高中物理 第二章 交变电流 章末质量评估（二）粤教版选修3-2

章末质量评估(二)(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1.对于如图所示的电流i随时间t作周期性变化的图象，下列说法中正确的是()A电流大小变化，方向不变，是直流电B电流大小、方向都变化，是交流电C电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电D电流最大值为0.2 A，周期为0.02 s解析：由图象可知：电流的大小变化，方向始终为正，不发生变化，所以是直流电，电流最大值为0.2 A，周期为0.01 s，所以A正确，B、C、D错误故选A.答案：A2.如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，则在t时刻()A线圈中的感应电动势最小B线圈中的感应电流最大C穿过线圈的磁通量最大D穿过线圈磁通量的变化率最小解析：一矩形线圈在匀强磁场内绕固定轴转动，线圈垂直中性面时，磁通量为零，磁通量变化率最大；每当线圈经过中性面时，电流方向改变，在t时刻，即经过周期，线圈平面与磁场方向又平行了，此时又处于中性面，磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势和感应电流也最大答案：B3我国家庭照明电路用的交流电的电压瞬时值随时间变化的规律为u311sin 100t (V)，关于此交流电下列说法中正确的是()A电压的最大值是311 VB电压的有效值是311 VC交流电的频率为100 HzD交流电的周期为100 s解析：交流电的电压瞬时值变化规律UUmsin t311sin 100 t (V)，所以Um311 V，选项A对正弦交流电的电压有效值U220 V，选项B错角速度100，周期T0.02 s，选项D错交流电频率f50 Hz，选项C错答案：A4.一个按正弦规律变化的交流电的图象如图所示，由图象可知()该交变电流的频率为0.2 Hz该交变电流的有效值为14.1 A该交变电流的瞬时值表达式为i20sin 0.02t (A)t时刻，该交变电流的大小与其有效值相等ABC D解析：由图可知，交变电流的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则错误；该交变电流的有效值为I A14.1 A，正确；100，该交变电流的瞬时值表达式为i20sin 100t (A)，错误；t时刻，该交变电流的大小为i20sin 100t (A)20sin (A)14.1 A，即与其有效值相等，正确，选项B正确答案：B5如图所示是一交变电流的i-t图象，则该交变电流的有效值为()A4 A B2 AC. A D. A解析：设该交变电流的有效值为I，由有效值的定义得Rt1IRt2I2Rt，而tt1t2，代入数据解得I A，故D正确答案：D6.如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是()A与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈B与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器C与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管解析：若x是电容器，y是电感线圈，则a、b接直流电源时，电容器不通直流，甲灯不亮，乙灯亮，与题意不符，A错误若x是电感线圈，y是电容器，则a、b接直流电源时，x通直流，无感抗，甲灯亮，y隔直流，乙灯不亮；当a、b接交流电源时，x对交流有感抗，故甲灯亮度变弱，y能通电流，如容抗较小，则可使乙灯正常发光，B正确若x是二极管，则a、b接直流电源时，正、反接时，二极管只能有一次导通，甲灯只能有一次亮，与题意不符，C错误若y是二极管，乙灯在直流电源正、反接时，有一次亮，而接交流电源时，因二极管的单向导电性，乙灯应时亮时灭，与题意不符，D错误答案：B7如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时()A灯A中无电流通过，不可能变亮B灯A中有电流通过，方向由a到bC灯B逐渐熄灭，c点电势高于d点电势D灯B逐渐熄灭，c点电势低于d点电势解析：若开关S由断开变为闭合，则电容器C和灯A将被短路，电容器放电，灯A中电流方向为由b到a，A、B均错；由于在L中产生自感电动势，在线圈L、灯B和电键形成回路，使得灯B逐渐熄灭，电流方向为从c到d，由于L是电源，所以c点电势低于d点电势，选项D正确答案：D8远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R，变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()A. BI2CI1U1IR DI1U1I2U2解析：理想变压器原副线圈两端的电压与线圈的匝数成正比，有：，由能量守恒定律可知：P1I1U1P2I2U2，故选项D正确；因此，故选项A错误；输电线两端的电压应为升压器副线圈两端电压与降压器原线圈两端电压U3之差，因此根据欧姆定律有：I2，故选项B错误；降压器的输入功率为：P3I2U3，因此有：I1U1IRI2U3，故选项C错误答案：D9如图所示，有一矩形线圈绕OO轴在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，通过滑环接一理想变压器线路中接有电压表和电流表，不计矩形线圈和导线的电阻滑动接头P可以上下移动，副线圈上接有可调电阻R.下列判断正确的是()A当P位置不动、R增大时，电压表的示数增大B当P位置不动、R增大时，电压表的示数减小C当P位置向上移动、R不变时，电流表的示数增大D当P位置向上移动、R不变时，电流表的示数减小解析：因不计矩形线圈和导线的电阻，电压表的示数即电动势的有效值，电动势不变，电压表示数不变，故选项A、B错误；根据理想变压器变压规律，副线圈输出电压U2U1，因n1减小，U2会增大，由输出功率等于输入功率P2P1U1I1知，电流表示数I1会增大，故选项C正确，选项D错误答案：C10如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为110，接线柱a、b接在电压为u22sin 100t (V)的正弦交流电源上，R1为定值电阻，R2为热敏电阻(其阻值随温度升高而减少)则下列说法正确的是()A交流电频率为100 HzBt2 s时，电压表的读数为220 VC当R2的温度升高时，电压表示数变小，电流表示数变大D当R2的温度升高时，R1的发热功率变大解析：正弦交流电的瞬时电压uEmsin t22sin 100t (V)，即角速度100，频率f50 Hz，经过理想变压器频率不变，选项A错电压表示数为有效值，所以原线圈电压U1 V22 V，根据原副线圈电压比等于匝数比可得，求得U210U1220 V任意时刻电压表示数均为220 V，选项B对输入电压不变，则副线圈输出电压不变，当R2的温度升高时电阻变小，副线圈总电阻变小，电流I2变大，根据电流与匝数成反比即可得I1变大，选项C错当R2的温度升高时，副线圈电压即R1的电压U2不变，电阻不变，所以发热功率P不变，选项D错答案：B二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)11线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图，则()A在A和C时刻线圈平面和磁场平行B在A和C时刻线圈平面和磁场垂直C在B时刻线圈中的磁通量最大D若线圈转动的周期为0.02 s，则该交变电流的频率为50 Hz解析：线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流eNBSsin (t)(从中性面计时)，所以A、C时刻说明此刻线圈平面与磁场垂直，即A对，B错B、D时刻为中性面，即磁通量最大，C对从图象可知线圈转动的周期为0.02 s，则该交变电流的频率为50 Hz，D对答案：ACD12如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光要使灯泡变亮，可以采取的方法有()A向下滑动P B增大交流电源的电压C增大交流电源的频率 D减小电容器C的电容解析：本题首先要从使“灯泡变亮”这一结果去找变亮的原因和途径灯泡变亮则其两端的电压必须增大，流过灯泡的电流增大再具体分析滑动片P的移动，增大交流电源电压及频率、减小电容器C的电容对灯泡电压、电流的影响即可对A项：滑片P下移，导致副线圈的匝数变小，由变压器原副线圈电压关系得，副线圈电压将变低，灯泡将变暗，故A项错误；对B项：匝数不变时，原线圈电压增大，则副线圈电压也增大，灯泡将变亮，故B正确；对C项：增大交流电源的频率，则电容器的容抗降低，电路中的电流增大，灯泡变亮，故C项正确；减小电容器的电容，电容器的容抗增大，故D项错误答案：BC13下图表示一交流电的电流随时间变化的图象，下列说法正确的是()A该交流电的频率为50 HzB该交流电的频率为100 HzC该交流电的有效值为5 AD该交流电的有效值为3.5 A解析：由图可以看出周期T0.02 s，故频率为f50 Hz，故选项A正确，选项B错误；将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有：(4)2R0.01(3)2R0.01I2R0.02，解得：I5 A，故选项C正确，选项D错误答案：AC14图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()图甲图乙A输入电压u的表达式u20sin 100t (V)B只断开S2后，L1、L2均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率减小D若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W解析：由乙图可知原线圈的输入电压的周期为T0.02 s，所以100，可知其表达式为u120sin 100t (V)，故选项A正确；由题意可知变压器原线圈的输入电压U120 V，由可得副线圈的输出电压U2U14 V，将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光，所以小灯泡的额定电压为4 V，只断开S2时，两个小灯泡串联，所以不能正常发光，故选项B错误；只断开S2时，副线圈电阻增大，其电流变小，由可知原线圈电流减小，所以输入功率减小，故选项C正确；若S1换接到2后，电阻R的功率PR W0.8 W，故选项D正确答案：ACD三、非选择题(本题共4小题，共54分解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)15(12分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B T，矩形线圈的匝数N100，边长Lab0.20 m，Lbc0.10 m，以300 r/min的转速匀速转动，从线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)若线圈总电阻为2，线圈外接电阻为8，求出电流的瞬时值和电压表读数；(3)线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值解析：(1)线圈转动的转速n5 r/s，角速度2n10 rad/s，则EmNBS，可得：Em10 V，所以瞬时表达式为：eEmsin t10sin 10t (V)(2)过程中电流最大值为：Im A1 A，所以瞬时电流表达式为：iImsin tsin 10t (A)，电压表的读数为有效值，所以U4 V.(3)线圈转过所用时间tT s.根据法拉第电磁感应定律可得：En V.答案：(1)e10sin 10t (V)(2)isin 10t (A)4 V(3) V16(12分)如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U13 300 V，副线圈两端电压U2为220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U2 V，求：(1)原线圈n1等于多少？(2)当开关S断开时，表A2的示数I25 A，则表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时，表A1的示数I1等于多少？解析：(1)设伏特表所接线圈输出端电压为U3，则，n111 650.(2)U1I1U2I2，则I1 A0.33 A.(3)S闭合时，I22I210 A，U1I1U2I2，I1 A0.67 A.答案：(1)1 650(2)0.33 A(3)0.67 A17(12分)某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向远处供电已知输电导线的电阻为25.6，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：(1)输电线上的电流；(2)输电线路上的电压损失；(3)升压变压器的原副线圈匝数比解析：(1)输电线路损失的功率为P损P14%1074% W4.0105 W，对输电线有P损IR，求得I21.25102 A.(2)U线I2R3.2 kV.(3)P1P2U2I2104 kW，代入数据得U280 kV.升压变压器的原副线圈匝数比.答案：(1)1.25102 A(2)3.2 kV(3)12018(18分)有一台内阻为1的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻R4，全校共22个班，每班有“220 V，40 W”的电灯6盏，若要保证电灯全部正常发光，求：(1)发电机输出功率；(2)发电机电动势；(3)输电效率；(4)若使电灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半解析：由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短，不必考虑这两部分输电导线上的功率损耗，发电机的电动势E，一部分降在电源内阻上，另一部分为发电机的路端电压U1，升压变压器副线圈电压U2的一部分降在输电线上，其余的就是降压变压器原线圈电压U3，而U4应为电灯的额定电压U额(1)对降压变压器：P3P4U4I4nP灯22640 W5 280 W.而U3U4880 V，所以I3 A6 A.对升压变压器：U1I1U2I2IRU3I3IRP3624 W5 280 W5 424 W，所以，发电机的输出功率P出5 424 W.(2)因为U2U3I线RU3I3R880 V64 V904 V，所以U1U2904 V226 V.又U1I1U2I2，所以I14I24I324 A.故EU1I1r226 V241 V250 V.(3)100%100%97%.(4)电灯减少一半时，nP灯2 640 W，I3 A3 A，所以P出nP灯IR2 640 W324 W2 676 WP3.发电机输出功率减少一半还要多答案：(1)5 424 W(2)250 V(3)97%(4)减少大于一半