分別用I1和I2表示．下列說法正確的是()圖6A．I1和I2表示電流的瞬間值B．U1和U2表示電壓的最大值C．滑片P向下滑動過程中，U2不變、I1變大D．滑片P向下滑動過程中，U2變小、I1變小【解析】電壓表V1和V2分別測量的變壓器原、副線圈的輸入、輸出電壓的有效值，電流表A1和A2分別測量的原、副線圈電路中電流的有效值，A、B項錯誤；滑動變阻器向下滑動時，接入電路的電阻變小，原、副線圈輸入、輸出電壓不變，由歐姆定律I＝eq\f(U,R＋R0)可知，副線圈電路中的電流變大，副線圈輸出功率變大，由P入＝P出，得原線圈的輸入功率變大，由P＝IU可知，原線圈電路中的電流變大，C項正確，D項錯誤．【答案】C7．如圖7所示電路中，L為電感線圈，C為電容器，當開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時()【導學號：97192218】圖7A．燈A中無電流通過，不可能變亮B．燈A中有電流通過，方向由b到aC．燈B逐漸熄滅，c點電勢高于d點電勢D．燈B逐漸熄滅，c點電勢低于d點電勢【解析】若開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，則電容器C和燈A將被短路，電容器放電，燈A中電流方向為由b到a，A錯誤、B正確；由于在L中產(chǎn)生自感電動勢，線圈L、燈B和開關(guān)形成回路，使得燈B逐漸熄滅，電流方向為從c到d，由于L是電源，所以c點電勢低于d點電勢，選項D正確．【答案】BD8．如圖8所示，在遠距離輸電過程中，若保持原線圈的輸入功率不變，下列說法正確的是()【導學號：97192110】圖8A．升高U1會減小輸電電流I2B．升高U1會增大線路的功率損耗C．升高U1會增大線路的電壓損耗D．升高U1會提高電能的利用率【解析】提高輸電電壓U1，由于輸入功率不變，則I1將減小，又因為I2＝eq\f(n1,n2)I1，所以I2將減小，故A正確；線路功率損耗P損＝Ieq\o\al(2,2)R，因此功率損耗也減小，由ΔU＝I2R可知電壓損耗減小，故B、C錯誤；因線路損耗功率減小，因此利用率將升高，D正確．【答案】AD9．實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖9所示的模型，正方形線圈在水平勻強磁場中，繞垂直于磁感線的OO′軸勻速轉(zhuǎn)動．今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10V．已知R＝10Ω，線圈電阻忽略不計，下列說法正確的是()圖9A．線圈位于圖中位置時，線圈中的瞬時電流為零B．從中性面開始計時，線圈中電流瞬時值表達式為i＝eq\r(2)sin50πt(A)C．流過電阻R的電流每秒鐘方向改變50次D．電阻R上的熱功率等于20W【解析】線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的是交流電．線圈位于圖中位置時，穿過線圈的磁通量雖然為零，但磁通量的變化率最大，線圈中的瞬時電流最大，選項A錯誤；線圈轉(zhuǎn)一圈，兩次經(jīng)過中性面，線圈每經(jīng)過一次中性面，電流方向改變一次，每秒轉(zhuǎn)25圈，電流方向改變50次，選項C正確；由題意可知，f＝25Hz，ω＝50πrad/s，電壓表的示數(shù)是有效值，交流電最大值Em＝10eq\r(2)V，Im＝eq\r(2)A，故選項B正確；電阻R上消耗的熱功率PR＝eq\f(U2,R)＝10W，選項D錯誤．【答案】BC10.一臺理想變壓器，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10所示．則下列判斷正確的是()圖10A．原、副線圈中的功率之比為1∶1B．若只將S從1撥到2，電流表示數(shù)增大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正確；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錯誤；原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈兩端電壓為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(yīng)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(10\r(2)2,10)×60＝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，即電壓表的示數(shù)不變，故D錯誤．【答案】AC二、非選擇題(本題共3小題，共40分．)11．(12分)將交變電壓u＝220eq\r(2)sin(100πt)V接到“220V100W”的燈泡兩端，若燈泡燈絲電阻保持不變，求：(1)通過燈泡的電流的最大值；(2)燈泡的實際功率；(3)每秒鐘電流方向改變的次數(shù)；(4)通過燈泡的電流i的瞬時值表達式.【導學號：97192111】【解析】(1)交變電壓的有效值U＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，燈泡的額定電壓為U＝220V，因此燈泡恰好正常發(fā)光．由“220V100W”知該燈泡電阻為R＝eq\f(U2,P)＝484Ω.通過燈泡的電流的最大值為Im＝eq\f(Um,R)＝eq\f(220\r(2),484)A＝A.(2)燈泡的實際功率與額定功率相同，P＝100W.(3)周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)＝s，每秒鐘電流方向改變的次數(shù)n＝eq\f(t,T)×2＝eq\f(1,×2＝100(次)．(4)通過燈泡的電流的瞬時值表達式為i＝Imsinωt＝(100πt)A.【答案】(1)A(2)100W(3)100次(4)i＝(100πt)A12．(14分)如圖11所示，有一臺小型發(fā)電機，其矩形線圈的匝數(shù)n＝200匝，線圈面積S＝0.01m2，線圈電阻r＝Ω，當磁場的磁感應(yīng)強度B＝eq\f(6\r(2),5π)T時，產(chǎn)生頻率f＝50Hz的單相正弦交變電流，供電給“220V2200W”的電器讓其正常工作．求：圖11(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時表達式；(2)發(fā)動機輸出端交流電壓表的示數(shù)；(3)電阻R的阻值．【解析】(1)發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em＝nBSω＝nBS·2πf＝200×\r(2)/π××100πV＝240eq\r(2)V感應(yīng)電動勢的瞬時表達式e＝240eq\r(2)sin100πt(V)．(2)電動勢有效值E＝240V正常工作時的電流I＝P/U＝2200/220A＝10A輸出端電壓表的示數(shù)U＝E－Ir＝240V－10×V＝235V.(3)電阻R上的電壓ΔU＝235V－220V＝15V則線路電阻R＝ΔU/I＝15/10Ω＝Ω.【答案】(1)e＝240eq\r(2)sin100πt(V)(2)235V(3)Ω13．(14分)如圖12所示，交流發(fā)電機電動勢的有效值E＝20V，內(nèi)阻不計，它通過一個R＝6Ω的指示燈L1連接變壓器．變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡，每只燈泡都是“6VW”，燈泡都正常發(fā)光，導線電阻不計．求：圖12(1)降壓變壓器初級、次級線圈匝數(shù)比；(2)發(fā)電機的輸出功率. 【導學號：97192112】