山东省武城县第二中学高中物理 第五章 交变电流测试题 新人教版选修3-2

第五章 交变电流测试题（二） 一、选择题（每个4分，共48分）1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同2.矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下静止不动，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图所示。t0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。在04 s时间内，线框ab边所受安培力随时间变化的图像(力的方向规定以向左为正方向)可能是图中的()3.如图所示，Rt为负温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是()A热敏电阻温度升高，其他条件不变B热敏电阻温度降低，其他条件不变C光照增强，其他条件不变D光照减弱，其他条件不变4.如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则()AUabUcdn1n2B增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D将二极管短路，电流表的读数加倍5. 如图，边长为2l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个边长为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直，导线框和虚线框的对角线共线，从t0开始，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场，直到整个导线框离开磁场区域，用I表示导线框中的感应电流，取逆时针方向为正，则下列表示It关系的图线中，大致正确的是()6.如图所示，与理想变压器相连的四只灯泡相同，变压器原、副线圈的匝数比为31，接在副线圈上的三只灯泡正常发光，则对于串联在原线圈上的灯泡L()A比正常发光时的亮度更大B也能正常发光C比正常发光时的亮度更暗D无法判断其亮度变化情况7.如图所示，动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电流)。产生的电信号一般都不是直接送给扩音机，而是经过一只变压器(视为理想变压器)之后再送给扩音机放大，变压器的作用是为了减少电信号沿导线传输过程中的电能损失，关于话筒内的这只变压器，下列判断正确的是()A一定是降压变压器，因为PI2R，降压后电流减小，导线上损失的电能减少B一定是降压变压器，因为PU2/R，降压后电压降低，导线上损失的电能减少C一定是升压变压器，因为IU/R，升压后，电流增大，使到达扩音机的信号加强D一定是升压变压器，因为PUI，升压后，电流减小，导线上损失的电能减少8.如图所示为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R10 ，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u220sin 100t (V)，当用电器电阻R011 时()A通过用电器R0的电流有效值是20 AB升压变压器的输入功率为4 650 WC发电机中的电流变化频率为100 HzD当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小9. 如图所示，用铝板制成“U”形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在此框的上方，让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中向左以速度v匀速运动，悬线拉力为FT。则()A悬线竖直，FTmgB悬线竖直，FTmgCv选择合适的大小，可使FT0D因条件不足，FT与mg的大小关系无法确定10. 如图所示电路中，A、B是相同的两小灯泡。L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计，调节R，电路稳定时两灯泡都正常发光，则在开关合上和断开时()A两灯同时点亮、同时熄灭B合上S时，B比A先到达正常发光状态C断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同D断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭11.一质量为m、电阻为r的金属杆ab，以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则金属杆在滑行的过程中()A向上滑行的时间小于向下滑行的时间B在向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量C向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电荷量相等D金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻R上产生的热量为m12(山东高考)如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直。先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。图乙中正确的是()甲乙二、计算题13.(12分)如图甲所示，平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1 m，上端接有电阻R13 ，下端接有电阻R26 ，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落0.2 m过程中始终与导轨保持良好接触，加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示。求：(1)磁感应强度B；(2)杆下落0.2 m过程中通过电阻R2的电荷量q。14.(14分)如图所示，光滑矩形斜面ABCD的倾角30，在其上放置一矩形金属框abcd，ab的边长l11 m，bc的边长l20.6 m，线框的质量m1 kg，电阻R0.1 ，线框通过细线绕过定滑轮与重物相连，细线与斜面平行且靠近，重物质量M2 kg，斜面上efgh区域是有界匀强磁场，磁感应强度的大小B0.5 T，方向垂直于斜面向上；已知ef到gh的距离为0.6 m，现让线框从静止开始运动(开始时刻，cd与AB边重合)，在重物M达到地面之前，发现线框匀速穿过匀强磁场区域，不计滑轮摩擦，取g10 m/s2。 求：(1)线框进入磁场前细线所受拉力的大小；(2)线框从静止运动开始到ab边刚进入磁场所用的时间；(3)线框abcd在整个运动过程中产生的热量。15.（16分）如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO为轴，以角速度匀速转动，求：(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；(2)线圈从图示位置转过90的过程中电阻R上产生的热量；(3)线圈从图示位置转过90的过程中电阻R上通过的电荷量；(4)电阻R上的最大电压。第五章 交变电流测试题（二）参考答案1.解析：选C线圈平面与磁场方向垂直，因此En，感应电动势的大小与线圈的匝数及磁通量的变化率有关，匝数越多，磁通量变化越快，感应电动势则越大。若磁场的磁感应强度在减小，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，若磁场的磁感应强度在增大，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，C项正确。2. 解析：选D在Bt图像中，02 s内，图线斜率不变，线框上产生的感应电动势不变，产生的感应电流不变，此时安培力F正比于磁感应强度B，故02 s内Ft图中图线是一条倾斜直线，D项正确。3.解析：选AD电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于Rt减小或R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故A、D正确，B、C错误。4.解析根据变压器的工作原理、交流电的有效值解题。变压器的变压比，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压。U1Uab，由于二极管的单向导电特性，UcdU2，选项A错误。增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入P出，且P入I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确。c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Uab不变，选项C错误。根据变压器上的能量关系有E输入E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2TT，由以上两式得I22I1，选项D正确。5. 解析：选D从t0开始，线框的位移从0到l，导线框切割磁感线的有效长度线性增加，感应电流也线性增加；线框的位移从l到2l，导线框完全进入磁场，无感应电流；线框的位移从2l到3l，导线框切割磁感线的有效长度线性减少，感应电流也线性减小。D正确。6.解析：选B灯泡L的亮度如何，主要看灯泡L的实际功率多大，在本题中就是看通过灯泡L的电流如何变化。设每只灯泡的额定电流为I0，因并联在副线圈两端的三只灯泡正常发光，所以副线圈中的电流I23I0，由得原线圈中的电流I1I2I0，恰为灯泡L的额定电流，因此灯泡L也正常发光。7.解析：选D根据题述变压器的作用是为了减少电信号沿导线传输过程中的电能损失，话筒内的这只变压器，一定是升压变压器，因为PUI，升压后，电流减小，导线上损失的电能减少，选项D正确。8. 解析：选AB由T2的副线圈两端电压的表达式知，副线圈两端的电压有效值为220 V，电流为I A20 A，选项A正确；由于输电线电流I A5 A，所以升压变压器的输入功率为PP线I2R05210 W20211 W4 650 W，选项B正确；发电机中的电流变化频率与T2的副线圈两端电压的频率相同，也为50 Hz，选项C错误；当用电器的电阻R0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项D错误。9. 解析：选A设上、下两板之间距离为d，当框架向左切割磁感线时，由右手定则可知下板电势比上板高，由动生电动势公式可知UBdv，故在两板间产生从下向上的电场，EBv，若小球带正电，则受到向下的洛伦兹力qvB，向上的电场力qEqvB，故绳的拉力FTmg，同理，若小球带负电，也可得到同样的结论。10. 解析：选B闭合S时，由于L的自感作用，A灯逐渐变亮，B灯立即变亮，稳定时两灯一样亮，故A错B对；断开S时，由于L的自感作用，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A灯的电流方向不变，但通过B灯的电流反向，故C错；又因通过A灯的电流不会比原来的大，故A灯不会闪亮一下再熄灭，故D错。11.解析：选ABC金属杆向上滑行的加速度大于向下滑行的加速度，向上滑行的时间小于向下滑行的时间，选项A正确；金属杆在向上滑行时产生的感应电流大于向下滑行时产生的感应电流，在向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量，选项B正确；由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律、电流定义可得通过电阻R的电荷量q/R，所以向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电荷量相等，选项C正确；金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻R和金属杆电阻r上产生的热量为m(vv2)，电阻R上产生的热量一定小于m(vv2)，选项D错误。12解析：选BDc棒在未进入磁场前做自由落体运动，加速度为重力加速度；进入磁场后，d棒开始做自由落体运动，在d棒进入磁场前的这段时间内，c棒运动了2h，此过程c棒做匀速运动，加速度为零；d棒进入磁场后，c、d棒均以相同速度切割磁感线，回路中没有感应电流，它们均只受重力直至c棒出磁场；而且c棒出磁场后不再受安培力，也只受重力，故B正确，A错。d棒自开始下落到2h的过程中，只受重力，机械能守恒，动能与位移的关系是线性的；在c棒出磁场后，d棒切割磁感线且受到比重力大的安培力，完成在磁场余下的2h的位移，动能减小，安培力也减小，合力也减小，在Ekdxd图像中Ekd的变化趋势越来越慢；在d棒出磁场后，只受重力，机械能守恒，Ekdxd图像中的关系又是线性的，且斜率与最初相同，均等于重力。故D正确，C错。二、计算题13.解析：(1)由图像知，杆自由下落距离是0.05 m，当地重力加速度g10 m/s2，则杆进入磁场时的速度v1 m/s 由图像知，杆进入磁场时加速度ag10 m/s2 由牛顿第二定律得mgF安ma 回路中的电动势EBLv杆中的电流I R并 F安BIL 得B 2 T。 (2)杆在磁场中运动产生的平均感应电动势 杆中的平均电流 通过杆的电荷量Qt通过R2的电量qQ0.05 C答案：见解析14.解析：(1)线框进入磁场前，对线框和重物由牛顿第二定律有：FTmgsin ma MgFTMa 联立解并代入数据得线框进入磁场前的细线所受拉力的大小：FT10 N 。(2)因线框匀速穿过匀强磁场区域，由物体的平衡条件有：FMg Fmgsin BIl10 IEBl1v vat 由解并代入数据得：t1.2 s(3)由能量守恒：Q2Mgl22mgl2sin 由解并代入数据得：Q18 J。答案：(1)10 N(2)1.2 s(3)18 J15.解析：(1)线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ad边和bc边转动的线速度大小相等，当线圈平行于磁场时，产生的感应电动势最大，为EmnBLvnBLLnBL2。由闭合电路欧姆定律可知Im，当以图示位置为计时起点时，流过R的电流表达式为iIm sin tsin t。(2)在线圈由图示位置匀速转动90的过程中，用有效值来计算电阻R产生的热量QI2R，其中I ，T，即QI2R。(3)在转过90的过程中感应电动势的平均值为n，流过R的平均电流，所以流过R的电荷量q。(4)由部分电路欧姆定律可知电阻R上的最大电压UmImR。答案：见解析