人教版高中物理新教材同步講義選修第二冊(cè) 第3章　章末檢測(cè)試卷(三)（含解析）

章末檢測(cè)試卷(三)(滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝50·sin(100πt)V．對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的是()A．最大值是50eq\r(2)V B．頻率是100HzC．有效值是25V D．周期是0.02s答案D解析從線圈位于中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e＝Emsinωt，因?yàn)閑＝50sin(100πt)V，所以最大值是Em＝50V，A錯(cuò)誤；由ω＝2πf＝100πrad/s得f＝50Hz，B錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)有效值是E＝eq\f(Em,\r(2))＝25eq\r(2)V，C錯(cuò)誤；T＝eq\f(1,f)＝0.02s，D正確．2．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的高電壓，所用的器材叫電壓互感器．如下所示的四個(gè)圖中，能正確反映其工作原理的是()答案B解析由電壓互感器的工作原理可知，電壓互感器應(yīng)跨接在火線與零線之間，且由于電壓與匝數(shù)成正比，故電壓互感器應(yīng)使高壓電線并聯(lián)接入匝數(shù)較多的線圈上，故B符合題意，A、C、D不符合題意．3．一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的正弦式交變電壓的波形圖如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．交變電壓的最大值是220VB．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期是1sC．第2s末通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值最大D．第2s末通過(guò)線圈的磁通量變化率絕對(duì)值最大答案D解析由題圖可知，交變電壓的最大值為311V，故A錯(cuò)誤；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為2s，故B錯(cuò)誤；第2s末瞬時(shí)電壓值為最大值，根據(jù)交變電流的特點(diǎn)可知，此時(shí)線圈平面與中性面垂直，即線圈平面與磁場(chǎng)平行，所以此時(shí)通過(guò)線圈的磁通量為0，通過(guò)線圈的磁通量變化率絕對(duì)值最大，故C錯(cuò)誤，D正確．4．電站向某地輸送5000kW的電功率，輸電線上損耗的電功率為100kW，如果把輸電電壓提高為原來(lái)的10倍，同時(shí)將輸電線的橫截面積減為原來(lái)的一半，而輸送的電功率不變，那么輸電線損耗的電功率為()A．0.2kWB．0.5kWC．2.0kWD．5.0kW答案C解析輸電電壓提高為原來(lái)的10倍，根據(jù)P＝UI知，輸電電流減小為原來(lái)的eq\f(1,10)，根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)知，輸電線的橫截面積減為原來(lái)的一半，則輸電線的電阻增大為原來(lái)的2倍，根據(jù)P損＝I2R知，輸電線上損耗的電功率減小為原來(lái)的eq\f(1,50)，則輸電線上損耗的功率為2.0kW，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．5.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶3，副線圈回路中接入三個(gè)均標(biāo)有“36V40W”的燈泡，且均正常發(fā)光，那么，標(biāo)有“36V40W”的小燈泡A()A．也正常發(fā)光 B．將被燒毀C．比另外三個(gè)燈泡暗 D．無(wú)法確定答案A解析理想變壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比，由副線圈回路中三個(gè)均標(biāo)有“36V40W”的燈泡能正常發(fā)光，可知副線圈兩端電壓U2＝36×3V＝108V，所以原線圈兩端電壓U1＝eq\f(n1,n2)U2＝36V，燈泡A與原線圈并聯(lián)，兩端電壓也為36V，能正常發(fā)光，故選A.6.如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，R0為定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器，原線圈兩端的輸入電壓u＝200sin100πt(V)，設(shè)理想交流電壓表V1、V2的示數(shù)分別是U1、U2；理想交流電流表A1、A2的示數(shù)分別是I1、I2.下列說(shuō)法正確的是()A．電壓表V2的示數(shù)U2＝20VB．滑片P向b端滑動(dòng)過(guò)程中，U2不變，I2變大C．滑片P向b端滑動(dòng)過(guò)程中，U1變小，I1變大D．通過(guò)原、副線圈的交變電流頻率之比為10∶1答案B解析由u＝200sin100πt(V)可知輸入電壓有效值為U1＝eq\f(200,\r(2))V＝100eq\r(2)V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得U2＝eq\f(1,10)×100eq\r(2)V＝10eq\r(2)V，A錯(cuò)誤；滑片P向b端滑動(dòng)過(guò)程中，副線圈負(fù)載電阻減小，U2不變，則I2變大，B正確；由B項(xiàng)分析知U1不變，I1變大，C錯(cuò)誤；變壓器不改變交變電流的頻率，D錯(cuò)誤．7．(2020·浙江7月選考)如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P＝100kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1＝250V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線＝8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220V．已知輸電線上損失的功率P線＝5kW，假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是()A．發(fā)電機(jī)輸出的電流I1＝40AB．輸電線上的電流I線＝625AC．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11D．用戶得到的電流I4＝455A答案C解析發(fā)電機(jī)輸出電流I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(100×103,250)A＝400A，故A錯(cuò)誤；輸電線上損失的功率P線＝I線2R線＝5kW，所以I線＝eq\r(\f(P線,R線))＝25A，故B錯(cuò)誤；用戶得到的功率P4＝P－P線＝(100－5)kW＝95kW，則I4＝eq\f(P4,U4)＝eq\f(95×103,220)A＝eq\f(4750,11)A≈432A，故eq\f(n3,n4)＝eq\f(I4,I線)＝eq\f(190,11)，故C正確，D錯(cuò)誤．8．(2021·南昌市第一中學(xué)高二期中)在如圖甲所示的電路中，ab兩端接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(報(bào)警器未畫(huà)出)，圖中電壓表和電流表均為理想電表，電壓表的示數(shù)為22V，D為理想二極管，R0為定值電阻，L為電阻恒定的指示燈，RT為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小．下列說(shuō)法中正確的是()A．理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1B．若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)將變小C．若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，指示燈L將變暗D．若只將原線圈的理想二極管去掉，則電壓表的示數(shù)會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍答案C解析設(shè)原線圈兩端電壓為U1，根據(jù)電流的熱效應(yīng)可得eq\f(U12,R)T＝(eq\f(311,\f(\r(2),R)))2×eq\f(T,2)，解得U1＝eq\f(311,2)V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(311,44)，故A錯(cuò)誤；輸入端的電壓不變，匝數(shù)比不變，則電壓表示數(shù)不變，若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，RT電阻變小，輸出的總功率變大，則輸入端的電功率變大，電壓不變，則電流表的示數(shù)變大，故B錯(cuò)誤；若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，RT電阻變小，輸出的總功率變大，副線圈中電流變大，R0兩端電壓變大，則指示燈兩端電壓變小，指示燈變暗，故C正確；有二極管時(shí)原線圈兩端電壓為eq\f(311,2)V，沒(méi)有二極管時(shí)原線圈兩端電壓為eq\f(311\r(2),2)V，則原線圈兩端電壓變?yōu)樵瓉?lái)的eq\r(2)倍，由于匝數(shù)比不變，則電壓表的示數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的eq\r(2)倍，故D錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)9．圖甲是一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示．發(fā)電機(jī)線圈的電阻r＝2Ω，外接燈泡的電阻為10Ω.則()A．在t＝0.01s時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量最大B．理想電壓表的示數(shù)為6VC．燈泡消耗的電功率為2.5WD．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e＝60eq\r(2)·sin50πtV答案AC解析在t＝0.01s時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)為0，則線圈位于中性面，穿過(guò)線圈的磁通量最大，A正確；由題圖乙可知，電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝6eq\r(2)V，周期為0.02s，則電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin(eq\f(2π,T)t)＝6eq\r(2)sin100πt(V)，D錯(cuò)誤；理想電壓表的示數(shù)為交流電的有效值，并且測(cè)量外電路電壓，故U＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(\f(Em,\r(2)),R＋r)R＝5V，B錯(cuò)誤；燈泡消耗的電功率P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(25,10)W＝2.5W，C正確．10．(2021·張家口市上學(xué)期期中)如圖所示，處在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度ω繞對(duì)角線NQ轉(zhuǎn)動(dòng)．已知MN長(zhǎng)為l1，NP長(zhǎng)為l2，線框電阻為R，t＝0時(shí)刻線框平面與紙面重合，下列說(shuō)法正確的是()A．矩形線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為eq\f(\r(2),2)Bl1l2ωB．矩形線框轉(zhuǎn)過(guò)π時(shí)的電流為零C．矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周，通過(guò)線框任意橫截面的電荷量為eq\f(Bl1l2,R)D．矩形線框轉(zhuǎn)過(guò)π過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為eq\f(πB2l12l22ω,2R)答案ABD解析線框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生正弦式交變電流，最大值為Em＝Bl1l2ω，所以有效值為E＝eq\f(\r(2)Bl1l2ω,2)，故A正確；線框轉(zhuǎn)過(guò)π時(shí)，線框平面與磁場(chǎng)垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，電流為零，故B正確；線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周磁通量的變化量為零，故通過(guò)線框任意橫截面的電荷量為零，故C錯(cuò)誤；根據(jù)焦耳定律可得線框轉(zhuǎn)過(guò)π過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt＝eq\f(E2,R)·eq\f(π,ω)＝eq\f(πB2l12l22ω,2R)，故D正確．11．如圖甲所示是調(diào)壓變壓器的原理圖，線圈AB繞在一個(gè)圓形的鐵芯上，總匝數(shù)為1000.AB間加上如圖乙所示的正弦交變電壓，移動(dòng)滑動(dòng)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(dòng)變阻器R和理想交流電流表，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭為Q.已知開(kāi)始時(shí)滑動(dòng)觸頭Q位于滑動(dòng)變阻器的最下端，且BP間線圈匝數(shù)剛好是500，滑動(dòng)變阻器的最大阻值等于72Ω.則下列說(shuō)法正確的是()A．開(kāi)始時(shí)，電流表示數(shù)為0.25eq\r(2)AB．開(kāi)始時(shí)，流過(guò)R的交流電頻率為25HzC．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上移動(dòng)時(shí)，R消耗的功率變大D．保持Q的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)少許，R消耗的功率變大答案CD解析由題圖乙知，輸入電壓的有效值為U1＝36V，根據(jù)變壓規(guī)律：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得輸出電壓U2＝18V，所以電流表的示數(shù)為I＝eq\f(U2,R)＝0.25A，所以A錯(cuò)誤；交流電的周期為0.02s，所以頻率為50Hz，所以B錯(cuò)誤；保持P的位置不動(dòng)，將Q向上移動(dòng)時(shí)，R接入電路的阻值減小，U2不變，R消耗的功率P2＝eq\f(U22,R)變大，所以C正確；保持Q的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)少許，n2增大，U2增大，R消耗的功率P2＝eq\f(U22,R)變大，所以D正確．12．圖甲是家用燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置的原理圖，轉(zhuǎn)換器將直流電轉(zhuǎn)化為如圖乙所示的正弦式交變電流，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，電壓表為理想交流電表．當(dāng)變壓器副線圈兩端的電壓的瞬時(shí)值達(dá)到5000V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引起電火花．下列說(shuō)法正確的是()A．開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電壓表的示數(shù)為5VB．相比副線圈，原線圈須用較粗的導(dǎo)線繞制C．要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，原、副線圈的匝數(shù)比需滿足eq\f(n1,n2)≤eq\f(1,1000)D．若能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，鋼針在交變電流一個(gè)周期內(nèi)至少可以點(diǎn)火2次答案BCD解析根據(jù)題圖乙，得到原線圈電壓的最大值U1m＝5V，根據(jù)正弦式交變電壓最大值和有效值的關(guān)系可知，原線圈電壓的有效值為U1＝eq\f(U1m,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))V≈3.5V，則電壓表的示數(shù)為3.5V，故A錯(cuò)誤；根據(jù)P入＝P出可得U1I1＝U2I2，由于副線圈電壓U2大于原線圈電壓U1，所以原線圈中的電流大于副線圈中的電流，所以相比副線圈，原線圈須用較粗的導(dǎo)線繞制，故B正確；變壓器副線圈兩端的電壓的瞬時(shí)值達(dá)到5000V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引起電火花，即副線圈電壓最大值至少為U2m＝5000V，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)可知，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火需原、副線圈的匝數(shù)比滿足eq\f(n1,n2)≤eq\f(1,1000)，故C正確；當(dāng)副線圈的最大電壓為5000V時(shí)，副線圈在一個(gè)周期內(nèi)有兩次可以達(dá)到最大電壓，鋼針在交變電流一個(gè)周期內(nèi)可以點(diǎn)火2次，當(dāng)副線圈的最大電壓大于5000V時(shí)，副線圈的電壓瞬時(shí)值在一個(gè)周期內(nèi)有兩段時(shí)間超過(guò)5000V，則鋼針在交變電流一周期內(nèi)點(diǎn)火次數(shù)可大于2次，故D正確．三、非選擇題(本題共5小題，共52分)13．(8分)在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，(1)下列器材需要的有________．A．干電池組 B．滑動(dòng)變阻器C．直流電壓表 D．多用電表E．學(xué)生電源(2)在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)保持原線圈的電壓以及副線圈的匝數(shù)不變，僅增加原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將________(選填“增大”“減小”或“不變”)．(3)如圖，當(dāng)在左側(cè)線圈“0”“16”間接入9V電壓時(shí)，右側(cè)線圈“0”“4”接線柱間輸出電壓可能是________．A．3.1VB．2.5VC．1.7V答案(1)DE(2分)(2)減小(3分)(3)C(3分)14.(8分)如圖所示，圓形線圈共100匝，半徑為r＝0.1m，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞過(guò)直徑的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1T，角速度為ω＝eq\f(300,π)rad/s，電阻為R＝10Ω，求：(1)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流大??；(2)寫(xiě)出線圈中電流的表達(dá)式(磁場(chǎng)方向如圖所示，圖示位置為t＝0時(shí)刻)；(3)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的熱功率．答案(1)3A(2)i＝3sin

eq\f(300,π)t(A)(3)45W解析(1)當(dāng)線圈由題圖所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，線圈中感應(yīng)電流最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝100×0.1×π×0.12×eq\f(300,π)V＝30V，(2分)Im＝eq\f(Em,R)＝3A．(1分)(2)由題意知i＝Imsinωt，即i＝3sin

eq\f(300,π)t(A)(2分)(3)感應(yīng)電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(3\r(2),2)A，(1分)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的熱功率P＝I2R＝(eq\f(3\r(2),2))2×10W＝45W．(2分)15．(10分)(2021·洛陽(yáng)市高二上期末)如圖所示，理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝800，副線圈匝數(shù)n2＝200，燈泡A標(biāo)有“5V2W”，電動(dòng)機(jī)D的線圈電阻為1Ω.將交變電壓u＝100eq\r(2)sin100πt(V)加到理想變壓器原線圈兩端，燈泡恰能正常發(fā)光，求：(1)副線圈兩端電壓；(2)電動(dòng)機(jī)D消耗的電功率．答案(1)25V(2)8W解析(1)交變電壓u＝100eq\r(2)sin100πt(V)，最大值為Um＝100eq\r(2)V(1分)故有效值為U1＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(100\r(2),\r(2))V＝100V(2分)根據(jù)理想變壓器的變壓比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)(1分)有U2＝eq\f(n2U1,n1)＝eq\f(200×100,800)V＝25V(1分)(2)由于燈泡正常發(fā)光，故電流為I＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(2,5)A＝0.4A(2分)電動(dòng)機(jī)兩端電壓為UD＝U2－UL＝25V－5V＝20V(1分)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為PD＝UDI＝20×0.4W＝8W．(2分)16.(12分)如圖是一個(gè)小型應(yīng)急交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)部為匝數(shù)n＝50、邊長(zhǎng)L＝20cm的正方形線圈，總電阻為r＝1Ω.線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．發(fā)電機(jī)對(duì)一電阻為R＝9Ω的電燈供電，線路中其他電阻不計(jì)，若發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω＝100rad/s時(shí)，電燈正常發(fā)光．求：(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)電燈正常發(fā)光的功率；(3)從圖示位置開(kāi)始，線圈轉(zhuǎn)過(guò)30°的過(guò)程中，通過(guò)電燈的電荷量；(4)線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一分鐘，外力所需做的功．答案(1)20V(2)18W(3)0.01C(4)1200J解析(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝nBSω＝nBωL2＝20V；(2分)(2)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝10eq\r(2)V(1分)電燈正常發(fā)光的電流I＝eq\f(E,r＋R)＝eq\f(10\r(2),1＋9)A＝eq\r(2)A(1分)電燈正常發(fā)光的功率P＝I2R＝18W(2分)(3)q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nΔΦ,R＋r)＝eq\f(nBSsin30°,R＋r)＝0.01C(3分)(4)線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一分鐘，整個(gè)回路上產(chǎn)生的熱量為Q＝I2(R＋r)t＝1200J(2分)故W外＝Q＝1