2020高中物理 第五章 交變電流 章末優(yōu)化總結(jié)練習(xí)（含解析）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE13-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末過關(guān)檢測(cè)（時(shí)間：60分鐘，滿分：100分）一、選擇題（本題共10小題,每小題6分，共60分，1～6小題為單項(xiàng)選擇題,7～10小題為多項(xiàng)選擇題)1．小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸OO′，線圈繞OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示．矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0,不計(jì)線圈電阻,則發(fā)電機(jī)輸出電壓（）A．峰值是e0 B．峰值是2e0C．有效值是eq\f(\r（2)，2)Ne0 D．有效值是eq\r（2)Ne0解析：由題意可知，線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0,因此對(duì)單匝矩形線圈總電動(dòng)勢(shì)最大值為2e0，又因?yàn)榘l(fā)電機(jī)線圈共N匝,所以發(fā)電機(jī)線圈中總電動(dòng)勢(shì)最大值為2Ne0,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，在不計(jì)線圈內(nèi)阻時(shí)，輸出電壓的峰值等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，即其峰值為2Ne0,故A、B錯(cuò)誤；又由題意可知，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流,由其有效值與峰值的關(guān)系可知，U＝eq\f（Um,\r（2）)，即U＝eq\r(2)Ne0，故C錯(cuò)誤，D正確．答案:D2．將阻值為5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的交流電源上，電源電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示．下列說法正確的是（)A．電路中交變電流的頻率為0.25HzB．通過電阻的電流為eq\r(2）AC．電阻消耗的電功率為2。5WD．用交流電壓表測(cè)得電阻兩端電壓為5V解析：由題意可知此交變電流為正弦式交變電流，其有效電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f（Um,\r(2)）＝eq\f(5,\r（2))V，電阻消耗的功率P＝eq\f(E2,R）＝2。5W，故C正確;通過R的電流I＝eq\f(E，R）＝eq\f（\r(2），2)A,故B錯(cuò)誤；此刻交變電流的頻率f＝25Hz,故A錯(cuò)誤；電壓表所測(cè)電壓為有效電壓，應(yīng)為eq\f（5，\r（2））V，故D錯(cuò)誤．答案:C3．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶3，次級(jí)回路中接入三個(gè)均標(biāo)有“36V40W"的燈泡，且均正常發(fā)光，那么,標(biāo)有“36V40W”的燈泡A（)A．也正常發(fā)光 B．將被燒毀C．比另三個(gè)燈泡暗 D．無法確定解析：理想變壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比，由次級(jí)回路中三個(gè)均標(biāo)有“36V40W”的燈泡能正常發(fā)光，可知副線圈兩端電壓U2＝36×3V＝108V，所以原線圈兩端電壓U1＝eq\f(n1，n2)U2＝36V，燈泡A與原線圈并聯(lián)，兩端電壓也為36V，能正常發(fā)光．答案：A4．采用220kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電．當(dāng)輸送功率一定時(shí)，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的eq\f(1,4)，輸電電壓應(yīng)變?yōu)?)A．55kV B．110kVC．440kV D．880kV解析：輸電功率P＝UI,U為輸電電壓，I為輸電線路中的電流，輸電線路損失的功率為P損＝I2R，R為輸電線路的電阻，即P損＝（eq\f(P，U)）2R.當(dāng)輸電功率一定時(shí)，輸電線路損失的功率為原來的eq\f（1，4),則輸電電壓為原來的2倍，即440kV,故選項(xiàng)C正確．答案:C5.如圖所示，矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路的電阻為R.在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列說法中正確的是（）A．磁通量的變化量ΔΦ＝NBSB．通過電阻R的電荷量q＝eq\f（BSω，R＋r）C．電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f（NBSω2,2R)D．電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(NBS2ωRπ,4R＋r2)解析:線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°，磁通量變化量ΔΦ＝BS，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；通過電阻R的電荷量q＝eq\f(NΔΦ,R＋r），故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\f（T,4）＝eq\f(π,2ω),所以Q＝I2Rt＝［eq\f（Em,\r(2)R＋r)]2·Rt＝eq\f(NBS2ωRπ，4R＋r2),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確．答案：D6．某住宅區(qū)的應(yīng)急供電系統(tǒng)，由交流發(fā)電機(jī)和副線圈匝數(shù)可調(diào)的理想降壓變壓器組成．發(fā)電機(jī)中矩形線圈所圍的面積為S，匝數(shù)為N,電阻不計(jì)．它可繞水平軸OO′在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．矩形線圈通過滑環(huán)連接降壓變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓，R0表示輸電線的電阻．以線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，下列判斷正確的是（)A．若發(fā)電機(jī)線圈某時(shí)刻處于圖示位置，變壓器原線圈的電流瞬時(shí)值最小B．發(fā)電機(jī)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSωcosωtC．當(dāng)用戶數(shù)目增多時(shí),為使用戶電壓保持不變，滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向下滑動(dòng)D．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí)，變壓器原線圈兩端的電壓將升高解析:若發(fā)電機(jī)線圈某時(shí)刻處于圖示位置，磁通量變化最快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,最大值為NBSω，變壓器原線圈的電流瞬時(shí)值最大，發(fā)電機(jī)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSωcosωt，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤;當(dāng)用戶數(shù)目增多時(shí),總電流增大，輸電線上的電勢(shì)降落得多，為使用戶電壓保持不變,滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向上滑動(dòng)才能增大變壓器的輸出電壓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；滑動(dòng)觸頭P向下或向上移動(dòng),變壓器原線圈兩端的電壓都不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：B7．如圖所示，變頻交變電源的頻率可在20Hz到20kHz之間調(diào)節(jié)，在某一頻率時(shí)，A1、A2兩只燈泡的熾熱程度相同．則下列說法中正確的是（)A．如果將頻率增大,A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強(qiáng)B．如果將頻率增大，A1熾熱程度加強(qiáng)、A2熾熱程度減弱C．如果將頻率減小，A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強(qiáng)D．如果將頻率減小，A1熾熱程度加強(qiáng)、A2熾熱程度減弱解析：某一頻率時(shí),兩只燈泡熾熱程度相同，可知兩燈泡消耗的功率相同，頻率增大時(shí)，感抗增大，而容抗減小，故通過A1的電流增大,通過A2的電流減小，故B項(xiàng)正確；同理可得C項(xiàng)正確,故選B、C。答案:BC8．如圖所示的電路中，有一自耦變壓器，左側(cè)并聯(lián)一個(gè)理想交流電壓表V1后接在穩(wěn)定的交流電源上，右側(cè)串聯(lián)燈泡L和滑動(dòng)變阻器R，R上并聯(lián)一個(gè)理想交流電壓表V2。下列說法正確的是（）A．若F不動(dòng),滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，V1示數(shù)不變,V2示數(shù)變小B．若F不動(dòng)，滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，燈泡L消耗的功率變小C．若P不動(dòng)，滑片F(xiàn)向上移動(dòng)時(shí),V1、V2的示數(shù)均變大D．若P不動(dòng)，滑片F(xiàn)向上移動(dòng)時(shí)，燈泡L消耗的功率變大解析：V1測(cè)的是原線圈的輸入電壓，其示數(shù)始終不變，C錯(cuò)誤；若F不動(dòng)，副線圈的輸出電壓不變,滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，又因?yàn)闊襞軱與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),故V2示數(shù)變小，燈泡L兩端的電壓變大，燈泡L消耗的功率變大,A正確,B錯(cuò)誤;若P不動(dòng),滑片F(xiàn)向上移動(dòng)時(shí)，副線圈的輸出電壓增大，加在燈泡L和滑動(dòng)變阻器兩端的電壓均增大，故燈泡L消耗的功率變大，V2的示數(shù)變大，D正確．答案：AD9．圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖,兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表．線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示,以下判斷正確的是（)A．電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/sC．0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D．0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左解析:本題考查了交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律．解題的關(guān)鍵是要把圖象和運(yùn)動(dòng)過程結(jié)合起來．由圖象可知，電流的有效值為10A，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝eq\f(2π，T)＝100πrad/s，A正確,B錯(cuò)誤；t＝0.01s時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,故線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，C正確；由右手定則可知0。02s時(shí)電流的方向由左向右流過電阻，D錯(cuò)誤．答案：AC10．在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有()A．升壓變壓器的輸出電壓增大B．降壓變壓器的輸出電壓增大C．輸電線上損耗的功率增大D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大解析：由題意可知升壓變壓器的輸入電壓不變，則輸出電壓不變，A錯(cuò)誤；在電能輸出過程中有I＝eq\f（P，U)，U線＝IR線，U3＝U2－U線，因P變大,I變大,所以U線變大，降壓變壓器原線圈電壓U3變小，則降壓變壓器的輸出電壓變小,B錯(cuò)誤;由P損＝（eq\f(P，U)）2R線，因P變大，所以P損變大，C正確；根據(jù)eq\f（P損，P）＝eq\f（\f(P，U)2R線,P）＝eq\f（PR線，U2），因P變大，所以比值變大，D正確．答案:CD二、非選擇題(本題共3小題，共40分,解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．（12分）發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝、邊長為20cm的正方形線圈，將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.05T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞著垂直于磁感線方向的軸以ω＝100πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈平面跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí),線圈和外電路的總電阻R＝10Ω.（1）寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式；（2)線圈從計(jì)時(shí)開始,轉(zhuǎn)過eq\f(π，3)過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少？解析：(1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝nBSω＝20πV，Im＝eq\f（Em,R）＝2πA,由于從線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直位置開始計(jì)時(shí)，因此瞬時(shí)值用正弦表示，i＝2πsin100πtA.(2)線圈從計(jì)時(shí)開始,轉(zhuǎn)過eq\f（π,3）的過程中，通過某一截面的電荷量應(yīng)該用平均值來計(jì)算q＝It＝neq\f(ΔΦ,ΔtR)Δt＝eq\f（nΔΦ，R)，ΔΦ＝BS－BScoseq\f（π，3）＝eq\f（1，2）BS，代入電荷量方程得q＝eq\f(nBS，2R）＝1×10－2C.答案：(1）i＝2πsin100πtA(2）1×10－2C12．（14分)如圖所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓U1＝3300V，副線圈兩端電壓U2為220V，輸出端連有完全相同的兩個(gè)燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)U＝2V．問：(1）原線圈n1等于多少匝？(2）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表A2的示數(shù)I2＝5A．則電流表A1的示數(shù)I1為多少？（3)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),電流表A1的示數(shù)I1′等于多少？解析：(1）由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得：eq\f(U1，n1)＝eq\f(U2，n2）＝U，則n1＝1650匝．（2）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，有：U1I1＝U2I2，I1＝eq\f（U2I2,U1）＝eq\f（1，3)A（3）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),有:R1＝eq\f（U2，I2）＝44Ω。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，設(shè)副線圈總電阻為R′，有R′＝eq\f（R1,2)＝22Ω，副線圈中的總電流為I2′＝eq\f（U2,R′)＝10A．由U1I1′＝U2I2′可知,I1′＝eq\f(U2I2′,U1）＝eq\f(2,3)A.答案：（1）1650匝（2）eq\f（1，3）A(3）eq\f（2，3)A13．（14分)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的最大輸出功率為100kW，輸出電壓恒為500V，現(xiàn)用電阻率為1。8×10－8Ω·m，橫截面積為10－5m2的輸電線向4×(1）所用的理想升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？（2）如果用戶用電器的額定電壓為220V，那么所用的理想降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？解析：（1）導(dǎo)線電阻R線＝ρeq\f(2l,S）得R線＝14.4Ω。升壓變壓器原線圈電流I1滿