2017-2018学年同步备课套餐之物理教科版选修3-2讲义：第2章交变电流章末检测卷

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1、章末检测卷（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，ad=bc=li,ab=cd=I2.从图示位置起该线圈以角速度3绕不同转轴匀速转动，则（）图1A.以OO为转轴时，感应电动势e=Bl1l2cosincotB.以O1O1为转轴时，感应电动势e=BI1I2cosincotC.以OO为转轴时，感应电动势e=BI1I2cocoscotD.以OO为转轴跟以ab为转轴一样，感应电动势e=BI1I2cosincot答案C解析以O1O1为轴转动时，磁通量不变，不产生交

2、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B11123.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1000kV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500kV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1000kV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.PB.2D. 4PC.2P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P=PUj-jR,当输电电压升为原来的2倍时，输电

3、线上损耗的电功率变，一，1,为原来的4,故选A.3 .一交流发电机，当转速为ni时，其交变电动势e=220sin（100兀t）V,现有如下的说法，其中正确的是（）A.在t=0时，线圈中的磁通量为0B.该交流发电机线圈的转速为50r/sC.若加在标有“220V100W”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e=Emsin专其中Em=nBSco表示最大值，w=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42倍，则该电动势的最大值为220V,而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错

4、误，选项B正确.当t=0时，e=0,此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A错误.副线圈接4.如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20：1,原线圈接正弦交流电源,入“220V60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则（）图2A.电流表的示数为322AB.电源输出功率为1200WaC.电流表的本数为220AD.原线圈两端电压为11V答案C解析副线圈电压U2=220V,电流I2=；P=7；A,则原线圈两端电压U1=n1Uj=4400V,U211n2n2l233.电流I1=T=220A，所以电流表的小数为丽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60W,选项B错误.R、理

5、想电流表 因和二极管D.二极5 .如图3所示，线框匝数为N,面积为S,以角速度3绕垂直磁感应强度为B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B. R两端电压的有效值wU = NBSC.交流电流表的示数wI = 2RNBS2BSD.一个周期内通过R的电何重q=zR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:1U = 2NBSX0 ,电流的有效值I=R=NBR一，在一个周期内，只有半个周期的时间有电流通过R,故：

6、q=N=NRS.故选C.二k八二orr?2胃丁6 .一含有理想变压器的电路如图4所示，图中电阻Ri、R2和&的阻值分别为3、1和4Q,为理想交流电流表，U为正弦交流电源，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（）此图4A.2B.3C.4D.5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；=n2,通过R2的电流12=,I2nin2副线圈的输出电压U2=l2（R2+R3）=5n1,由M=n1可得原线圈两端的电压Ui=5嘿；2,则U=Ui+IRi=5I1j2+3I;开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比冒

7、-=n2,通过R2的电流12,=皿，副线圈的输出电压U2=匕R2=4n1,由U=n1可得原线圈两端n2n2U2n2的电压Ui=4I?；,则U=Ui+4IRi=4I黑；+12I,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500kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500kV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

8、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5A. a、b端接稳恒直流电，灯泡发亮B. a、b端接交变电流，灯泡发亮C. a、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D. a、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

9、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0.5A的保险丝L,原线圈匝数ni=600匝，副线圈匝数血=120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14.4Q的电阻B,并联两盏“36V40W”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0.02s,频率为50Hz,则副线圈得到的交变电流的频率也为50Hz,故接入工作频率为10Hz的电视不

10、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U2=600X180 V,解得 U2效值为180V,由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则=36V,B中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流Ii=4A=0.44AV0.5A,B正确；副线圈9两端电压的有效值为36V,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2可知，原、副线圈消耗的功率相等，则（D）=180VX0.5A,解得R=14.4RA正确.R10 .如图7甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比ni：胴=5：1,电阻R=20Q,Li、L2为规格相同的两只小灯泡，6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

11、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u=2042sin（100大）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0.8W答案AD解析由题图乙可知，Um=20*V,T=0.02s,则3=2jT=100兀rad/s,输入电压u=20V2sin（100疝）V,故A正确；由变压器的变压规律知：*=,故U2=Ug=20/V=4V,由题U2n2n15中将S接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4V,当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负

12、载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错U2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R总减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R,故P=U2=20W=0.8W,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像如图8所示，则此交流电的频率是Hz,若将该电压加在10pF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1ka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.答案50 2002101解析由题图知T=0.02s,Um=200V而

13、占T所以f=50Hz,电容器耐压值应不小于200V,Um12I=72R=10A.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二10A.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.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9季军用书第11?贡（1）屏上出现的电压波形如图10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

14、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（或手摇发电机的转速不均匀）（2）2s0.5jrad/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，2X60表明周期T=s=2s,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3=61-1,2=0.5ad

15、/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n=100匝，总电阻r=1.0Q,所围成的矩形的面积S=0.040m2,小灯泡的电阻R=9.0Q,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e=nBmS25cos早其中Bm为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：甲(1)线圈中产生的感应电动

16、势的最大值;(2)小灯泡消耗的电功率;(3)在0T时间内，通过小灯泡的电荷量.答案 (1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0X10 3 C解析 (1)由图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T=3.14X10 2 s,所以 Em=nBmSco=2 7nBmST-=8.0 V.(2)电流的最大值Im= Em = 0.80 A,有效值 I =R+ rIm 2.22A,小灯泡消耗的电功率 P=I R=2.88 W.(3)在0T时间内，电动势的平均值nSAB 十E =工厂，平均电流- E nS BI =，R+r (R+r)困通过小灯泡的电荷量q=IAt=nS=4.0X103C.R+r14.(10

17、分)如图12所示，理想变压器原线圈中输入电压Ui=3300V,副线圈两端电压为6=220V,输出端连有完全相同的两个灯泡Li和L2,绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2V.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I2=5A.则电流表Ai的示数Ii为多少?(3)在(2)中情况下，当开关S闭合时，电流表Ai的示数I/等于多少?答案(1)1650匝(2)1A(3)2A33解析(1)由电压与变压器匝数的关系可得:UiU2一一一=U,则ni=1650匝.nin2(2)当开关S断开时，有:一,U2I21511=312,11=J=3A(3)当开关S断开时，有：R1=7

18、7=44当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R,有R=?=22，副线圈中的总电流为I2=10A.由UG=U2l2可知，I/=UI2=2A.2RU1315. (12分)如图13所示，匀强磁场的磁感应强度为B=0.5T,匝数为n=50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L=25cm,宽为d=20cm.线圈每分钟转动1500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.(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r=0.02Q,外接一阻值为13Q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

19、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n=50,磁场的磁感应强度B=0.5T,线圈转动的角速度3=24=27tx1都rad/s=50兀rad/s,线圈白面积S=Ld=0.05m2所以Em=nBSco=50X0.5X0.05X50710196V从图示位置计时，有e=EmcoswH196cos(50t)V.(2)若r=0.02R则r=50r=0.02X500=1Q196瓦A = 14 AR总=R+=130+1Q=14aIEmImR总所以i=Imcos3n14cos(50t)A(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始

20、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e=196sin(50t)叔，i=14sin(50t)A2兀_(4)因为3=50兀rad以所以T=0.04s,Em=196V,Im=14A.(1)(2)中的et、it图像co分别如图甲、乙所示.甲乙16. (14分)一台小型发电机的最大输出功率为100kW,输出电压恒为500V,现用电阻率为17. X108Q卬横截面积为105m2的输电线向4X103m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

21、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220V?若用电器电路中电流为100A,求此时用电器两端的电压数值.答案(1)1：12(2)288：11(3)大于220V227V21。2X4X103解析(1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r=1.8X10-8X5Q=14.4QS105由题意知P损=PX4%=(Up代入数据得U2=6000V升压变压器原、副线圈匝数比nU1500V1n=U2=6000V=12.P10550(2)I2=X=6A=5AU损=I2r=50X14.4V=240V3而U3=U2U损=6000V240V=5760Vn3U35760V288n4一U4220V11降压变压器原、副线圈匝数比为288：11.(3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大由题知I4 =100 A则由I4 n3 288I3n411275所以*=2725U损=13，r=275x14.4V=55V而U3不变U3=U2U损=(600055)V=5945VU3U4器U4=SU3=羲*5945*227V.