2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章交變電流與遠距離輸電測評含解析魯科版選擇性必修第二冊

PAGE8-第3章測評(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.(2024北京西城期末改編)如圖所示,志向變壓器的原線圈接在u=2202sin100πtV的溝通電源上,副線圈接有R=55Ω的負載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,電流表、電壓表均為志向電表。下列說法正確的是()A.電流表的讀數(shù)為1.00AB.電流表的讀數(shù)為2.00AC.電壓表的讀數(shù)為1102VD.電壓表的讀數(shù)為220V解析原線圈電壓有效值U1=220V,依據(jù)原副線圈匝數(shù)比為2∶1可知次級電壓為U2=110V,則電壓表的讀數(shù)為110V,選項C、D錯誤;依據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率,即U1I1=U22R,解得I1=答案A2.(2024四川瀘縣二中期末)一志向變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2=10∶1,原線圈與正弦交變電源連接,輸入電壓u隨時間t變更的規(guī)律如圖所示,副線圈只接入一個10Ω的電阻,則()A.流過電阻的電流最大值為2.2AB.與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)為31.1VC.電阻在1.0s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為96.8JD.變壓器的輸入功率約為48.4W解析原線圈電壓最大值為311V,有效值為220V,依據(jù)U1U2=n1n2可知副線圈電壓最大值為31.1V,有效值為22V,所以流過電阻的電流最大值為3.11A,與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)為22V;電阻在1.0s內(nèi)產(chǎn)生的熱量答案D3.(2024山東濟南歷城區(qū)二中檢測)如圖所示,志向變壓器的原線圈接有電壓為U的正弦溝通電源,輸出電壓的有效值恒定。R1和R2為定值電阻,R3為光敏電阻,其阻值隨照耀光強度的增大而減小?，F(xiàn)增大照耀光強度,則()A.通過原線圈的電流減小B.變壓器的輸出功率增大C.R1兩端的電壓減小D.R2消耗的功率增大解析志向變壓器輸出電壓肯定,光照增加,光敏電阻R3阻值減小;副線圈的總電阻減小,依據(jù)歐姆定律知,副線圈的電流增大,依據(jù)志向變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系可知,通過原線圈電流也增大;故A錯誤;志向變壓器的輸出功率P=UI,其中U不變,I變大,故變壓器的輸出功率變大,故B正確;副線圈電流增大,依據(jù)歐姆定律,R1兩端電壓增大;R2兩端電壓減小,功率減小,故C、D錯誤。答案B4.(2024浙江卷)如圖所示,某小型水電站發(fā)電機的輸出功率P=100kW,發(fā)電機的電壓U1=250V,經(jīng)變壓器升壓后向遠處輸電,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)兩個變壓器均是志向變壓器,下列說法正確的是()A.發(fā)電機輸出的電流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解析發(fā)電機輸出的電流為I1=PU1=400A,選項A錯誤;由P線=I線2R線可得輸電線中的電流為25A,選項B錯誤;升壓變壓器輸出電壓U2=PI線=100kW25A=4000V,輸電線上損失的電壓為U線=I線R線=25×8V=200V,故降壓變壓器輸入電壓為3800V,降壓變壓器匝數(shù)比為3800∶220=190∶11,選項C正確;降壓變壓器輸出功率等于輸入功率,即P4=P3=(100-答案C二、多項選擇題:本題共4小題,每小題6分,共24分,每小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。5.(2024山西大同聯(lián)考改編)在勻強磁場中有一不計電阻的矩形線圈,繞垂直磁場的軸勻速運動,產(chǎn)生如圖甲所示的正弦交變電流,把該交變電流接在圖乙中志向變壓器的A、B兩端,電壓表和電流表均為志向電表,RT為熱敏電阻(溫度上升時其電阻減小),R為定值電阻。下列說法正確的是()A.在t=0.01s時,穿過該矩形線圈的磁通量的變更率為零B.變壓器原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u=362sin50πtVC.RT處溫度上升時,由于變壓器線圈匝數(shù)比不變,所以電壓表V1、V2示數(shù)的比值不變D.RT處溫度上升時,電流表的示數(shù)變大,變壓器輸入功率變大解析由圖知當(dāng)t=0.01s時,u=0,此時穿過該線圈的磁通量最大,穿過線圈的磁通量的變更率為零,故A正確;原線圈接的圖甲所示的正弦溝通電,由圖知最大電壓為362V,周期為0.02s,故角速度是ω=100π,u=362sin100πtV,故B錯誤;RT處溫度上升時,原線圈的電壓不變,原、副線圈電壓比不變,但是V2不是測量副線圈電壓,RT溫度上升時,阻值減小,電流增大,則R兩端電壓增大,所以V2示數(shù)減小,則電壓表V1、V2示數(shù)的比值增大,故C錯誤;RT溫度上升時,阻值減小,電流增大,而輸出電壓不變,所以變壓器輸出功率增大,而輸入功率等于輸出功率,所以輸入功率增大,故D正確。答案AD6.(2024江蘇蘇北四市期末改編)如圖甲所示,志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1,電阻R=55Ω,電流表、電壓表均為志向電表。原線圈A、B端接入如圖乙所示的正弦溝通電壓,下列說法正確的是()A.電流表的示數(shù)為2.0AB.電壓表的示數(shù)為155.6VC.副線圈中交變電流的頻率為50HzD.穿過原、副線圈磁通量的變更率之比為2∶1解析志向變壓器的原線圈接入正弦溝通電,由u-t圖像讀其最大值為U1max=2202V,可知有效值為U1=U1max2=220V,依據(jù)志向變壓器的電壓比等于匝數(shù)比,可得副線圈兩端的電壓為U2=n2n1U1=2202V=110V,由歐姆定律可知流過電阻的電流I2=U2R=2A,所以,電流表的示數(shù)為2A,電壓表的示數(shù)為110V,故A正確、B錯誤;因交變電流的周期為0.02s,頻率為50Hz,變壓器不變更交變電流的頻率,則副線圈的交變電流的頻率也為50Hz,故C正確;依據(jù)答案AC7.(2024湖南長沙一中月考)志向變壓器與電阻R及溝通電流表、溝通電壓表按圖甲所示方式連接,已知變壓器原副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=10∶1,電阻R=11Ω,原線圈兩端輸入電壓U隨時間變更的圖像如圖乙所示,下列說法中正確的是()A.電壓表的讀數(shù)為220VB.通過R的電流為2AC.電流表的讀數(shù)為2AD.變壓器的輸入功率為44W解析由原線圈兩端輸入電壓U隨時間變更的圖像可知,U1=220V,T=0.02s,依據(jù)原副線圈的電壓比等于匝數(shù)之比可知U2=110U1=22V,所以電壓表的示數(shù)為22V,故A錯誤;依據(jù)歐姆定律得:I=U2R=2A,故B正確,C錯誤;副線圈功率P2=I2U2=44W,所以變壓器的輸入功率P1=P答案BD8.(2024湖南省師大附中月考)如圖所示,志向變壓器為降壓變壓器,原線圈通過燈泡L1與正弦式溝通電源相連,副線圈通過導(dǎo)線與兩個相同的燈泡L2和L3相連,起先時開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。當(dāng)S閉合后,全部燈泡都能發(fā)光,下列說法中正確的是()A.燈泡L1和L2中的電流有效值可能相等B.燈泡L2兩端的電壓變小C.燈泡L1變亮,燈泡L2的亮度不變D.電源的輸出功率不變解析當(dāng)S接通后,依據(jù)I1n1=I2n2可知,因為是降壓變壓器,則n1>n2,則I1<I2,I1等于燈泡L1的電流,I2是燈泡L2和L3的電流之和,則燈泡L1和L2中的電流有效值可能相等,選項A正確;當(dāng)S閉合后,電阻變小,輸出功率變大,則輸出電流變大,變壓器的輸入功率等于輸出功率,所以變壓器的輸入功率變大,輸入電流變大,燈泡L1的電壓增大(功率變大,則燈泡L1變亮),原線圈電壓減小,匝數(shù)不變,故副線圈電壓減小,燈泡L2兩端的電壓變小(功率變小,則L2變暗),故B正確,C錯誤;當(dāng)S閉合后,變壓器的輸入電流變大,所以電源的輸出功率變大,故D錯誤。答案AB三、非選擇題:共60分?？忌罁?jù)要求作答。9.(4分)如圖甲所示,在勻強磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速,繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線a、b所示,則曲線a表示的交變電動勢頻率為Hz,曲線b表示的交變電動勢有效值為V。

解析頻率為周期的倒數(shù),a的周期為0.04s,頻率為25Hz;正弦式交變電流的電動勢的有效值為E=Em2=NBSω2,已知Ea=152V,且ωb=23ωa,故可知Eb答案255210.(4分)如圖所示,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“10V2W”,電動機D的線圈電阻為1Ω,將交變電流u=1002sin100πtV加到志向變壓器原線圈兩端,燈泡恰能正常發(fā)光,則副線圈兩端電壓為V(有效值),電動機D的電功率為W。

解析原線圈兩端電壓(有效值)U1=10022V=100V,由變壓器變壓比規(guī)律U1U2=n1n2知,副線圈兩端電壓U2=n2n1U1=25V;電動機兩端電壓UD=U2-UA=15V,通過電動機的電流I=I答案25311.(5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”試驗,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“溝通電源”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),視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),視察到副線圈兩端的電壓(選填“增大”“減小”或“不變”)。

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的低壓溝通電源;依據(jù)變壓比公式U1U2=n1n2,保持原線圈的匝數(shù)不變,增加副線圈的匝數(shù),答案溝通電源增大減小12.(7分)如圖是自行車上照明用的車頭燈發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖,轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對隨軸轉(zhuǎn)動的磁極,另一端裝有摩擦小輪。電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上,自行車車輪轉(zhuǎn)動時,通過摩擦小輪帶動磁極轉(zhuǎn)動,使線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流,給車頭燈供電。已知自行車車輪半徑r=35cm,摩擦小輪半徑r0=1.00cm,線圈匝數(shù)n=800匝,線圈橫截面積S=20cm2,總電阻R1=40Ω,旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應(yīng)強度B=0.01T,車頭燈電阻R2=10Ω。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動的角速度ω=8rad/s時,發(fā)電機磁極轉(zhuǎn)動的角速度為rad/s,車頭燈中電流的有效值為mA。

解析磁極與摩擦小輪轉(zhuǎn)動的角速度相等,由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動,故有ω0r0=ωr,則ω0=ωrr0=280rad/s。摩擦小輪帶動磁極轉(zhuǎn)動,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em=nBSω=4.48V,感應(yīng)電動勢的有效值E=22Em=3.2V,通過車頭燈電流的有效值I=ER1+答案2806413.(10分)一小型發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈在勻強磁場中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈匝數(shù)n=100匝,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間按正弦規(guī)律變更,如圖所示。發(fā)電機內(nèi)阻r=5.0Ω,外電路電阻R=95Ω。已知感應(yīng)電動勢的最大值Em=nωΦm,其中Φm為穿過每匝線圈磁通量的最大值。求串聯(lián)在外電路中的溝通電流表(內(nèi)阻不計)的讀數(shù)。解析從Φ-t圖像可以看出Φm=1.0×10-2Wb,T=3.14×10-2s,已知Em=nωΦm,又ω=2πT,故電路中電流最大值Im=EmR+r=n·2π·Φ答案1.4A14.(12分)如圖所示,溝通發(fā)電機電動勢的有效值E=20V,內(nèi)阻不計,它通過一個R=6Ω的指示燈連接在降壓變壓器的輸入端,變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡,每只燈泡都標(biāo)有“6V0.25W”,燈泡都能正常發(fā)光,導(dǎo)線電阻不計。求:(1)降壓變壓器初、次級線圈匝數(shù)之比;(2)發(fā)電機的輸出功率。(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析(1)每只彩色小燈泡的額定電流IL=PU次級線圈總電流I2=24IL,變壓器輸入功率P入=I1U1=I2U2,變壓器初級線圈所連的電路中,由歐姆定律可得E=U1+I1R,由志向變壓器的公式可得n1將E=20V代入以上式子可解得n1(2)發(fā)電機的輸出功率P出=I1E,代入數(shù)據(jù)可解得P出=6.67W。答案(1)3∶1(2)6.67W15.(18分)如圖甲所示,在鐵芯上圍著兩個線圈A和C,線圈A兩端接一電源,線圈C兩端接一阻值為10Ω的電阻R。已知線圈A的匝數(shù)為11;線圈C的電阻為5Ω,匝數(shù)為7,橫截面積為0.3m2。(1)若A接的是一電動勢為11V的電池組,則電阻R兩端的電壓等于多少?(2)若A接某電源(電源上端為正極)使鐵芯中的磁感應(yīng)強度B隨時間變更如圖乙所示,求電阻R兩端的電壓值并指出流經(jīng)電阻R的電流方向。(3)求(2)中t