高中物理 第二章 交變電流章末測(cè)試 粵教版選修3-2

章末檢測(cè)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分)1．如圖1所示為交變電流的電流隨時(shí)間而變化的圖象，此交變電流的有效值是()．圖1A．5eq\r(2)AB．5AC.eq\f(7\r(2),2)AD．3.5A解析題圖所示圖象中的交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q＝Ieq\o\al(2,1)Req\f(T,2)＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)Req\f(T,2)＝(4eq\r(2))2Req\f(T,2)＋(3eq\r(2))2Req\f(T,2)＝25RT.令此交變電流的有效值為I，應(yīng)有Q＝I2RT，故I2RT＝25RT，解得I＝5A．B項(xiàng)正確．答案B2．(·三亞模擬)如圖2所示，有一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為n，原線圈接正弦交流電壓U，輸出端接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī)．電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R，當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一重物勻速上升，下列判斷正確的是 ()．圖2A．原線圈中的電流為nIB．變壓器的輸入功率為eq\f(UI,n)C．電動(dòng)機(jī)輸出的總功率為I2RD．電動(dòng)機(jī)兩端電壓為IR解析電流表的讀數(shù)為副線圈電流，所以原線圈電流為eq\f(I,n)，故A錯(cuò)誤；原線圈的輸入功率則為Ueq\f(I,n)，故B對(duì)；電動(dòng)機(jī)上的熱功率為I2R，電動(dòng)機(jī)消耗功率為Ueq\f(I,n)，兩端電壓為eq\f(U,n)，故C、D錯(cuò)誤．答案B3．一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖3甲所示，則下列說法正確的是 ()．圖3A．t＝0時(shí)刻，線圈平面位于中性面位置B．t＝0.01s時(shí)刻，Φ的變化率最小C．t＝0.02s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈相應(yīng)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖4乙所示解析由Φ-t圖知，t＝0時(shí)，Φ最大，即線圈處于中性面位置，此時(shí)e＝0，故A項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知T＝0.04s，在t＝0.01s時(shí)，Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，則B項(xiàng)錯(cuò)誤；在t＝0.02s時(shí)，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，則C項(xiàng)錯(cuò)誤．答案A4．某中學(xué)的學(xué)生食堂新安裝了磁卡就餐系統(tǒng)，使用不到一周，便出現(xiàn)了電源總開關(guān)總是無法接通的問題．經(jīng)檢查，電源總開關(guān)中漏電保護(hù)器動(dòng)作切斷了電源．漏電保護(hù)器電路如圖4所示，變壓器A處用火線與零線雙股平行繞制成線圈，然后接到磁卡機(jī)上，B處有一個(gè)輸出線圈，一旦線圈B中的電流經(jīng)放大器放大后便推動(dòng)斷電器切斷電源．造成漏電保護(hù)器動(dòng)作切斷電源的原因判斷為磁卡機(jī)用電端()．圖4A．零線與火線之間漏電B．火線與地之間漏電或零線直接接地C．只有火線與地之間漏電才會(huì)產(chǎn)生D．刷卡機(jī)裝得過多，造成電流太大解析由題意知，火線和零線均繞在鐵芯上，故只有火線與零線中電流大小不等時(shí)，才會(huì)引起漏電保護(hù)器切斷電源，故可能是火線與地之間漏電，也可能是零線與地之間漏電．答案B5．圖5甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，下列說法正確的是 ()．圖5A．圖甲表示交流電，圖乙表示直流電B．兩種電壓的有效值相等C．圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為U＝311sin(100πt)VD．圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10∶1的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,10)解析因圖象的縱坐標(biāo)上電壓的正負(fù)表示電壓的方向，因此兩圖均為交流電，A項(xiàng)錯(cuò)；對(duì)于正弦交流電才有U有效＝eq\f(Um,\r(2))，雖然兩圖的峰值相同，但圖乙非正弦(余弦)交流電不適用上式有效值的求法，故B錯(cuò)；正弦交流電電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為U＝Umsinωt，由圖象可知Um＝311V，T＝2×10－2s，可得ω＝eq\f(2π,T)＝100π，代入上式得U＝311sin(100πt)，故C項(xiàng)對(duì)；由變壓器原理可知變壓器只能根據(jù)匝數(shù)比改變電壓和電流，它不會(huì)改變周期和頻率，故D錯(cuò)．答案C二、雙項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題8分，共40分)6．一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝10eq\r(2)sin(4πt)V，則 ()．A．該交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為2HzB．零時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)垂直C．t＝0.25s時(shí)，e達(dá)到最大值D．在1s時(shí)間內(nèi)，線圈中電流方向改變100次解析由題中給出的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式可以得到該交變電動(dòng)勢(shì)的角速度是4π，由角速度和周期、頻率的關(guān)系ω＝eq\f(2π,T)＝2πf得到此交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為2Hz，周期是0.5s，所以選項(xiàng)A正確．周期是0.5s，所以1s內(nèi)線圈中的電流方向改變4次，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．代入表達(dá)式t＝0.25s，得到e＝0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．零時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)為零，此時(shí)穿過線圈的磁通量最大，選項(xiàng)B正確．綜上所述，本題的正確選項(xiàng)為A、B.答案AB7．如圖6所示，年1月10日開始的低溫雨雪冰凍造成我國(guó)部分地區(qū)嚴(yán)重災(zāi)害，其中高壓輸電線因結(jié)冰而損毀嚴(yán)重．此次災(zāi)害牽動(dòng)億萬人的心．為消除高壓輸電線上的凌冰，有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰．若在正常供電時(shí)，高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為ΔP；除冰時(shí)，輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?ΔP，則除冰時(shí)(認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變) ()．圖6A．輸電電流為3I B．輸電電流為9IC．輸電電壓為3U D．輸電電壓為eq\f(1,3)U解析高壓線上的熱耗功率ΔP＝I2·R線①若熱耗功率變?yōu)?ΔP，則9ΔP＝I′2·R線②由①②得I′＝3I，A對(duì)．又輸送功率不變，由P＝UI＝U′I′得U′＝eq\f(1,3)U，所以D對(duì)．答案AD8．如圖7所示，T為理想變壓器，副線圈回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略，其余輸電線電阻可不計(jì)，則當(dāng)電鍵S閉合時(shí) ()．圖7A．交流電壓表V1和V2的示數(shù)一定都變小B．交流電壓表只有V2的示數(shù)變小C．交流電流表A1、A2和A3的示數(shù)一定都變大D．電流表A1、A2的示數(shù)變大解析閉合S時(shí)，輸出電路電阻減小，副線圈中電流增大，V1示數(shù)不變，V2示數(shù)變小，A2示數(shù)變大，則A1示數(shù)也變大，由于V1示數(shù)不變，A2示數(shù)變大，V2示數(shù)變小，則A3示數(shù)變小．B、D項(xiàng)正確．答案BD9．汽車消耗的主要燃料是柴油和汽油．柴油機(jī)是靠壓縮汽缸內(nèi)的空氣點(diǎn)火的；而汽油機(jī)做功沖程開始時(shí)，汽缸中汽油和空氣的混合氣是靠火花塞點(diǎn)燃的．但是汽車蓄電池的電壓只有12V，不能在火花塞中產(chǎn)生火花，因此，要使用如圖8所示的點(diǎn)火裝置，此裝置的核心是一個(gè)變壓器，該變壓器的原線圈通過開關(guān)連到蓄電池上，副線圈接到火花塞的兩端，開關(guān)由機(jī)械控制，做功沖程開始時(shí)，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，從而在副線圈中產(chǎn)生10000V以上的電壓，這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了．下列說法中正確的是 ()．圖8A．柴油機(jī)的壓縮點(diǎn)火過程是通過做功使空氣的內(nèi)能增加的B．汽油機(jī)點(diǎn)火裝置的開關(guān)始終閉合，副線圈的兩端也會(huì)有高壓C．接該變壓器的原線圈的電源必須是交流電源，否則就不能在副線圈中產(chǎn)生高壓D．汽油機(jī)的點(diǎn)火裝置中變壓器的副線圈匝數(shù)必須遠(yuǎn)大于原線圈的匝數(shù)解析汽車柴油機(jī)壓縮汽缸內(nèi)空氣，實(shí)際上是活塞對(duì)氣體做功使其內(nèi)能增加，當(dāng)溫度升高到一定溫度時(shí)，柴油著火燃燒．汽油機(jī)是借助于變壓器在通入原線圈中電壓12V斷電時(shí)產(chǎn)生變化的磁通量從而在副線圈中產(chǎn)生瞬時(shí)高壓10000V，而達(dá)到產(chǎn)生火花的目的，所以電源可以是直流，且副線圈匝數(shù)要遠(yuǎn)大于原線圈匝數(shù)，故A、D正確．答案AD10．(·徐州模擬)我國(guó)“西電東送”采用高壓輸電，繼三峽至常州500kV直流輸電工程后，又實(shí)現(xiàn)了三峽至廣東的500kV直流輸電工程．采用高壓直流輸電有利于不同發(fā)電機(jī)為同一電網(wǎng)供電和不同電的互聯(lián)．關(guān)于高壓直流輸電，下列說法正確的是 ()．A．高壓輸電可以減小輸電電流，從而減少輸電導(dǎo)線的能量損失B．恒定的直流輸電可以有效消除交流高壓輸電中感抗和容抗的影響C．可以加快輸電的速度D．為實(shí)現(xiàn)高壓直流輸電，可以用變壓器直接改變恒定電流的電壓解析在功率一定時(shí)，采用高壓輸電，根據(jù)P＝UI，可以通過減小電流，從而減少輸電導(dǎo)線的能量損失，A項(xiàng)正確；交流電由于感抗和容抗的作用，不能無限升壓，而利用直流輸電可以有效彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，B項(xiàng)正確；兩種輸電方式都不能改變輸電的速度，C項(xiàng)錯(cuò)誤；變壓器只能改變交變電流的電壓，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案AB三、非選擇題(本題共2小題，共30分．計(jì)算題要求有必要的文字?jǐn)⑹?，列出必要的方程和演算步驟)11．(15分)如圖9甲所示，在兩根水平放置的平行金屬導(dǎo)軌兩端各接一只R＝1Ω的電阻，導(dǎo)軌間距L＝0.2m，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8T．一根電阻r＝0.3Ω的導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌良好接觸，若導(dǎo)體棒沿平行于導(dǎo)軌的方向在PQ和MN之間運(yùn)動(dòng)，其速度圖象如圖9乙所示(正弦曲線)．求：圖9(1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)整個(gè)電路在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量．解析(1)由速度圖象得，某時(shí)刻導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度表達(dá)式v＝10sin(10πt)m/s導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝BLv＝10BLsin(10πt)＝1.6sin(10πt)V(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝10BL＝1.6V感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(4,5)eq\r(2)V回路中的總電阻為R′＝r＋eq\f(R,2)＝0.8Ω電流I＝eq\f(E,R′)＝eq\r(2)A整個(gè)電路在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝I2R′t＝96J.答案(1)e＝1.6sin(10πt)V(2)96J12．(15分)三峽水利樞紐工程是長(zhǎng)江流域治理開發(fā)的關(guān)鍵工程，是中國(guó)規(guī)模最大的水利工程．樞紐控制流域面積為1.0×106km2，占長(zhǎng)江流域面積的56%，壩址處年平均流量為Q＝4.51×1011m3.水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運(yùn)三方面．在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機(jī)組26臺(tái)，總裝機(jī)容量(指26臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)工作的總發(fā)電功率)為P＝1.82×107kW，年平均發(fā)電量約為W＝8.40×1010kW·h.該工程已全部竣工，電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個(gè)地區(qū)的供電緊張局面．閱讀上述資料，解答下列問題(水的密度ρ＝1.0×103kg/m3(1)若三峽電站上、下游水位差按h＝100m計(jì)算，試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的公式，并計(jì)算出效率η的數(shù)值．(2)若26臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部建成并發(fā)電，要達(dá)到年發(fā)電量的要求，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間t為多少天？(3)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，送電功率為P1＝4.5×105kW，采用超高壓輸電，輸電電壓為U＝500kV，而發(fā)電機(jī)輸出的電壓約為U0＝18kV.若輸電線上損耗的功率為輸電功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻．解析(1)一年水流做功(即減少的勢(shì)能)W′＝Qρgh.水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝eq\f(W,W′)＝eq\f(W,Qρgh)，將數(shù)據(jù)代入上式得η≈67%.(2)設(shè)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電n天，則W＝