【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-2：第二章 交变电流 章末检测2学习专用.pdf

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1、教育资源章末检测章末检测(时间：90 分钟满分：100 分)一、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，只有一个选项符合要求，选对的得 4 分，选错或不答的得 0 分)1 如图 1 甲为风速仪的结构示意图 在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一起的永磁体转动，线圈产生的电流随时间变化的关系如图乙若风速减小到原来的一半，则电流随时间变化的关系图可能是()图 1答案C解析根据 EmNBS，若风速减小到原来的一半时，则最大感应电动势也变小，所以感应电流也变小；根据转速与周期成反比，可知，若风速减小到原来的一半时，则周期变大为原来两倍，故 C 正确，A、B、D

2、错误2图 2 甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分，下列说法错误的是()图 2A图甲、图乙所示的电压的最大值不相等B图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin(50t)VC图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V答案D解析图甲、图乙所示电压的最大值都等于20 V，图甲所示电压的瞬时值表达式为u10 22U220sin(100t)V，选项 A、B 错误；由有效值定义，0.020.04，解得题图乙所RR示电压的有效值为 10 V，选项 D 正确，C 错误3.用 220V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输

3、出电压是110V，通过负载的电流随时间变化的图像如图3 所示，则()图 3A.变压器输入功率约为3.9WB.输出电压的最大值是110VC.变压器原、副线圈的匝数比是12教育资源教育资源D.负载电流的函数表达式i0.05sin(100t)A2答案A解析变压器的输入功率等于输出功率，等于输出电压的有效值与输出电流的有效值的乘积，0.05所以 PUI110VA3.9W，A 正确；输出电压的有效值是110V，最大值是 110 2V，2所以 B 错；变压器原、副线圈匝数之比是 21，C 错；负载电流的函数表达式是 i0.05sin(100t)A，D 错.4.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律

4、图像如图4 甲所示.已知发电机线圈内阻为 5，外接一只电阻为 95 的灯泡，如图乙所示，则()图 4A.电压表的示数为 220VB.电路中的电流方向每秒钟改变50 次C.灯泡实际消耗的功率为484WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J答案D解析电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值Em220 2 V，有效RE值 E220 V，灯泡两端电压 U209 V，A 错；Rr由题图甲知 T0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s 内电流方向变化 100 次，B错；U22092灯泡的实际功率 PW459.8 W，C 错；R95E电流的有效值 I2.2 A，发电机线

5、圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QrI2rt2.2251 JRr24.2 J.D 对.5.如图 5 所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为101，R120，R210，C 为电容器，原线圈所加电压的瞬时值表达式为u220 2sin100t(V).下列说法正确的是()图 5A.通过电阻 R3的电流始终为零B.副线圈两端交变电压的频率为5HzC.电阻 R2的电功率为 48.4WD.原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为101教育资源教育资源答案C解析电容器能够通交流，选项A 错误；变压器能够改变交流电的电压，但是不能改变交流U1n1U22电的频率，选项B 错误；根据得 U222V，所以电阻R2的电功率为 P

6、248.4W，U2n2R2选项 C 正确；根据法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为11，选项 D 错误.6如图 6 所示为音箱的电路图，高、低频混合电流由 a、b 端输入，L1和 L2是线圈，C1和C2是电容器，则()图 6A甲扬声器是高频扬声器BC2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器CL1的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器DL2的作用是减少通过乙扬声器的高频电流答案C解析由电感和电容对高、低频的阻碍作用可知，电感L 对高频电流的阻碍作用大，所以电感 L1阻碍高频电流通向甲，电感 L2阻碍高频电流通过乙，C 正确，D 错误；电容对高频电流的阻碍作用小，所以电容 C2阻碍低频

7、电流通向乙 甲是低频扬声器，乙是高频扬声器，A、B 错误二、多项选择题(本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不答的得 0 分)7如图 7，M 为半圆形导线框，圆心为OM；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线 OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N 在 t0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过 OM和 ON的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则()图 7A两导线框中均会产生正弦交流电B两导

8、线框中感应电流的周期都等于TTC在 t 时，两导线框中产生的感应电动势相等8D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等答案BC1解析当线框进入磁场过程中，根据 E BR2可得，感应电动势恒定，感应电流恒定，不2教育资源教育资源是正弦式交流电，A 错误，C 正确；当线框进入磁场时，根据楞次定律可得，两线框中的感应电流方向为逆时针，当线框穿出磁场时，根据楞次定律可得，线框中产生的感应电流为顺T时针，所以感应电流的周期和线框运动周期相等，B 正确；线框 N 在完全进入磁场后有 时4T3T间内穿过线框的磁通量不变化，没有感应电动势产生，即线框 N 在 0 和T 内有感应电44动势，其余时

9、间内没有；而线框M 在整个过程中都有感应电动势，即便两导线框电阻相等，两者的电流有效值不会相同，D 错误8.如图 8 甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5A 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 8A.阻值为 14.4 的电阻B.并联两盏“36V,40W”的灯泡C.工作频率为 10Hz 的电视D.耐压值为 36V 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

10、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，原线圈所接电源的电压有120效值为 180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则 U180 V，得 U36 V，600B 中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I10.44 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36 V2线圈消耗的功率相等，则180 V0.5 A，解得 R14.4，A 正确.R9.如图 9 所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和 L2，输电线的等效电

11、阻为 R.开始时，开关 S 断开，当 S 接通后()图 9A.变压器的输出电压减小B.输电线等效电阻 R 两端的电压增大C.通过灯泡 L1的电流减小教育资源教育资源D.原线圈中的电流减小答案BC解析当 S 接通后，变压器的输出电压不变，副线圈负载电阻减小，引起总电流增大，因此输电线的等效电阻两端的电压增大，灯泡 L1两端的电压减小，通过灯泡 L1的电流减小，选项 A 错误，选项 B、C 正确；S 接通后，变压器输出功率增大，输入功率增大，原线圈中的电流增大，选项 D 错误.10.如图 10 为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器 T1和降压变压器 T2向用户供电.已知输电线的总电

12、阻R10，降压变压器 T2原、副线圈的匝数之比为 41，副线圈与用电器 R0组成闭合电路.若 T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈的输出电压的瞬时值表达式为 u220 2sin100t(V)，用电器的电阻 R011，则()图 10A.通过用电器 R0的电流的有效值是 20AB.升压变压器的输入功率为4650WC.发电机中的交变电流的频率为100HzD.当用电器的电阻 R0减小时，发电机的输出功率减小答案AB解析由 T2的副线圈的输出电压的表达式可知，副线圈的输出电压的有效值为 220V，电流22020的有效值为 IA20A，选项A 正确；通过输电线的电流IA5A，所以升压变压114器的输入功

13、率为 PI2RI2R05210W20211W4650W，选项 B 正确；发电机中的交变电流的频率与 T2的输出电压的频率相同，也为50Hz，选项 C 错误；当用电器的电阻R0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项D 错误.三、填空题(共 2 小题，共 10 分)11.(4 分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为 1320 匝、144 匝，将原线圈接在 220V 的交流电压上，副线圈上电压为_V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为_Wb/s.答案2426U1n1解析由得 U224V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率等于每一匝线圈中产生的感应U2n2Em220 22电动势的最大值，即Wb/s

14、Wb/s.mtn1320612.(6 分)利用 DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图 11 所示)的线圈产生的交变电教育资源教育资源流.图 11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 12(1)屏上出现的电压波形如图 12 所示，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2min 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

15、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)2s0.5rad/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，2min 内屏上出现了 61 个向上的尖峰，260表明周期 Ts2s，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 6112 1 0.5rad/s.T 2四、解答题(本题共 4 小题，共46 分.解答应写出必要的文字说明，只写出

16、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 13 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，所围成的矩形的面积 S0.04m2，小灯泡的电阻 R9，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enBmS22cosTt，其中 Bm为T磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：图 13(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；教育资源教育资源T(3)在 0

17、 时间内，通过小灯泡的电荷量.4答案(1)8V(2)2.88W(3)4103C解析(1)由图像知，线圈中产生的交变电流的周期T3.14102s，所以 EmnBmS 2nBmS8V.T(2)电流的最大值 Im2.88W.ETnSBnSB(3)在 0 时间内，电动势的平均值 E，平均电流 I，4tRrRrt通过小灯泡的电荷量 Q I tnSB4103C.RrIm2 20.8A，有效值 IA，小灯泡消耗的电功率 PI2R52RrEm14.(10 分)如图 14 所示，理想变压器原线圈中输入电压 U13300V，副线圈两端电压 U2为220V，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

18、接的电压表V 的示数 U2V.求：图 14(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 I25A.则电流表 A1的示数 I1为多少？(3)当开关 S 闭合时，电流表 A1的示数 I1等于多少？答案(1)1650 匝(2)0.33A(3)0.67A解析(1)由电压与变压器匝数的关系可得：U1U2U，则 n11650 匝.n1n2(2)当开关 S 断开时，有：U2I21U1I1U2I2，I1 A0.33AU13(3)当开关 S 断开时，有：R1U2R144.当开关 S 闭合时，设副线圈总电阻为R，有 RI22U2I22U210A.由 U1I1U2I2可知，I1U13R

19、22，副线圈中的总电流为I2A0.67A.15.(12 分)一居民小区有 440 户，以前每户平均消耗电功率为 100W，使用的区间变压器匝数教育资源教育资源比为 1656，恰好能使额定电压为220V 的家用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为 250W，若变压器输入电压仍为 6600V，区间输电线路不变，为了使家用电器正常工作，需更换区间变压器，则更换后的区间变压器的匝数比为多少？答案2209解析未换时，输电电流 IP总U用440100n26A200A.输出电压 U2U16600V220n1165240220P总240V，则由 U线U2U用IR线知，R线0.1.换变压器后

20、，I200U用440250A500A.线路损失电压 U线IR线50V，变压器输出电压 U2U用U线220220V50V270V.变压器匝数之比为 n1n2U1U266002702209.16.(14 分)某发电厂的发电机的输出功率P100kW，发电机端电压U250V，向远处送电的输电线的总电阻 R8.已知输电线上损失的功率为输送功率的5%，用户得到的电压是 220V.(1)应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图.(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数之比.答案(1)见解析(2)11619011解析(1)需要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路的示意图如图所示.(2)按题意，P损5%P0.05100103W5103W设输电线路中的电流为 I，P损I2RIP损R5103A25A83P10010输送电压 U2 V4000VI25n1U12501对升压变压器，n2U2400016输电线路上损失的电压U损IR258V200V降压变压器原线圈两端的电压U3U2U损(4000200)V3800V教育资源教育资源用户在副线圈两端得到的电压U4220Vn3U33800190所以n4U422011即升压变压器原、副线圈的匝数之比为 116，降压变压器原、副线圈的匝数之比为 19011.教育资源