2020-2021物理3-2單元質(zhì)量檢測（二） 第五章交變電流含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年物理人教版選修3-2單元質(zhì)量檢測（二）第五章交變電流含解析單元質(zhì)量檢測（二)（第五章)（90分鐘100分)第Ⅰ卷(選擇題共52分)一、選擇題（本題共13小題,每小題4分，共52分。1~9為單選，10～13為多選)1．如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),正確的說法是(）A．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，指針左右擺動(dòng)兩次B．圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流C．圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→bD．線圈平面與磁場方向平行時(shí)，磁通量變化率為零2．如圖所示，一單匝矩形線圈abcd，已知ab邊長為l1，bc邊長為l2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為（）A．0.5Bl1l2ωsinωtB．0。5Bl1l2ωC．Bl1l2ωsinωtD．Bl1l2ω3．交變電壓的瞬時(shí)值為u＝Umsin100πt（V),當(dāng)t＝eq\f（1，600)s時(shí)，u＝5eq\r(2)V,則從電壓表上看到的讀數(shù)為()A.eq\r（2）VB．5eq\r（2）VC．10eq\r（2）VD．10V4．水電站向小山村輸電，輸送電功率為50kW，若以1100V送電，則線路損失為10kW,若以3300V送電，則線路損失可降為(）A．3.3kWB．1。1kWC．30kWD．11kW5．某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1：10，當(dāng)輸入電壓增加20V時(shí)，輸出電壓（)A．降低2VB．增加2VC．降低200VD．增加200V6．如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20:1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220V,60W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光，則（)A．電流表的示數(shù)為eq\f(3\r（2），220)AB．電源輸出功率為1200WC．電流表的示數(shù)為eq\f(3,220）AD．原線圈端電壓為11V7．如圖,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(dòng)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()A．I1和I2表示電流的瞬時(shí)值B．U1和U2表示電壓的最大值C．滑片P向下滑動(dòng)過程中,U2不變、I1變大D．滑片P向下滑動(dòng)過程中，U2變小、I1變小8．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電．已知輸電線的總電阻為R,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4：1，降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u＝220eq\r(2)sin100πt（V），降壓變壓器的副線圈與阻值R0＝11Ω的電阻組成閉合電路．若將變壓器視為理想變壓器，則下列說法不正確的是（）A．通過R0的電流的有效值是20AB．降壓變壓器T2原、副線圈的電壓之比為4:1C．升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓D．升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率9．圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝10Ω連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10V．圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象．則(）A．電阻R上的熱功率為20WB．0.02s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C．R兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u＝14.1cos100πtVD．通過R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i＝cos50πtA10．圖中閉合金屬線圈都在勻強(qiáng)磁場中繞虛線所示的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),能產(chǎn)生正弦式交變電流的是（)11．如圖所示是電子技術(shù)中常用的電路．a(chǎn)、b是電路的輸入端，其中輸入的高頻電流用“”表示,低頻電流用“～"表示，直流電流用“—”表示．關(guān)于負(fù)載電阻R中通過的電流，有以下說法，其中正確的是()A．甲圖中R通過的是低頻電流B．乙圖中R通過的是高頻電流C．丙圖中R通過的是直流電流D．丁圖中R通過的是高頻電流12．如圖所示，在某交流電路中，有一正在工作的變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為n1＝600，n2＝120,交流電源電壓U1＝220V，原線圈中串聯(lián)一個(gè)0。2A的保險(xiǎn)絲，為保證保險(xiǎn)絲不被燒斷，則()A．負(fù)載功率不能超過44WB．副線圈電流最大值不能超過1AC．副線圈電流有效值不能超過1AD．副線圈電流有效值不能超過0.2A13．圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：100，其輸入電壓如圖乙所示,遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻,R2為熱敏電阻，當(dāng)溫度升高時(shí)其阻值變小，電壓表顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫出)．未發(fā)生火情時(shí),升壓變壓器的輸入功率為750kW.下列說法中正確的是(）A．降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為50HzB．未發(fā)生火情時(shí),遠(yuǎn)距離輸電線路損耗功率為180kWC．當(dāng)R2所在處發(fā)生火情時(shí)，電壓表V的示數(shù)變大D．當(dāng)R2所在處發(fā)生火情時(shí)，輸電線上的電流變大第Ⅱ卷（非選擇題共48分)二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2個(gè)題，共8分）14．（4分）某同學(xué)選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，變壓器原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12V的低壓________（選填“交流電源"或“直流電源”）．先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大"“減小”或“不變”)．上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是________________（選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“類比法”)．15．(4分）在“探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，操作步驟如下：①將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；②閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；③將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個(gè)作為副線圈,接上小燈泡;④將原線圈與副線圈對調(diào)，重復(fù)以上步驟．（1)以上操作的合理順序是________(填步驟前數(shù)字序號(hào)）；(2)如圖所示，在實(shí)驗(yàn)中，兩線圈的匝數(shù)n1＝1600,n2＝400,當(dāng)將n1作原線圈時(shí)，原線圈兩端電壓為16V，副線圈兩端電壓為4V；n1與n2對調(diào)后，原線圈兩端電壓為8V時(shí)，副線圈兩端電壓為32V，那么可初步確定,變壓器兩個(gè)線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系是________．三、計(jì)算題（本題共3小題，共40分．要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)16．（10分)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)“π”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(5\r（2)，π）T，線框的CD邊長為20cm，CE、DF長均為10cm,轉(zhuǎn)速為50r/s.若從圖示位置開始計(jì)時(shí)：(1)寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；（2）在e－t坐標(biāo)系中作出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖象．

17。(15分）如圖，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0。5T,邊長為L＝10cm的正方形線圈abcd共100匝,線圈電阻r＝1Ω，線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4Ω.求：（1)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值．（2）交流電壓表的示數(shù)．(3）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電阻R上產(chǎn)生的熱量．18．(15分）三峽電站某機(jī)組輸出的電功率為50萬千瓦．（1）若輸出的電壓為20萬伏,則輸電線上的電流為多少？(2)在(1）情況下，某處與電站間每根輸電線的電阻為10歐,則輸電線上損失的功率為多少?它占輸出功率的幾分之幾？(3）若將電壓升高至50萬伏，輸電線上的電流為多少？輸電線上損失的功率又為多少？它占輸出功率的幾分之幾?單元質(zhì)量檢測(二）(第五章）1．解析：線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流,線圈經(jīng)過中性面時(shí)電流改變方向,線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，有兩次通過中性面,電流方向改變兩次,指針左右各擺動(dòng)一次，A項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈處于題圖所示位置時(shí)，ab邊向右運(yùn)動(dòng)，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b，B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;線圈平面與磁場方向平行時(shí),ab、cd邊垂直切割磁感線,線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢最大,也可以這樣認(rèn)為，線圈處于豎直位置時(shí)，磁通量為零，但磁通量的變化率最大,D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案:C2．解析：線圈從題圖位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emcosωt，由題意，Em＝BSω＝Bl1l2ω，所以e＝Bl1l2ωcos答案：D3．解析:將t＝eq\f(1,600)s及u＝5eq\r(2）V代入u＝Umsin100πt（V)，可以求得最大值Um＝10eq\r（2)V，有效值為10V，電壓表的讀數(shù)為有效值，D正確．答案：D4．解析：由P＝UI，ΔP＝I2R可得:ΔP＝eq\f（P2，U2）R，所以當(dāng)輸送電壓增大為原來的3倍時(shí)，線路損失變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,9)，即ΔP＝1.1kW。答案：B5．解析:由理想變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1，n2)，得：U2＝eq\f（n2,n1)U1，即副線圈兩端電壓與原線圈兩端電壓成正比，所以有：ΔU2＝eq\f(n2,n1）·ΔU1，當(dāng)輸入電壓增加20V時(shí)，輸出電壓增加200V，故D正確．答案:D6．解析：由燈泡正常發(fā)光,可知副線圈電壓為220V,由eq\f(U1，U2)＝eq\f（n1，n2）可知,原線圈電壓U1＝20×220V＝4400V，D錯(cuò)．又因輸入功率等于輸出功率，P1＝P2＝60W，故B錯(cuò)．電流表讀數(shù)為有效值，原線圈中電流I1＝eq\f(P1，U1)＝eq\f（60，4400)A＝eq\f（3，220)A，故A錯(cuò)、C正確．答案：C7．解析：電壓表和分別測量變壓器原、副線圈的輸入、輸出電壓的有效值,電流表和分別測量原、副線圈電路中電流的有效值,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，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(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：C8．解析：降壓變壓器副線圈兩端交變電壓的有效值為220V，負(fù)載電阻為11Ω，所以通過R0的電流的有效值是20A，選項(xiàng)A正確；降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4:1，所以降壓變壓器T2的原、副線圈的電壓之比為4:1，選項(xiàng)B正確；升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓加上輸電線上損失的電壓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;升壓變壓器T1的輸出功率等于降壓變壓器T2的輸入功率加上輸電線上損失的功率,選項(xiàng)D正確．答案:C9．解析：電阻R上的熱功率P＝eq\f（U2，R)＝10W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在0。02s，磁通量為零，線圈平面處在與中性面垂直的平面上，R兩端的瞬時(shí)電壓最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；R兩端的電壓最大值為10eq\r（2）V,t＝0時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大,即R兩端電壓按余弦規(guī)律變化，即u＝Umcosωt，而ω＝eq\f(2π，T）＝100π，選項(xiàng)C正確；又u＝iR，則i＝eq\f(u,R)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C10．解析：一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場內(nèi)繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生正弦式交變電流．雖然只有一半金屬線圈在磁場中，但是始終有一邊切割磁感線,保證轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢連續(xù),按照正弦規(guī)律變化，A正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng),磁通量不變，無感應(yīng)電流，B錯(cuò)誤;只有半周有電流，不能產(chǎn)生正弦式交變電流,C錯(cuò)誤；閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場且過線圈平面的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足產(chǎn)生正弦式交變電流的條件，能產(chǎn)生正弦式交變電流,D正確．答案：AD11．解析：甲圖中，電容器隔直流，R通過低頻電流；乙圖中，電容器可以和高頻交流電形成通路，R中通過低頻電流;丙圖中，電容器C很大，容抗較小,可以通過低頻電流，則R中通過直流電流；丁圖中，電感器L很大，f越高，感抗越大，阻礙高頻電流通過，R中通過低頻電流，故選項(xiàng)A、C正確．答案：AC12．解析：由P入＝P出可知P入＝U1I1＝44W．又由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1，n2)，得U2＝44V，故I2不能大于1A,負(fù)載功率不能超過44W.答案：AC13．解析：由題圖乙知交流電的周期為0.02s，所以頻率為50Hz,變壓器不改變交流電的頻率，A正確；由題圖乙知升壓變壓器輸入電壓的有效值為250V，根據(jù)升壓變壓器變壓規(guī)律知副線圈兩端電壓為25000V，所以輸電線中的電流為I＝eq\f(P,U）＝30A，輸電線路損失的電壓為ΔU＝IR＝30×100V＝3000V，輸電線路損耗功率為ΔP＝IΔU＝90kW，B錯(cuò)誤；當(dāng)R2所在處發(fā)生火情時(shí)其阻值減小，副線圈中電流增大，根據(jù)降壓變壓器變流規(guī)律知輸電線上的電流變大，輸電線上的分壓增大，降壓變壓器兩端的電壓變小，根據(jù)降壓變壓器變壓規(guī)律和串聯(lián)分壓，R1兩端電壓增大，故電壓表V的示數(shù)變小，C錯(cuò)誤,D正確．答案：AD14．解析:變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，故原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12V的低壓交流電源；根據(jù)變壓比公式eq\f（U1，U2)＝eq\f（n1,n2)，保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，可觀察到副線圈兩端的電壓增大；根據(jù)變壓比公式eq\f（U1，U2）＝eq\f（n1,n2），保持副線圈的匝數(shù)不變,增加原線圈的匝數(shù)，可觀察到副線圈兩端的電壓減小;上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法．答案：交流電源增大減小控制變量法15．解析:（1)在“探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，首先將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；再將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上,另一個(gè)作為副線圈，接上小燈泡；閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓;最后將原線圈與副線圈對調(diào),重復(fù)以上步驟．(2）兩線圈的匝數(shù)n1＝1600,n2＝400，當(dāng)將n1作原線圈時(shí)，原線圈兩端電壓為16V，副線圈兩端電壓為4V；當(dāng)n1與n2對調(diào)后，原線圈兩端電壓為8V時(shí),副線圈兩端電壓為32V，由以上數(shù)據(jù)可得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2）。答案：(1）①③②④（2）eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1，n2）16．解析：(1）線框轉(zhuǎn)動(dòng)，開始計(jì)時(shí)的位置為線框平面與磁感線平行的位置,在t時(shí)刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt,此時(shí)刻e＝Bl1l2ωcosωt即e＝BSωcosωt.其中B＝eq\f（5\r(2)，π)T，(1分)S＝0.1×0.2m2＝0。02mω＝2πn＝2π×50rad/s＝100πrad/s，(1分）故e＝eq\f（5\r(2），π）×0.02×100πcos（100πt)V，(1分）即:e＝10eq\r(2）cos（100πt）V．(1分)（2）線框中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖象如圖所示：(4分）答案：（1）e＝10eq\r(2)cos（100πt)V(2）見解析圖17．解析：先根據(jù)Em＝nBωS求出最大值；電壓表測量的是電阻R的電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律即可求解；根據(jù)焦耳定律計(jì)算電阻R上的熱量．(1)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值：Em＝nBSω＝100×0.5×0。1×0.1×2πV＝πV．（4分）(2)感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為：E＝eq\f（Em，\r(2))＝eq\f（\r（2),2）πV（2分）電流強(qiáng)度為：I＝eq\f（E，R＋r）＝eq\f(\r(2）π,2×4＋1）＝eq\f（\r（2）π,1