高考物理一輪復(fù)習(xí) 章末沖關(guān)評(píng)價(jià)練10 交變電流-人教版高三物理試題

章末沖關(guān)評(píng)價(jià)練10交變電流(時(shí)間：50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(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)1．如圖1所示的空間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?，磁?chǎng)的右邊界為MN，在MN右側(cè)有一矩形金屬線圈abcd，ab邊與MN重合．現(xiàn)使線圈以ab邊為軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，將a、b兩端連到示波器的輸入端，若電流從a到b為正，則下圖中示波器觀察到的ab中電流隨時(shí)間變化的規(guī)律是()圖1【解析】線圈進(jìn)入磁場(chǎng)后才有感應(yīng)電流產(chǎn)生；當(dāng)cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由右手定則可知，感應(yīng)電流方向?yàn)閐cba方向，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故感應(yīng)電流最大；同理，離開磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流為正向最大，故D項(xiàng)正確．【答案】D2．某小型旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交流電電動(dòng)勢(shì)為110V、頻率為60Hz，要使它產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?20V、頻率變?yōu)?0Hz，需要凋整線圈的轉(zhuǎn)速n、匝數(shù)N或磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B.下列調(diào)整合適的是()A．使n變?yōu)樵瓉淼?.2倍，B變?yōu)樵瓉淼?倍，N變?yōu)樵瓉淼?.2倍B．使n變?yōu)樵瓉淼膃q\f(5,6)，B變?yōu)樵瓉淼膃q\f(5,6)，N變?yōu)樵瓉淼?倍C．使n變?yōu)樵瓉淼膃q\f(5,6)，N變?yōu)樵瓉淼?倍，B不變D．使n變?yōu)樵瓉淼膃q\f(5,6)，N變?yōu)樵瓉淼?.4倍，B不變【解析】因?yàn)榘l(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電電動(dòng)勢(shì)110V指的是有效值，故其最大值為Em1＝110eq\r(2)V，調(diào)整后為Em2＝220eq\r(2)V，即eq\f(Em1,Em2)＝eq\f(1,2)，根據(jù)Em＝NBSω和ω＝2πn，可知，選項(xiàng)A中，Em2＝1.2N×2B×S×1.2×2πn＝2.88Em1，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、C、D三個(gè)選項(xiàng)中的調(diào)整使頻率均變?yōu)樵瓉淼膃q\f(5,6)，即50Hz，只有D項(xiàng)中的調(diào)整可使最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大到原來的2倍，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確．【答案】D3．(2015·石家莊調(diào)研)某小型發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為r＝1.0Ω，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為e＝10eq\r(2)sin10πtV，用其對(duì)阻值R＝9.0Ω的燈泡供電，設(shè)燈泡電阻絲的電阻不隨溫度變化，則()A．燈泡上的電壓為10eq\r(2)VB．燈泡上的電壓為10VC．燈泡獲得的功率為10WD．燈泡獲得的功率為9W【解析】由題知電動(dòng)勢(shì)有效值E＝10V，電流I＝eq\f(E,R＋r)＝1A，燈泡上的電壓U＝IR＝9V，A、B項(xiàng)均錯(cuò)；燈泡獲得的功率P＝I2R＝9W，C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)正確．【答案】D4．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1.0Ω，外接一只電阻為9.0Ω的燈泡，則()甲乙圖2A．電壓表V的示數(shù)為20VB．電路中的電流方向每秒改變5次C．燈泡實(shí)際消耗的功率為36WD．電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝20cos5πt(V)【解析】交流電的有效值U＝20V，電壓表V的示數(shù)為eq\f(20,1＋9)×9V＝18V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交變電流的周期T＝0.2s，每個(gè)周期交變電流方向改變兩次，則1s內(nèi)電流方向改變10次，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；燈泡實(shí)際消耗的功率為P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(20,1＋9)))eq\s\up12(2)×9W＝36W，選項(xiàng)C正確；交流電的角速度ω＝eq\f(2π,0.2)rad/s＝10πrad/s，所以電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝20eq\r(2)cos10πt(V)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】C5．如圖3所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互感器，乙是電流互感器．若已知甲的變壓比為500∶1，乙的變流比為200∶1，并且已知電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為5A，圖3A．1.1×102W B．1.1×104WC．1.1×106W D．1.1×108W【解析】已知變壓比為500∶1，電壓表示數(shù)為220V，故傳輸電壓為U＝220×500V＝1.1×105V；已知變流比為200∶1，電流表示數(shù)為5A，故傳輸電流為I＝5×200A＝故輸送功率為P＝UI＝1.1×105×1000W＝1.1×108W，選項(xiàng)D正確．【答案】D6．如圖4所示，兩種情況下變壓器燈泡L2、L3的功率均為P，且L1、L2、L3為相同的燈泡，匝數(shù)比為n1∶n2＝3∶1，則圖甲中L1的功率和圖乙中L1的功率分別為()甲乙圖4A．P、P B．9P、eq\f(4P,9)C.eq\f(4P,9)、9P D.eq\f(4P,9)、P【解析】由題意可知，兩種情況下變壓器輸出功率均為2P，設(shè)燈泡L2、L3的電壓為U，電流為I，電阻為R，兩種情況下變壓器輸入電壓為3U，變壓器輸入電流為eq\f(2,3)I；圖甲中L1的功率為P1＝eq\f(（3U）2,R)＝9P；圖乙中L1的功率為P2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)I))eq\s\up12(2)R＝eq\f(4P,9)，選項(xiàng)B正確．【答案】B7．(2016·開封模擬)如圖5所示，T為理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為5∶1.A1、A2為理想交流電流表，V1、V2為理想交流電壓表，R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻(阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小)，原線圈兩端電壓u＝220eq\r(2)sin314t(V)，以下說法正確的是()圖5A．當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，電壓表V1示數(shù)為44eq\r(2)V保持不變B．當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，電壓表V2示數(shù)變大C．通過電流表A1的電流方向每秒變化100次D．當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，電流表A1、A2示數(shù)同時(shí)變大【解析】電壓表V1示數(shù)由電源電壓和變壓器匝數(shù)比決定，與負(fù)載無關(guān)，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝44V，A錯(cuò)誤；當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，導(dǎo)致總電阻減小，副線圈電流增大，同時(shí)原線圈電流也增大，D正確；電流增大后，電阻R1的電壓變大，電壓表V2示數(shù)變小，B錯(cuò)誤；從電壓表達(dá)式可知ω＝100π，頻率f＝50Hz，電流方向每秒改變100次，C正確．【答案】CD8．如圖6中理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電阻R1＝R2＝10Ω，電表A、V均為理想交流電表．若R1兩端電壓u1＝10eq\r(2)sin100πt(V)，則下列說法正確的有()圖6A．電壓表示數(shù)為14.14VB．電流表示數(shù)為0.5C．R1消耗的功率為20WD．原線圈輸入交流電頻率為50Hz【解析】R1兩端電壓的有效值U1＝10V，通過R1、R2的電流為I2＝eq\f(U1,R1)＝1A，電壓表示數(shù)為U2＝I2R2＝10V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因eq\f(I,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得I＝0.5A，選項(xiàng)B正確；R1消耗的功率為P1＝Ieq\o\al(2,2)R1＝10W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原線圈輸入交流電頻率為f＝eq\f(1,T)＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，選項(xiàng)D正確．【答案】BD9．(2015·江門一模)如圖7為某小型水電站的電能輸送示意圖．已知輸電線的總電阻R＝10Ω.降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，電阻R0＝11Ω.若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓為u＝220eq\r(2)sin100πtV，下列說法正確的是()圖7A．發(fā)電機(jī)中的電流變化頻率為100HzB．通過R0的電流有效值為20C．升壓變壓器T1的輸入功率為4650WD．若R0的電阻減小，發(fā)電機(jī)的輸出功率也減小【解析】交流電經(jīng)過變壓器，頻率不變，則交流電的頻率f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，故A錯(cuò)誤．通過R0的電流有效值I＝eq\f(U,R0)＝20A，故B正確．根據(jù)eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)得，輸電線上的電流I3＝20×eq\f(1,4)A＝5A，則輸電線上損耗的功率P損＝Ieq\o\al(2,3)R＝25×10W＝250W，降壓變壓器的輸入功率P3＝U4I4＝220×20W＝4400W，則升壓變壓器的輸出功率P2＝P3＋P損＝4400W＋250W＝4650W，故C正確．當(dāng)電阻R0減小時(shí)，降壓變壓器的輸出電流增大，則輸電線上的電流增大，升壓變壓器原線圈中的電流變大，根據(jù)P＝UI知，發(fā)電機(jī)的輸出功率增大，故D錯(cuò)誤．【答案】BC10．如圖8甲所示為一個(gè)小型電風(fēng)扇的電路簡(jiǎn)圖，其中理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝10∶1，接線柱a、b接上一個(gè)正弦交變電源，電壓隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示，輸出端接有額定電壓均為12V的燈泡和風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)線圈電阻r＝2Ω.接通電源后，燈泡正常發(fā)光，風(fēng)扇正常工作，則()甲乙圖8A．電阻R兩端的電壓是10VB．通過風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的電流是6C．通過燈泡的交流電頻率是100HzD．風(fēng)扇突然卡住的瞬間，燈泡變暗【解析】據(jù)題圖乙可知原線圈電壓的有效值為220V，周期為0.02s．故其頻率為50Hz.由于理想變壓器原、副線圈的電壓跟匝數(shù)成正比，故副線圈兩端的電壓為22V，又額定電壓為12V的燈泡正常發(fā)光，故電阻R兩端的電壓是10V，A正確．風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)不是純電阻用電器，故風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)線圈兩端的電壓小于12V，通過風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的電流小于6A，B錯(cuò)誤．變壓器不改變交流電的頻率，故通過燈泡的交流電頻率是50Hz，C錯(cuò)誤．風(fēng)扇突然卡住的瞬間，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)線圈兩端的電壓增大，通過風(fēng)扇的電流增大，則副線圈干路電流增大，R兩端的電壓增大，由于原、副線圈匝數(shù)不變，故副線圈兩端的電壓不變，加在燈泡兩端的電壓減小，燈泡變暗，D【答案】AD二、非選擇題(本題共3小題，共40分，按題目要求作答，解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)11．(14分)對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的．某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)亩ㄖ惦娮鑂1、R2連成圖9虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍．為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量的不同溫度下RL的阻值，測(cè)量電路如圖9所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大．實(shí)驗(yàn)中的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果如表所示．圖9溫度t/℃30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值/Ω54.351.047.544.341.037.934.7I/mA93.397.6102.9109.7116.7125.2134.2U/V5.075.024.974.904.834.754.66回答下列問題：(1)根據(jù)圖9所示的電路，在圖10所示的實(shí)物圖上連線．圖10(2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙(圖11)上作出RL-t關(guān)系線．圖11(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖12甲、乙所示，電流表的讀數(shù)為________，電壓表的讀數(shù)為________．此時(shí)等效電阻RL的阻值為________；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為________．甲乙圖12【解析】因?yàn)殡娏鞅淼淖钚】潭葹?mA，故讀數(shù)時(shí)只需要精確到1mA，所以電流表的讀數(shù)為115mA，而電壓表的最小刻度為0.1V，故讀數(shù)時(shí)要估讀到0.01V，所以電壓表的讀數(shù)為5.00V．等效電阻RL＝eq\f(U,I)≈43.5Ω，結(jié)合RL-t圖象可知熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為62.5℃.【答案】(1)連線如圖甲所示(2)RL-t關(guān)系圖線如圖乙所示(3)115mA5.00V43.5Ω62.512．(13分)如圖13所示，矩形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO′以角速度ω＝10πrad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈共10匝，線圈電阻r＝5Ω，ab＝0.3m，bc＝0.6m，負(fù)載電阻R＝45Ω.甲乙圖13(1)寫出從圖示位置開始計(jì)時(shí)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)電阻R在0.05s內(nèi)產(chǎn)生的熱量．【解析】(1)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝10×2×0.3×0.6×10πV≈113.04V故瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Em·cosωt＝113.04cos(10πt)V.(2)電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(Em,\r(2)（R＋r）)＝eq\f(113.04,\r(2)×（45＋5）)A≈1.6A所以0.05s內(nèi)R上產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝(1.6)2×45×0.05J＝5.76J.【答案】(1)e＝113.04cos(10πt)V(2)5.76J13．(13分)某個(gè)小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為100kW，發(fā)電機(jī)輸出電壓u的圖象如圖14所示．通過升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻為2Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220V．要求在輸電線上損失的功率控制在5kW(用戶得到的功率為95kW)．求：圖14(1)發(fā)電機(jī)輸出電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)輸電線上通過的電流；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比．【解析】(1)由題圖知，交變電壓周期T＝0.02s，角速度ω＝eq\