高中物理人教版2第五章交變電流 一等獎

章末綜合測評(二)(時間：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．在每小題給出的四個選項中，第1～6題只有一項符合題目要求，第7～10題有多項符合題目要求，全都選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1．某交流發(fā)電機給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖1所示，下列說法中正確的是()圖1A．交變電流的頻率為HzB．交變電流的瞬時值表達(dá)式為i＝5cos50πtAC．在t＝s時，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大D．若發(fā)電機線圈電阻為Ω，則其產(chǎn)生的熱功率為5W【解析】由圖象知，交流電的周期為s，故頻率為50Hz，A錯；轉(zhuǎn)動的角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，故電流瞬時值表達(dá)式為i＝5cos100πtA，B錯；t＝s時，電流最大，此時線圈磁通量應(yīng)為0，C錯；交流電電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))A，故P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,\r(2))))eq\s\up12(2)×W＝5W，故D正確．【答案】D2．根據(jù)交變電流瞬時值表達(dá)式i＝5sin500tA可知，從開始計時起，第一次出現(xiàn)電流峰值所需要的時間是()【導(dǎo)學(xué)號：05002140】A．2ms B．1msC．ms D．ms【解析】(方法一)由已知條件有eq\f(2π,T)＝ω＝500rad/s，則T＝eq\f(2π,500s)，由表達(dá)式可知，從中性面開始計時，第一次出現(xiàn)電流峰值需Δt＝eq\f(T,4)＝eq\f(2π,500)×eq\f(1,4)s＝eq\f(π,1000)s＝×10－3s.(方法二)由交流電瞬時值表達(dá)式，當(dāng)i為最大值時有sin(ωt)＝1，即500t＝eq\f(π,2)，則t＝eq\f(π,1000)s＝×10－3s．故選D.【答案】D3．如圖2所示，將一根絕緣硬金屬導(dǎo)線彎曲成一個完整的正弦曲線形狀，它通過兩個小金屬環(huán)a、b與長直金屬桿導(dǎo)通，在外力F作用下，正弦形金屬導(dǎo)線可以在桿上無摩擦滑動．金屬桿的電阻不計，導(dǎo)線電阻為R，a、b間距離為2L，金屬導(dǎo)線組成的正弦圖形頂部或底部到桿的距離都是L/2.在金屬導(dǎo)線和金屬桿構(gòu)成的平面內(nèi)有一有界勻強磁場區(qū)域，磁場的寬度為L，磁感應(yīng)強度為B.現(xiàn)在外力F作用下金屬導(dǎo)線沿金屬桿以恒定的速度v向右運動，在運動過程中金屬導(dǎo)線和金屬桿組成的平面始終與磁場垂直．t＝0時金屬導(dǎo)線從O點進(jìn)入磁場，直到全部穿過磁場，外力F所做的功為()圖2\f(B2L2v2,R) \f(B2L3v,2R)\f(3B2L3v,4R) \f(3B2L2v2,4R)【解析】金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值為e＝Byv，y是有效切割磁場長度，易知金屬導(dǎo)線和金屬桿組成的回路中產(chǎn)生的是正弦式交變電流的半個周期的組合．金屬導(dǎo)線向右移動L時，對應(yīng)時間t1＝eq\f(L,v)，感應(yīng)電動勢最大值Em1＝eq\f(1,2)BLv，有效值為E1＝eq\f(\r(2),4)BLv；金屬導(dǎo)線再向右移動L時，對應(yīng)時間t2＝eq\f(L,v)，感應(yīng)電動勢最大值Em2＝BLv，有效值為E2＝eq\f(\r(2),2)BLv；金屬導(dǎo)線再向右移動L時，對應(yīng)時間t3＝eq\f(L,v)，感應(yīng)電動勢最大值Em3＝eq\f(1,2)BLv，有效值為E3＝eq\f(\r(2),4)BLv.金屬導(dǎo)線全部穿過磁場的過程，金屬導(dǎo)線的總位移為3L，則外力F所做的功W＝eq\f(E\o\al(2,1),R)t1＋eq\f(E\o\al(2,2),R)t2＋eq\f(E\o\al(2,3),R)t3＝eq\f(3B2L3v,4R).故選項C正確．【答案】C4．如圖3甲所示，變壓器為理想變壓器，其原線圈接到U1＝220V的交流電源上，副線圈與阻值為R1的電阻接成閉合電路；圖乙中阻值為R2的電阻直接接到電壓為U1＝220V的交流電源上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)R1與R2消耗的電功率恰好相等，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為()【導(dǎo)學(xué)號：05002141】甲乙圖3\f(R1,R2)\f(R2,R1)\r(\f(R2,R1))\r(\f(R1,R2))【解析】對題圖甲，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P1＝eq\f(U\o\al(2,2),R1)對題圖乙：P2＝eq\f(U\o\al(2,1),R2)據(jù)題意有P1＝P2聯(lián)立以上各式解得：eq\f(n1,n2)＝eq\r(\f(R2,R1))，故C正確．【答案】C5．如圖4所示，理想變壓器原線圈輸入電壓U＝Umsinωt，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器．V1和V2是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U1和U2表示；A1和A2是理想交流電流表，示數(shù)分別用I1和I2表示．下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：05002142】圖4A．I1和I2表示電流的瞬間值B．U1和U2表示電壓的最大值C．滑片P向下滑動過程中，U2不變、I1變大D．滑片P向下滑動過程中，U2變小、I1變小【解析】電壓表V1和V2分別測量的變壓器原、副線圈的輸入、輸出電壓的有效值，電流表A1和A2分別測量的原、副線圈電路中電流的有效值，A、B項錯誤；滑動變阻器向下滑動時，接入電路的電阻變小，原副線圈輸入、輸出電壓不變，由歐姆定律I＝eq\f(U,R＋R0)可知，副線圈電路中的電流變大，副線圈輸出功率變大，由P入＝P出，得原線圈的輸入功率變大，由P＝IU可知，原線圈電路中的電流變大，C項正確，D項錯誤．【答案】C6．如圖5所示的電路圖中，變壓器是理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝600匝，裝有熔斷電流為A的保險絲，副線圈的匝數(shù)n2＝120匝．要使整個電路正常工作，當(dāng)原線圈接在180V的交流電源上時，副線圈()圖5A．可接耐壓值為36V的電容器B．可接“36V40W”的安全燈兩盞C．可接電阻為14Ω的電烙鐵D．可串聯(lián)量程為A的電流表測量其電路的總電流【解析】根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝36V，又由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，在保險絲安全的條件下，副線圈中允許通過的最大電流為I2＝eq\f(n1,n2)I1＝eq\f(600,120)×A＝A，最大輸出功率Pm＝I2U2＝×36W＝90W，B選項正確；而交流電壓的最大值為36eq\r(2)V，所以A選項錯誤；接14Ω的電阻時，流過電阻的電流將達(dá)到I2′＝eq\f(36,14)A>A,C選項錯誤．若副線圈串聯(lián)量程為A的電流表，則電流表可能會被燒壞，D選項錯誤．【答案】B7．如圖6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，L1、L2兩只燈泡的熾熱程度相同，則下列說法中正確的是()圖6A．如果將頻率增大，L1熾熱程度減弱、L2熾熱程度加強B．如果將頻率增大，L1熾熱程度加強、L2熾熱程度減弱C．如果將頻率減小，L1熾熱程度減弱、L2熾熱程度加強D．如果將頻率減小，L1熾熱程度加強、L2熾熱程度減弱【解析】某一頻率時，兩只燈泡熾熱程度相同，應(yīng)有兩燈泡消耗的功率相同，頻率增大時，感抗增大，而容抗減小，故通過L1的電流增大，通過L2的電流減小，故B項正確，同理可得C項正確．故選B、C.【答案】BC8．如圖7所示，理想變壓器副線圈1、2之間的匝數(shù)是總匝數(shù)的一半，二極管D具有單向?qū)щ娦?正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，R是可變電阻，K是單刀雙擲開關(guān)，原線圈接在電壓不變的正弦交流電源上．下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：05002143】圖7A．若R阻值不變，當(dāng)K分別接1和2時，電壓表讀數(shù)之比為2∶1B．若R阻值不變，當(dāng)K分別接1和2時，電壓表讀數(shù)之比為eq\r(2)∶1C．當(dāng)K分別接1和2時，R消耗功率相等，則R阻值之比為2∶1D．若K分別接1和2時，R消耗功率相等，則R阻值之比為eq\r(2)∶1【解析】設(shè)原線圈與副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈輸入電壓為U1，副線圈電壓為U2，當(dāng)K接2時：eq\f(n1,\f(n2,2))＝eq\f(U1,U22)，此時電壓表示數(shù)與副線圈兩端的電壓相等，即U2＝U22＝eq\f(n2U1,2n1)，功率為P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R2)；若K與1相連，則eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U12)，此時電壓表的示數(shù)為U′2，則eq\f(U\o\al(2,12),R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U′\o\al(2,2),R)·T，得U′2＝eq\f(n2U1,\r(2)n1)，此時的功率為P′2＝eq\f(U′\o\al(2,2),R1)，由上分析知：電壓表的示數(shù)之比為eq\r(2)∶1，電阻值之比為2∶1，B、C對．【答案】BC9．如圖8所示，在遠(yuǎn)距離輸電過程中，若保持原線圈的輸入功率不變，下列說法正確的是()圖8A．升高U1會減小輸電電流I2B．升高U1會增大線路的功率損耗C．升高U1會增大線路的電壓損耗D．升高U1會提高電能的利用率【解析】提高輸電電壓U1，由于輸入功率不變，則I1將減小，又因為I2＝eq\f(n1,n2)I1，所以I2將減小，故A正確；線路功率損耗P損＝Ieq\o\al(2,2)R，因此功率損耗也減小，由ΔU＝I2R可知電壓損耗減小，故B、C錯誤；因線路損耗功率減小，因此利用率將升高，D正確．【答案】AD10．在一阻值為R＝10Ω的定值電阻中通入如圖9所示的交流電，則()【導(dǎo)學(xué)號：05002144】圖9A．此交流電的頻率為HzB．此交流電的有效值約為AC．在2～4s內(nèi)通過該電阻的電荷量為1CD．在0～2s內(nèi)電阻產(chǎn)生的焦耳熱為25J【解析】由圖知，交流電的周期為2s，故頻率f＝eq\f(1,T)＝Hz，A正確；根據(jù)有效值的定義，由I2RT＝Ieq\o\al(2,1)Req\f(T,2)＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)Req\f(T,2)＝250J得，I≈A，B正確，D錯誤；在2～4s內(nèi)通過該電阻的電荷量為Q＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(I1\f(T,2)＋I(xiàn)2\f(T,2)))＝1C，C正確．故選ABC.【答案】ABC二、計算題(本題共3小題，共40分．按題目要求作答)11．(13分)如圖10所示，圓形線圈共100匝，半徑為r＝m，在勻強磁場中繞過直徑的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強度B＝T，角速度為ω＝eq\f(300,π)rad/s，電阻為R＝10Ω，求：圖10(1)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時，線圈中的感應(yīng)電流為多大？(2)寫出線圈中電流的表達(dá)式(磁場方向如圖所示，圖示位置為t＝0時刻)；(3)線圈轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的熱功率多大．【解析】(1)當(dāng)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°時，線圈中有最大感應(yīng)電流．最大感應(yīng)電動勢為Em＝NBSω＝100××π××eq\f(300,π)V＝30VIm＝eq\f(Em,R)＝3A.(2)由題意知i＝Imsinωt，即i＝3sineq\f(300,π)tA.(3)感應(yīng)電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(3,\r(2))A.發(fā)熱功率P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,\r(2))))eq\s\up12(2)×10W＝45W.【答案】(1)3A(2)i＝3sineq\f(300,π)tA(3)45W12．(13分)如圖11所示，有一臺小型發(fā)電機，其矩形線圈的匝數(shù)n＝200匝，線圈面積S＝m2，線圈電阻r＝Ω，磁場的磁感應(yīng)強度B＝eq\f(6\r(2),5π)T時，產(chǎn)生頻率f＝50Hz的單相正弦交變電流，供電給“220V2200W”的電器讓其正常工作．求：【導(dǎo)學(xué)號：05002145】圖11(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式；(2)發(fā)動機輸出端交流電壓表的示數(shù)；(3)電阻R的阻值．【解析】(1)發(fā)電機產(chǎn)生的感生電動勢的最大值：Em＝nBSω＝nBS·2πf＝200×eq\f\r(2),π)××100πV＝240eq\r(2)V感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式e＝240eq\r(2)sin100πt(V)．(2)電動勢有效值E＝240V正常工作時的電流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(2200,220A)＝10A輸出端電壓表的示數(shù)U＝E－Ir＝240V－10×V＝235V.(3)電阻R上的電壓ΔU＝235V－220V＝15V則線路電阻R＝eq\f(ΔU,I)＝eq\f(15,10)Ω＝Ω.【答案】(1)e＝240eq\r(2)sin100πt(V)(2)235V(3)Ω13．(14分)某發(fā)電廠通過升壓變壓器、輸電線和降壓變壓器把電能輸送