同步备课套餐之物理人教版选修3-2讲义：第5章交变电流 章末检测卷（第五章）(11页).docx

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1、-同步备课套餐之物理人教版选修3-2讲义：第5章交变电流 章末检测卷（第五章）-第 10 页章末检测卷(第五章)(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分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1如图1所示，矩形线圈abcd放在匀强磁场中，adbcl1，abcdl2.从图示位置起该线圈以角速度绕不同转轴匀速转动，则()图1A以OO为转轴时，感应电动势eBl1l2sin tB以O1O1为转轴时，感应电动势eBl1l2sin tC以OO为转轴时，感应电动势eBl1l2cos tD以OO为转轴跟以ab为转轴一样，感应电动势eBl1l2sin t答案

2、C解析以O1O1为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流无论以OO为轴还是以ab为轴转动，感应电动势的最大值都是Bl1l2.由于是从与磁场平行的面开始计时，产生的是余弦式交变电流，故C正确2中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()A. B. C2P D4P答案A解析在超高压输电中，设输送电功率为P，输电电压为U，输电线总电阻为R，则输电线上损耗的电功率为P2R，

3、当输电电压升为原来的2倍时，输电线上损耗的电功率变为原来的，故选A.3一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e220sin (100t) V，现有如下的说法，其中正确的是 ()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值表达式为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

4、错误，选项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2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 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 ()图2A电流表的示数为 AB电源输出功率为1 200 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U14 400 V，电流I1 A，所以电流表的示数为 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. 如图3所示，线框匝数为N，面积为S，以角速度绕垂直磁感应强度为B

5、的匀强磁场的轴匀速转动线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D.二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大下列说法正确的是()图3A图示位置电流最大BR两端电压的有效值UNBSC交流电流表的示数INBSD一个周期内通过R的电荷量q答案C解析由题图可知，图示位置通过R的电流为零，R两端电压的瞬时值如图所示表示设电压的有效值为U，在一个周期内有：T，解得：UNBS，电流的有效值I，在一个周期内，只有半周期的时间有电流通过R，故：qN.故选C.6一含有理想变压器的电路如图4所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ，为理想交流电流表，U为正弦交流电源

6、，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()图4A2 B3 C4 D5答案B解析开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比，通过R2的电流I2，副线圈的输出电压U2I2(R2R3)，由可得原线圈两端的电压U15I2，则UU1IR15I23I；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比，通过R2的电流I2，副线圈的输出电压U2I2R2，由可得原线圈两端的电压U14I2，则UU14IR14I212I，联立解得3，选项B正确二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分每小题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得3

7、分，错选得0分)7我国“西电东送”采用高压直流输电，继三峡至常州500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程这种输电方式是在高压交流远距离输电的基础上，增加了把交流变为直流的“整流”设备，用户端用专用的“逆变”设备把直流变为交流关于高压远距离直流输电，下列说法正确的有()A“整流”设备应放在升压变压器后，而“逆变”设备放在降压变压器前B有利于消除输电线路中感抗和容抗的影响C可以实现不同频率的交流电网络之间的电力传输D高压远距离直流输电对输电线路绝缘性能无要求答案ABC8. 如图5所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是()图5Aa、b端接稳恒直流电，灯

8、泡发亮Ba、b端接交变电流，灯泡发亮Ca、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大Da、b端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大答案BCD解析电容器有“通交流，隔直流，通高频，阻低频”的特点，B、D项正确，A错误；增大电容器的电容，电容的阻碍作用减小，电流增大，灯泡的亮度增大，C项正确9如图6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6A阻值为14.4 的电阻B并联两盏“36 V4

9、0 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，原线圈中交变电源的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则副线圈得到的交变电流的频率也为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，原线圈所接电源电压的有效值为180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U2180 V，解得U236 V，B中两灯泡接入电路时，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，

10、原、副线圈消耗的功率相等，则180 V0.5 A，解得R14.4 ，A正确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S1换接到2后，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

11、) V，故A正确；由变压器的变压规律知：，故U2 V4 V，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. (4分)一交流电压随时间变化的图象如图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，则电容器的耐压值应不小于_V；若将该电压加在一阻值为1

12、 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，电路中保险丝的熔断电流不能低于_ A.图8答案50200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 A 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 A.12(6分)利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图9所示)的线圈产生的交变电流图9实验步骤如下：将电压传感器接入数据采集器；电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号图10(1)屏上出现的电压波形如图10所示

13、，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能是_(写出一条即可)(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为_如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为_答案(1)转子不是在匀强磁场中转动(或手摇动发电机的转速不均匀)(2)2 s0.5 rad/s解析只有线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电流才是标准的正弦式电流，手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的，所以不是匀强磁场，由于是手摇转动，转速难以保证恒定屏上每出现一次向上的尖峰，就代表经过了一个周期，2 min内屏上出现

14、了61个向上的尖峰，表明周期T s2 s，大轮的角速度等于小轮的角速度的一半，所以大轮的角速度0.5 rad/s.四、计算题(本题共4小题，共46分解答应写出必要的文字说明，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)13(10分)如图11甲所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一个小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数n100匝，总电阻r1.0 ，所围成的矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为enBmScos，其中Bm为磁感应强度

15、的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：图11(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在0时间内，通过小灯泡的电荷量答案(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0103 C解析(1)由图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T3.14102 s，所以EmnBmS8.0 V.(2)电流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小灯泡消耗的电功率PI2R2.88 W.(3)在0时间内，电动势的平均值，平均电流，通过小灯泡的电荷量qt4.0103 C.14(10分)如图12所示，理想变压器原线圈中输入电压U13 300 V，副线圈两端电压为U2220 V

16、，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U2 V求：图12(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I25 A则电流表A1的示数I1为多少？(3)在(2)中情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1等于多少？答案(1)1 650匝(2) A(3) A解析(1)由电压与变压器匝数的关系可得：U，则n11 650匝(2)当开关S断开时，有：U1I1U2I2，I1 A(3)当开关S断开时，有：R144 .当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R，有R22 ，副线圈中的总电流为I210 A由U1I1U2I2可知，I1 A.15(12分) 如图13

17、所示，匀强磁场的磁感应强度为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13(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图象答案见解析解析(1)线圈匝数n50，磁场的磁感应强度B0.5 T，线圈转动的

18、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 rad/s，所以T0.04 s，Em196 V，Im14 A(1)(2)中的et、it图象分别

19、如图甲、乙所示甲 乙16(14分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8108 m，横截面积为105 m2的输电线向4103 m远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不得超过发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V？若用电器电路中电流为100 A，求此时用电器两端的电压数值答案(1)112(2)28811(3)大于220 V227 V解析(1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r1.8108 14.4 由题意知P损P4%()2r代入数据得U26 000 V升压变压器原、副线圈匝数比.(2)I2 A AU损I2r14.4 V240 V而U3U2U损6 000 V240 V5 760 V降压变压器原、副线圈匝数比为28811.(3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大由题知I4100 A则由所以I3U损I3r14.4 V55 V而U1、U2不变U3U2U损(6 00055) V5 945 V，U4U35 945 V227 V.