人教版(新教材)高中物理选择性必修2第三章 交变电流章末自测卷（三）

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE1章末自测卷(三)(时间：45分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共7个小题，每小题6分，共42分)1．(2021·江苏姜堰中学高二月考)一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是()A．线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次B．t2时刻穿过线圈的磁通量变化率为零C．t＝0时刻，线圈处于中性面位置D．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零〖答案〗A〖解析〗线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，故A正确；由图可知，t2时刻线圈的感应电动势最大，故磁通量的变化率也最大，通过线圈的磁通量为零，故B错误；由图可知，t＝0时刻线圈的感应电动势最大，故磁通量的变化率也最大，通过线圈的磁通量为零，不是中性面的位置，故C错误；由图可知，t1和t3时刻线圈的感应电动势为零，则磁通量的变化率也为零，所以通过线圈的磁通量最大，故D错误。2．(2021·东莞市光明中学高二月考)在我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气，高压输电线因结冰而造成严重损毁，如图所示。为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；若输电功率和输电线电阻不变，除冰时，需要输电线上热耗功率为9ΔP，则除冰时()A．输电电流为eq\f(1,3)I B．输电电流为9IC．输电电压为3U D．输电电压为eq\f(1,3)U〖答案〗D〖解析〗根据ΔP＝I2r，导线上的热损失功率变为原来的9倍，电流应增加为原来的3倍，即为3I；由P＝UI知，则输送电压变为eq\f(1,3)U。故选项D正确。3．如图表示一交变电流随时间变化的图像，由图可知()A．用理想交流电流表测该电流，其示数为10eq\r(2)AB．该交变电流的频率为50HzC．在t＝0.25×10－2s和t＝0.75×10－2s时，线圈位于中性面D．在t＝eq\f(T,8)(T为该交变电流的周期)时刻，该电流大小与其有效值相等〖答案〗D〖解析〗由题图可知，电流的最大值为10eq\r(2)A，周期为0.01s，则频率为100Hz，电流有效值为eq\f(10\r(2),\r(2))A＝10A，因为电流表测的是有效值，故电流表的示数为10A，A、B错误；在t＝0.25×10－2s和t＝0.75×10－2s时电流最大，此时线圈平面与中性面垂直，C错误；该交变电流瞬时值表达式为i＝Imsinωt＝10eq\r(2)sin(200πt)A，在t＝eq\f(T,8)时，电流为i＝10eq\r(2)(sineq\f(π,4))A＝10A，D正确。4．(2021·浙江绍兴市高二期末)图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻r＝1Ω，外接灯泡的电阻为R＝9Ω，电压表为理想交流电表。则()A．在t＝0.01s时刻，穿过线圈的磁通量为零B．电压表的示数为5.4eq\r(2)VC．灯泡消耗的电功率为3.24WD．若其他条件不变，仅将线圈转速提高一倍，则线圈电动势表达式e＝12eq\r(2)sin(100πt)V〖答案〗C〖解析〗在t＝0.01s的时刻，电动势为0，此时线圈恰好通过中性面，穿过线圈磁通量最大，故A错误；电动势的最大值为Em＝6eq\r(2)V，有效值为E＝eq\f(Em,\r(2))＝6V，由闭合电路的欧姆定律可得I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(6,9＋1)A＝0.6A电压表示数为U＝IR＝0.6×9V＝5.4V，故B错误；灯泡消耗的功率P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(5.42,9)W＝3.24W，故C正确；转速提高一倍后，ω＝2πn，故角速度变为原来的2倍，电动势的最大值Em＝BSω变为原来的2倍，即为12eq\r(2)V，线圈电动势表达式应为e＝12eq\r(2)sin(200πt)V，故D错误。5．如图所示，匝数n＝50的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝eq\f(\r(2),10)T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.4m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈端接入三个阻值相等的电阻，当开关S断开时电压表读数为20V。则()A．如图所示时刻，穿过线框ABCD的磁通量变化率最大B．变压器原、副线圈匝数比为10∶1C．原线圈两端电压的有效值为200eq\r(2)VD．闭合开关后，电压表示数变小〖答案〗B〖解析〗如图所示时刻，穿过线框ABCD的磁通量最大，磁通量变化率最小，故A错误；线框产生感应电动势的峰值为Em＝nBSω＝200eq\r(2)V，则有效值为E＝eq\f(Em,\r(2))＝200V，由于线框电阻不计，则理想变压器原线圈两端电压有效值为U1＝E＝200V，变压器原、副线圈匝数比为eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(200V,20V)＝eq\f(10,1)，故B正确，C错误；闭合开关后，由于副线圈输出电压由原线圈输入电压和匝数比决定，故副线圈输出电压不变，即电压表示数不变，故D错误。6．(2021·辽西育明中学高二月考)如图所示，理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为u＝220eq\r(2)sin(100πt)V，副线圈所在电路中接有电灯L、电阻R、理想交流电压表和理想交流电流表。已知理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，电灯额定功率为44W，电阻阻值为22Ω，电灯以额定功率正常发光。则()A．电压表示数为62.2V B．电流表的示数为2AC．电阻消耗的功率为88W D．通过保险丝的电流为15A〖答案〗C〖解析〗原线圈电压的有效值为220V，根据变压比可知eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得U2＝44V，故电压表示数为44V，故A错误；根据欧姆定律可知，通过电阻R的电流为IR＝eq\f(U2,R)＝2A，通过灯泡的电流为IL＝eq\f(P,U2)＝1A，则电流表示数I2＝IR＋IL＝3A，故B错误；根据功率公式可知，电阻消耗的功率为P＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)＝88W，故C正确；根据电流与匝数关系可知eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得原线圈输入电流I1＝0.6A，故D错误。7．(2021·1月河北学业水平选择性考试模拟演练)如图所示，理想变压器原线圈匝数为1100匝，接有一阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10V。已知RL∶R＝4∶1，则副线圈的匝数为()A．225 B．550C．2200 D．4400〖答案〗C〖解析〗因为电压表V2的示数为0.10V，由变压器原、副线圈匝数与电压之间的关系，可知原线圈的输入电压为U1＝110V；根据电路连接，可知原线圈中的电流I1＝eq\f(UR,R)；副线圈两端电压为U2，电流为I2＝eq\f(U2,RL)，又U1I1＝U2I2，RL∶R＝4∶1，联立得U2＝220V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得，n2＝2200，故C正确。二、多项选择题(本题共3个小题，每小题8分，共24分)8．(2021·湖南长沙市高二期末)下列图像描述的电流属于交变电流的是()〖答案〗AD〖解析〗电流的大小和方向周期性变化的电流为交变电流，而B、C电流的方向没有发生变化，因此不属于交变电流，而A、D电流的方向发生周期性变化，属于交变电流，故选项A、D正确。9．一交流电压为u＝100sin(100πt)V，由此表达式可知()A．用电压表测该电压其示数为50VB．该交流电压的周期为0.02sC．将该电压加在“100V100W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100WD．t＝eq\f(1,400)s时，该交流电压的瞬时值为50V〖答案〗BC〖解析〗由交流电压瞬时值表达式可知电压的有效值为50eq\r(2)V，故用电压表测该电压其示数为70.7V，A错误；ω＝100πrad/s，则周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，B正确；该电压加在“100V100W”的灯泡两端，其电压小于额定电压，则实际功率小于额定功率，C正确；把t＝eq\f(1,400)s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为50eq\r(2)V，D错误。10．(2021·麻城市实验高级中学高二月考)如图所示，一小水电站，输出的电功率为P＝20kW，输出电压U0＝400V，经理想升压变压器T1变为2000V电压远距离输送，输电线总电阻为r＝10Ω，最后经理想降压变压器T2降为220V向用户供电。下列说法正确的是()A．变压器T1的匝数比n1∶n2＝1∶5B．输电线上的电流为50AC．输电线上损失的电功率为25kWD．变压器T2的匝数比n3∶n4＝95∶11〖答案〗AD〖解析〗根据理想变压器原、副线圈电压与匝数关系可得eq\f(n1,n2)＝eq\f(U0,U2)＝eq\f(400V,2000V)＝eq\f(1,5)，所以A正确；由理想变压器原、副线圈电功率相等知，输电线上的电流为I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(20×103,2000)A＝10A，所以B错误；输电线上损失的电功率为ΔP＝Ieq\o\al(2,2)r＝102×10W＝1000W，所以C错误；变压器T2的原线圈电压为U3＝U2－I2r＝2000V－10×10V＝1900V变压器T2的匝数比为eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(1900V,220V)＝eq\f(95,11)，所以D正确。三、计算题(本题共2个小题，共34分)11．(14分)(2021·赣州市赣县三中高二月考)如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20cm，ad边长l2＝25cm，放在磁感应强度B＝0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1Ω，外电路电阻R＝9Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，求：(1)感应电动势的瞬时值表达式；(2)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。〖答案〗(1)e＝314cos(100πt)V(2)0.1C〖解析〗(1)n＝3000r/min＝50r/s，线圈的角速度ω＝2πn＝100πrad/s，感应电动势的最大值为Em＝NBSω＝314V所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt＝314cos(100πt)V。(2)线圈由如图位置转过90°的过程中，ΔΦ＝BSsin90°通过R的电荷量为q＝eq\f(NΔΦ,R＋r)＝0.1C。12．(20分)(2021·辽西育明高级中学高二月考)风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图所示的风车阵中发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线总电阻为10Ω。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%。(1)画出此输电线路的示意图；(2)求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(3)求用户得到的电功率。〖答案〗(1)见〖解析〗(2)1∶20240∶11(3)96kW〖解析〗(1)如图所示(2)输电线损耗功率P线＝100×4%kW＝4kW又P线＝Ieq\o\al(2,2)R线，得输电线电流I2＝20A原线圈中输入电流I1＝eq\f(