高中物理 第2章 交变电流章末检测卷 教科版选修3-2

【步步高 学案导学设计】2015-2016学年高中物理 第2章 交变电流章末检测卷 教科版选修3-2 (时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动，下列选项中能产生正弦交变电动势eBSsin t的图是()答案A解析线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势eBSsin t，由此判断，只有A选项符合2500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程，我省超高压输电工程正在紧张建设之中若输送功率为3200万千瓦，原来采用200千伏输电，由于输电线有电阻而损耗的电功率为P，则采用500千伏超高压输电后，在输电线上损耗的电功率为(设输电线的电阻未变)()A0.4P B0.16PC2.5P D6.25P答案B解析根据P损r可知，当输电电压由200千伏升高到500千伏时，其线路损耗的电功率由P减小到0.16P，选项B正确3一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e220sin (100t) V，则下列说法正确的是 ()A在t0时，线圈中的磁通量为0B该交流发电机线圈的转速为50 r/sC若加在标有“220 V100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变答案B解析因为交变电流的瞬时表达式为eEmsin t，其中EmNBS表示最大值，2f.当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等正弦交变电流的最大值为有效值的倍，则该电动势的最大值为220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错误，B正确当t0时，e0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A错误4如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 ()图1A电流表的示数为 AB电源输出功率为1200 WC电流表的示数为 AD原线圈两端电压为11 V答案C解析副线圈电压U2220 V，电流I2 A，则原线圈两端电压U1U24400 V，电流I1I2 A，所以电流表示数为 A，选项A、D错误，C正确电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60 W，选项B错误5多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图2所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，从而改变了电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为 ()图2AUm B. C. D.答案C解析由有效值的定义知T，得U，C项正确6如图3甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1n261，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光如果加在原线圈两端的交流电的峰值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是()图3A副线圈两端电压的有效值均为6 VB副线圈两端电压的有效值均为108 VC灯泡变亮，灯泡变亮D灯泡变暗，灯泡变亮答案D解析由题图乙知，所接电压的峰值为36 V，由知，副线圈电压的峰值为6 V，A、B错误当频率变为原来的2倍，则电感对交流电阻碍变大，电容对交流电阻碍变小，电阻对交流电阻碍不变，C错误，D正确二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)7如图4所示，在远距离输电过程中，若保持升压变压器原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是 ()图4A升高U1会减小输电电流I2B升高U1会增大线路的功率损耗C升高U1会增大线路的电压损耗D升高U1会提高电能的利用率答案AD解析提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2I1，所以I2将减小，故A对；线路功率损耗P损IR，线路电压损失U损I2R，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故B、C错误；因线路损耗功率减小，因此电能的利用率将升高，故D对8如图5甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A的保险丝L，原线圈匝数n1600匝，副线圈匝数n2120匝当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 ()图5A阻值为14.4 的电阻B并联两盏“36 V40 W”的灯泡C工作频率为10 Hz的电视D耐压值为36 V的电容器答案AB解析理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率，由题图乙可知，原线圈中交变电源电压的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则副线圈得到的交变电压的频率也为50 Hz，故接入工作频率为10 Hz的电视不能正常工作，C错误；由题图乙可知，原线圈所接电源的电压有效值为180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U2180 V，得U236 V，B中两灯泡接入电路时，灯泡能正常工作，原线圈中的电流I1 A0.44 A0.5 A，B正确；副线圈两端电压的有效值为36 V，但其最大值大于电容器的耐压值，故D错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则180 V0.5 A，解得R14.4 ，A正确9如图6甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则()图6A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V答案AC解析从题图乙可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A正确从题图乙可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为23，则转速之比为32，故B错误由题图乙可知曲线a的周期Ta4102 s，则曲线a表示的交变电动势频率fa25 Hz，故C正确交变电动势的最大值EmNBS，则曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比为EmaEmbab32，即EmbEma10 V，故曲线b表示的交变电动势的有效值为E有 V5 V，D错误10如图7甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()图7A输入电压u的表达式u20sin (100t) VB只断开S2后，L1、L2均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率增大D若将S1换接到2，R消耗的电功率为0.8 W答案AD解析由题图乙可知，Um20 V，T0.02 s，则100 rad/s，输入电压u20sin (100t) V，故A正确；由变压器的变压规律知，故U2 V4 V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4 V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错误；此时P出，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P W0.8 W，D正确三、填空题(本题共2小题，共10分)11(6分)一交流电压随时间变化的图像如图8所示，则此交流电的频率是_ Hz，若将该电压加在10 F的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V；若将该电压加在一阻值为1 k的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_ A.图8答案502000.14解析由题图知T0.02 s，Um200 V，而f，所以f50 Hz，电容器耐压值应不小于200 V，I A0.14 A.因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流不能低于0.14 A.12(4分)如图9所示，理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3 W，正常发光时电阻为30 ，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A，可计算出原、副线圈的匝数比为_，流过灯泡b的电流为_A.图9答案1030.2解析副线圈两端电压U2等于小灯泡a两端电压Ua，由Pa，得Ua3 V，则原、副线圈的匝数比；流过小灯泡a的电流Ia0.1 A又，得I20.3 A，流过小灯泡b的电流IbI2Ia0.3 A0.1 A0.2 A.四、计算题(本题共4小题，共46分)13(10分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n100匝穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图10所示，发电机内阻r5 ，外电路电阻R95 .已知感应电动势的最大值Emnm，其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数图10答案1.4 A解析从t图像可以看出m1.0102 Wb，T3.14102 s，已知Emnm，又，故电路中电流的最大值Im A2 A.交流电流表的读数I1.4 A.14(10分)如图11所示，匝数为100匝、边长为0.2 m的正方形线圈，在磁感应强度为2 T的匀强磁场中，从中性面开始以10 rad/s的角速度绕OO轴匀速转动若线圈自身电阻为2 ，负载电阻R6 ，取210，则开始转动 s内在R上产生的热量为多少？图11答案150 J解析感应电动势的最大值为EmNBS10020.20.210 V80 V有效值为E40 V电流的有效值为I A5 A故产生的热量为QI2Rt150 J.15. (13分)如图12所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，匝数为n50匝的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴OO匀速转动，每匝线圈长为L25 cm，宽为d20 cm.线圈每分钟转动1 500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时图12(1)写出感应电动势e的瞬时值表达式；(2)若每匝线圈本身电阻r0.02 ，外接一阻值为13 的用电器，使线圈与外电路组成闭合电路，写出感应电流i的瞬时值表达式；(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时，感应电动势e和感应电流i的瞬时值表达式如何？(4)画出(1)(2)中的et、it图像答案见解析解析(1)线圈匝数n50，磁场的磁感应强度B0.5 T，线圈转动的角速度2f2 rad/s50 rad/s，线圈的面积SLd0.05 m2所以EmnBS500.50.0550 V196 V从图示位置计时，有eEmcos t196cos (50t) V.(2)若r0.02 ，则r50r0.0250 1 R总Rr13 1 14 Im A14 A所以iImcos t14cos (50t) A(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e196sin (50t) V，i14sin (50t) A.(4)因为50，所以T0.04 s，Em196 V，Im14 A(1)(2)中的et、it图像分别如图甲、乙所示甲乙16(13分)风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图13所示风车阵中发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 .若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：图