【赢在课堂】2014年高中物理 第五章 交变电流2过关检测 新人教版选修3-2

1 第五章过关检测第五章过关检测 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 本题共 8 小题 每小题 6 分 共 48 分 有的小题只有一个选项正确 有的小题有多个选 项正确 选对得 6 分 漏选得 4 分 错选得 0 分 把正确选项前的字母填在题后的括号内 1 如图甲所示 黑箱输入端 A B 输入含有直流成分和交流成分的电流 为了使输出端 a b 输出只 有直流成分的电流 黑箱中可能有电容器 电感线圈或电阻 其中效果最好的是图乙中的 甲 乙 答案 C 解析 电感通直流 阻交流 电容通交流 隔直流 选项C中 交流成分被电容器短路 没有去除的交 流成分又被电感线圈阻碍 故去除交流成分的效果最好 2 线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为 e 10sin 20 t V 则下列说法正确的是 A t 0 时 线圈平面位于中性面 B t 0 时 穿过线圈的磁通量最大 C t 0 时 导线切割磁感线的有效速度最大 D t 0 4 s时 e 达到峰值 10V 答案 AB 解析 根据交流电动势的瞬时值表达式可判断为正弦式交变电流 当 t 0 时 e 0 所以此时磁通量的 变化率为零 导线切割磁感线的有效速度为零 但此时穿过线圈的磁通量最大 线圈平面位于中性面 所 以A B正确 C错误 当 t 0 4 s时 e 10sin 20 t V 10sin 8 V 0 所以D错误 3 一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动 穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如 图甲所示 则下列说法正确的是 A t 0 时刻 线圈平面与中性面垂直 B t 0 01 s时刻 的变化率最大 C t 0 02 s时刻 交流电动势达到最大 D 该线圈相应产生的感应电动势的图象如图乙所示 答案 B 解析 由图甲可知 t 0 时刻穿过线圈的磁通量最大 线圈在中性面位置 A错误 t 0 01 s时 0 的变化率最大 交流电动势最大 B正确 t 0 02 s时 最大 交流电动势为零 C错误 由 以上分析可知D错误 2 4 如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场 磁感应强度为 B 电阻为 R 半径为 L 圆心角为 45 的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的 O 轴以角速度 匀速转动 O 轴位于磁场边界 则线框内 产生的感应电流的有效值为 A B C D 答案 D 解析 交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的 线框转动周期为 T 而线框转动一周只有 T 4 的时间内有感应电流 则有 2R I2RT 所以 I 选项D正确 5 2012 四川理综 如图所示 在铁芯 P 上绕着两个线圈 a 和 b 则 A 线圈 a 输入正弦交变电流 线圈 b 可输出恒定电流 B 线圈 a 输入恒定电流 穿过线圈 b 的磁通量一定为零 C 线圈 b 输出的交变电流不对线圈 a 的磁场造成影响 D 线圈 a 的磁场变化时 线圈 b 中一定有电场 答案 D 解析 线圈 a 输入正弦交变电流 由楞次定律可知线圈 b 一定输出交流电 选项A错误 线圈 a 输入 恒定电流 产生恒定磁场 穿过线圈 b 的磁通量一定不变 但不为零 选项B错误 线圈 b 输出的交变 电流所产生的交变磁场反过来对线圈 a 的磁场也有影响 选项C错误 变化的磁场将在周围空间产 生电场 选项D正确 6 如图甲所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为 10 1 R1 20 R2 30 C 为电容器 已知通 过 R1的正弦交流电如图乙所示 则 A 交流电的频率为 0 02 Hz B 原线圈输入电压的最大值为 200V C 电阻 R2的电功率约为 6 67 W D 通过 R3的电流始终为零 答案 C 解析 周期 T 0 02 s f 50 Hz A错 U输出 R1 10 V U输入 U输出 100V 输入电压最大值 Um U输出 200 V B错 U1 R1 10V U2 U1 P2 W 6 67 W C对 电容器通交流 隔直流 I3 0 D错 7 2012 江苏单科 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示 铁芯左侧线圈 L1由火线和零线并行 绕成 当右侧线圈 L2中产生电流时 电流经放大器放大后 使电磁铁吸起铁质开关K 从而切断家庭 电路 仅考虑 L1在铁芯中产生的磁场 下列说法正确的有 3 A 家庭电路正常工作时 L2中的磁通量为零 B 家庭电路中使用的电器增多时 L2中的磁通量不变 C 家庭电路发生短路时 开关K将被电磁铁吸起 D 地面上的人接触火线发生触电时 开关K将被电磁铁吸起 答案 ABD 解析 由于线圈 L1用零线和火线双线绕制而成 正常情况下零线和火线中的电流等大反向 线圈 L1 内产生的磁场相互抵消 线圈 L2中磁通量为零 选项A正确 当家用电器增多时 通过零线和火线的 电流同时增大 合磁场仍为零 即线圈 L2中磁通量不变 仍为零 选项B正确 家庭电路发生短路时造 成通过零线和火线的电流同时增大 线圈 L2中磁通量不变 不会产生感应电流 开关K也不会被电磁 铁吸起 选项C错误 地面上的人接触火线时 火线和大地构成闭合回路 零线中电流小于火线 此时 线圈 L1产生变化的磁场 引起线圈 L2中磁通量变化产生感应电流 电磁铁线圈有电流通过 产生磁 性 将开关K吸起 选项D正确 8 为了监测变电站向外输电情况 要在变电站安装互感器 其接线如图所示 两变压器匝数分别为 N1 N2和 N3 N4 a 和 b 是交流电表 则 A N1 N2 B N3 N4 C a 为交流电流表 b 为交流电压表 D a 为交流电压表 b 为交流电流表 答案 AD 解析 题图左半部分中变压器与导线并联为电压互感器 为获得低电压 N1 N2 题图右半部分中变压 器与导线串联为电流互感器 为获得小电流 N3 N4 故A D选项正确 二 填空题 本题共 2 小题 共 17 分 将正确答案填在题中横线上或按题目要求作答 9 9 分 在交流电路中 如果电源电动势的最大值不变 频率可以改变 在如图所示电路的 a b 两点 间逐次将图中的电路元件 1 2 3 单独接入 当使交变频率增加时 可以观察到A1读数 A2读数 A3读数 以上各空填 不变 增大 或 减小 答案 增大 不变 减小 解析 接入 1 时 电容对交变电流有阻碍作用 而容抗随交流电的频率增加而减小 故A1读数增大 接入 2 时 电阻对交变电流有阻碍作用 且电阻的大小与交变电流的频率无关 故交变电流的频率 增加时 A2读数不变 接入 3 时 电感对交变电流有阻碍作用 而感抗随交变电流频率的增加而增大 故 当交变电流的频率增加时 A3的读数减小 4 10 8 分 闭合线圈在匀强磁场中匀速转动 转速为 240 r min 若线圈平面转至与磁感线平行时的 电动势为 2 V 则从中性面开始计时 所产生的感应电动势表达式为 e V 从中性面起经s 感 应电动势的大小为 答案 2sin 8 t 1 V 解析 由 n 240 r min r s 4 r s 得 2 n 2 4 rad s 8 rad s 当线圈平面与磁感线平行时 感应电动势最大 即 Em 2 V 所以 e Emsin t 2sin 8 t V t s时 e 2sin 8 V 2sin V 2 V 1 V 三 计算题 本题共 2 小题 共 35 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要的演算步骤 只 写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 11 18 分 如图是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图 转轴的一端装有一对随轴转 动的磁极 另一端装有摩擦小轮 电枢线圈绕在固定的U形铁芯上 自行车车轮转动时 通过摩擦小 轮带动磁极转动 使线圈中产生正弦交流电 给车头灯供电 已知自行车车轮半径 r 35 cm 摩擦小轮半径 r0 1 00 cm 线圈有 n 800 匝 线圈横截面积 S 20 cm2 总电阻 R1 40 旋转磁极的磁感应强度 B 0 010 T 车头灯电阻 R2 10 当车轮转动的角速 度 8 rad s 时 求 1 发电机磁极转动的角速度 2 车头灯中电流的有效值 答案 1 280 rad s 2 64 mA 解析 1 磁极与摩擦小轮转动的角速度相等 由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动 故有 0 r0 r 0 8 rad s 280 rad s 2 摩擦小轮带动磁极转动 线圈产生的感应电动势的最大值为 Em NBS 0 800 0 010 280 20 10 4V 4 48 V 感应电动势的有效值 E V 3 2 V 通过电流的有效值 I A 64 mA 12 17 分 一个小型水力发电站 如图所示 发电机输出电压 U0 250 V 内电阻可以忽略不计 最大 输出功率为 Pm 30 kW 它通过总电阻 R线 2 0 的输电线直接向远处的居民区供电 设居民区所 有用电器都是额定电压 U用 220 V的白炽灯 总功率为 P用 22 kW 不计灯丝电阻随温度的变化 1 当居民区的电灯全部使用时 电灯两端的电压是多少伏 发电机实际输出的电功率多大 2 若采用高压输电 在发电机端用升压变压器 在用户端用降压变压器 且不计变压器和用户线路 的损耗 已知用户变压器的降压比为 40 1 当全部用户电灯正常发光时 输电线上损耗的功率多大 答案 1 131 V 1