2021年高中物理新人教版選擇性必修第二冊第三單元交變電流達標檢測卷 卷一 解析版

此卷只裝訂不密封班級姓名此卷只裝訂不密封班級姓名準考證號考場號座位號物理（A）注意事項：1．答題前，先將自己的姓名、準考證號填寫在試題卷和答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標號涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4．考試結(jié)束后，請將本試題卷和答題卡一并上交。一、選擇題(本題共12小題，每小題4分。在每小題給出的四個選項中，第1～8題只有一項符合題目要求，第9～12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．下列圖中線圈均勻速轉(zhuǎn)動，其中不能產(chǎn)生正弦交變電流的是()【答案】A【解析】根據(jù)正弦交變電流產(chǎn)生的條件可知，A圖中磁通量不變，無感應(yīng)電流；而BCD圖中均會產(chǎn)生正弦交變電流。2．某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交流電動勢為e＝50sin(100πt)V。對此電動勢，下列表述正確的有()A．周期是0.02s B．頻率是100HzC．有效值是25V D．最大值是50eq\r(2)V【答案】A【解析】由ω＝2πf＝100πrad/s得f＝50Hz，則T＝0.02s，A正確，B錯誤；從中性面開始計時，交流電動勢的表達式e＝Emsinωt，因e＝50sin(100πt)V，則Em＝50V，有效值E＝eq\f(Um,\r(2))＝25eq\r(2)V，CD錯誤。3．如圖所示，在水平向右的勻強磁場中，一線框繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線框通過電刷、圓環(huán)、導線等與定值電阻組成閉合回路。t1、t2時刻線框分別轉(zhuǎn)到圖甲、乙所示的位置，下列說法正確的是()A．t1時刻穿過線框的磁通量最大B．t1時刻電阻中的電流最大，方向從右向左C．t2時刻穿過線框的磁通量變化最快D．t2時刻電阻中的電流最大，方向從右向左【答案】B【解析】t1時刻，穿過線框的磁通量為零，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，電阻中的電流最大，根據(jù)楞次定律，通過電阻的電流方向從右向左，故A錯誤，B正確；t2時刻，穿過線框的磁通量最大，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零，電阻中的電流為零，故CD錯誤。4．如圖所示，豎直長直導線通有向下的恒定電流，位于導線右側(cè)的矩形線圈abcd可繞其豎直對稱軸O1O2轉(zhuǎn)動。線圈繞軸沿逆時針（沿軸線從上往下看）方向勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動周期為T。從圖示位置開始計時，下列說法正確的是()A．線圈中產(chǎn)生正弦式交流電B．0～eq\f(T,4)時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流方向為abcdaC．t＝0時，線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動勢也最大D．線圈每轉(zhuǎn)動一周電流方向改變一次【答案】B【解析】磁場并非勻強磁場，線圈中產(chǎn)生的交流電不是正弦交流電，故A錯誤；由楞次定律可知0～eq\f(T,4)時間內(nèi)，線圈轉(zhuǎn)過90°角，此時線圈中感應(yīng)電流方向為abcda，故B正確；由右手定則可知，直導線右側(cè)的磁場方向垂直紙面向外，則t＝0時，線圈中的磁通量最大，磁通量的變化率最小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小，故C錯誤；線圈每轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次，故D錯誤。5．照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的，可是我們在晚上七八點鐘用電高峰開燈時電燈比深夜時要顯得暗，這是因為此時()A．總電阻比深夜時大，干路電流小，每盞燈分到的電壓就小B．總電阻比深夜時大，干路電流小，每一支路的電流就小C．總電阻比深夜時小，干路電流大，輸電線上損失的電壓大D．干路電流一定，支路比深夜時多，分去了一部分電流【答案】C【解析】總電阻減小，總電流增大，線路電路造成的電壓損失ΔU＝IR線增大，電燈得到的電壓減小，所以燈泡在七八點鐘時顯得要暗些。6．兩個相同的電阻分別通以如圖所示的正弦式交流電和方波形交變電流，兩種交變電流的最大值相等，周期相等。則在一個周期內(nèi)，正弦式交流在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q1與方波式交流在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q2之比等于()A．3∶1B．4∶3C．2∶1D．1∶2【答案】D【解析】正弦式交流電有效值U1＝eq\f(Um,\r(2))，所以Q1＝eq\f(U\o\al(2,1),R)T＝eq\f(U\o\al(2,m)T,2R)，方波形交流電的有效值U2＝Um，所以Q2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)T＝eq\f(U\o\al(2,m)T,R)，所以Q1∶Q2＝1∶2，D項正確。7．教學用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P。若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則()A．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閑q\f(1,2)UB．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?IC．R消耗的功率變?yōu)閑q\f(1,2)PD．通過R的交變電流頻率不變【答案】A【解析】發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉硪话霑r，產(chǎn)生電動勢的最大值和有效值均變?yōu)樵瓉淼囊话?，變壓器匝?shù)比不變，故副線圈上的電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?，A正確；對負載電阻R，由P＝eq\f(U2,R)可得，R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，即副線圈消耗的功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，故原線圈消耗的功率也變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，而原線圈電壓變?yōu)樵瓉淼囊话?，故原線圈中的電流(電流表示數(shù))變?yōu)樵瓉淼囊话耄珺、C均錯誤；發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉硪话霑r，線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)橐话?，由f＝eq\f(ω,2π)可得交變電流的頻率變?yōu)樵瓉淼囊话耄珼錯誤。8．科學中心某款手搖點火器原理如圖所示。當鋼針和金屬板間瞬時電壓超過5000V時可以產(chǎn)生電火花。已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度B大小為0.2T，手搖發(fā)電機線圈的面積為0.25m2，共50匝，不計內(nèi)阻。變壓器為理想變壓器，其原副線圈匝數(shù)比為1∶100。下列說法正確的是()A．線圈轉(zhuǎn)速等于2r/s時，點火器可以產(chǎn)生電火花B．線圈轉(zhuǎn)速等于4r/s時，點火器可以產(chǎn)生電火花C．電壓表的示數(shù)為5V時，點火器可以產(chǎn)生電火花D．電壓表的示數(shù)為25V時，點火器可以產(chǎn)生電火花【答案】B【解析】線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電，設(shè)轉(zhuǎn)速為n，則發(fā)電機的最大電動勢Em=NBSω=NBS?2πn，發(fā)電機的最大電動勢等于變壓器的輸入線圈電壓的最大值，U1m=Em，根據(jù)變壓器兩端的匝數(shù)比等于電壓比，有，鋼針和金屬板間瞬時電壓超過5000V時可以產(chǎn)生電火花，現(xiàn)令U2m=5000V，聯(lián)立各方程解得U1m=50V，n=r/s≈3.18r/s，故線圈轉(zhuǎn)速等于4r/s時，副線圈的電壓最大值超過了5000V，能產(chǎn)生電火花，故A錯誤，B正確；電壓表的示數(shù)為原線圈兩端的電壓有效值，剛點火時V，5V和25V均小于25eq\r(2)V，則不能達到點火電壓，故CD錯誤。9．如圖所示為電磁感應(yīng)式無線充電的原理圖，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。當充電基座上的送電線圈通入按正弦規(guī)律變化的電流后，就會在鄰近的受電線圈中感應(yīng)出電流，最終實現(xiàn)為手機電池充電。在充電過程中，下列說法正確的是()A．送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場呈周期性變化B．受電線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場恒定不變C．送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞D．手機和基座無需導線連接【答案】ACD【解析】由于送電線圈輸入的是正弦式交變電流，是周期性變化的，因此受電線圈中產(chǎn)生的磁場也是周期性變化的，A正確，B錯誤；根據(jù)變壓器原理，原、副線圈是通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞，因此送電線圈和受電線圈也是通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞，C正確；手機與機座無需導線連接就能實現(xiàn)充電，D正確。10．為了減少輸電線路中電力損失，發(fā)電廠發(fā)出的電通常是經(jīng)過變電站升壓后通過遠距離輸送，再經(jīng)變電站將高壓變?yōu)榈蛪?，某變電站將電壓u0＝11000eq\r(2)sin100πtV的交流電降為220V供居民小區(qū)用電，則變電站變壓器()A．原、副線圈匝數(shù)比為50∶1B．副線圈中電流的頻率是50HzC．原線圈的導線比副線圈的要粗D．輸入原線圈的電流等于居民小區(qū)各用電器電流的總和【答案】AB【解析】變壓器的輸入端電壓U1＝11000V，由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)得n1∶n2＝50∶1，A正確；變壓器不改變交變電流的頻率，故原、副線圈的頻率都為f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，B正確；因原線圈匝數(shù)多，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)知原線圈的電流小，所以原線圈的導線比副線圈的要細，C錯誤；各用電器電流之和應(yīng)等于副線圈的電流，D錯誤。11．如圖所示為理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流，則()A．保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大B．保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，I1將增大C．保持及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗功率減小D．保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將減小【答案】BC【解析】保持U1不變，K合在a處，使P上滑，R增大，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2不變，根據(jù)I2＝eq\f(U2,R)，I2減小，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I1減小，A錯誤；保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，n1減小，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2增大，根據(jù)I2＝eq\f(U2,R)，I2增大，根據(jù)U1I1＝U2I2，I1將增大，B正確；保持及P的位置不變，K由b合到a時，n1增大，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2減小，根據(jù)P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，R消耗功率減小，C正確；保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2增大，根據(jù)I2＝eq\f(U2,R)，I2增大，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I1將增大，D錯誤。12．如圖所示，在遠距離輸電過程中，若保持原線圈的輸入功率不變，下列說法正確的是()A．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【答案】AD【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，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，B、C錯誤；因線路損耗功率減小，則利用率將升高，D正確。二、非選擇題(本題共6小題，共52分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(4分)某同學選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗，變壓器原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12V的低壓________(選填“交流電源”或“直流電源”)。先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實驗方法是________________(選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“類比法”)?！敬鸢浮拷涣麟娫丛龃鬁p小控制變量法【解析】變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，故原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12V的低壓交流電源；根據(jù)變壓比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大；根據(jù)變壓比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓減??；上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實驗方法是控制變量法。14．(4分)如圖所示，電表均為理想的交流電表，保險絲P的熔斷電流為2A，電容器C的擊穿電壓為300V。若在a、b間加正弦交流電壓，并適當?shù)卣{(diào)節(jié)R接入電路中的阻值，使P恰好不被熔斷，C恰好不被擊穿，則電流表的讀數(shù)為________A，電壓表的讀數(shù)為________V?！敬鸢浮?212.1【解析】電阻R0和R串聯(lián)接入交流電路中，通過保險絲的電流與通過電流表的電流相等；電容器與電阻R并聯(lián)，故電容器兩端的電壓與R兩端的電壓相同。電壓表的讀數(shù)是電阻R兩端電壓的有效值，而電容器的擊穿電壓是加在電容器兩端的交流電壓的最大值，故電流表的讀數(shù)為2A，電壓表的讀數(shù)為eq\f(300,\r(2))V＝212.1V。15．(8分)有一個交流發(fā)電機產(chǎn)生的正弦交流電的電動勢如圖所示，試求：(1)當t＝eq\f(1,200)s時，該交流電動勢的瞬時值；(2)當電動勢的瞬時值為最大值的一半時，線圈平面與磁感線的夾角；(3)已知線圈面積為16cm2，共25匝，求勻強磁場的磁感應(yīng)強度。【解析】(1)由題圖可以寫出該交流電動勢的瞬時值表達式為e＝5sineq\f(2π,0.02)tV＝5sin100πtV當t＝eq\f(1,200)s時，電動勢的瞬時值為e＝5sin(100π·eq\f(1,200))V＝5V。(2)當電動勢的瞬時值為最大值的一半時，有2.5＝5sinθ所以sinθ＝0.5故線圈平面與磁感線之間的夾角為30°。(3)因為Em＝nBSω，ω＝100π所以B＝eq\f(Em,nSω)＝0.4T。16．(10分)一居民小區(qū)有440戶，以前每戶平均消耗電功率為100W，使用的區(qū)間變壓器匝數(shù)比為165∶6，恰好能使額定電壓為220V的用電器正常工作，現(xiàn)在因家用電器增加，每戶平均消耗的電功率為250W，若變壓器輸入電壓仍為6600V，區(qū)間輸電線路不變，為了使家用電器正常工作，需換用區(qū)間變壓器，則此變壓器的匝數(shù)比為多少？【解析】未換時輸電電流I＝eq\f(P總,U用)＝200A輸送電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝240V由ΔU＝U2－U用＝IR線，得R線＝0.1Ω換變壓器后I′＝eq\f(P總′,U用)＝500A線路電壓損失ΔU′＝I′R線＝50V變壓器輸出電壓U2′＝U用＋ΔU′＝270V變壓器匝數(shù)比n1∶n2＝U1∶U2′＝220∶9。17．(12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＝220V，輸出端連有完全相同的兩個燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導線所接的理想交流電壓表V的示數(shù)U＝2V。求：(1)原線圈的匝數(shù)n1；(2)當開關(guān)S斷開時，電流表A2的示數(shù)I2＝5A，電流表A1的示數(shù)I1；(3)在(2)情況下，當開