2019年高中物理 第2章 交变电流综合检测 教科版选修3-2.doc

2019年高中物理 第2章 交变电流综合检测 教科版选修3-2一、选择题(本大题共7小题，每小题6分，共42分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1电学元件的正确使用对电路安全工作起着重要作用某电容器上标有“25 V450 F”字样，下列说法中正确的是()A此电容器在交流、直流电路25 V的电压时都能正常工作B此电容器只有在不超过25 V的直流电压下才能正常工作C当工作电压是直流25 V时，电容才是450 FD若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过25 V【解析】电容器上标定的电压值是电容器所能承受的最大电压值、电容值是由电容器本身的性质决定的，和电压、电荷量无关【答案】D2(xx绵阳高二期末)对于如图1所示的电流i随时间t作周期性变化的图像，下列说法中正确的是()图1A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电流最大值为0.2 A，周期为0.01 sD电流大小变化，方向不变，是交流电【解析】由it图知，i都为正值，方向不变，是直流电只是电流的大小变化最大值0.2 A，周期为0.01 s，A、C正确【答案】AC3某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转动轴匀速转动，产生交变电流的图像如图2所示，由图中信息可以判断()图2A在A和C时刻线圈处于中性面位置B在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C在AD时刻线圈转过的角度为2D若从OD时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次【解析】根据图像，首先判断出感应电流的表达式iImsin t.其中Im是感应电流的最大值，是线圈旋转的角速度另外应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋转，而且线圈旋转一周，两次经过中性面，经过中性面位置时电流改变方向从该图来看，在O、B、D时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为3/2；如果从O到D时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈转动50个周期，经过中性面100次，电流方向改变100次综合以上分析可得，只有选项D正确【答案】D4一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 .磁感应强度B随时间t的变化关系如图3所示则线框中感应电流的有效值为()图3A.105 AB.105 AC.105 A D.105 A【解析】由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得ES，I03 s内，I1 A2105 A35 s内，I2 A3105 A作出电流随时间变化的图像如图所示由有效值的定义得IRt1IRt2I2Rt121010R181010R5RI2I105 A，故B正确【答案】B5(xx山东省实验中学高二检测)如图4所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3、R4均为定值电阻，开关S是闭合的，和为理想电压表，读数分别为U1和U2；、和为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3，现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是()图4AU2变小、I3变小BU2不变、I3变大CI1变小、I2变小 DI1变大、I2变大【解析】因为变压器的匝数与U1不变，所以U2不变当S断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1两端的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确正确选项为B、C.【答案】BC6一理想变压器原副线圈的匝数比为n1n212，电源电压u220sin t V，原线圈电路中接入一熔断电流I01 A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如图5所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于()图5A440 B440 C880 D880 【解析】当原线圈电流I1I0时，副线圈中的电流(即副线圈中电流的有效值)为I2I1I0 A副线圈的输出电压的有效值为U2U1440 V因此副线圈电路中负载电阻的最小值为Rmin880 ，故选项C正确【答案】C7(xx重庆高二期末)如图6所示，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C.若用IR、IL、IC分别表示通过R、L和C的电流，则下列说法中正确的是()图6A若M、N接正弦式交流电，则IR0、IL0、IC0B若M、N接正弦式交流电，则IR0、IL0、IC0C若M、N接恒定电流，则IR0、IL0、IC0D若M、N接恒定电流，则IR0、IL0、IC0【解析】若M、N接恒定电流，则三个次级线圈中都没有感应电流产生C、D均错若M、N接正弦交变电流，则三个次级线圈中均有按正弦规律变化的感应电流A错，B对【答案】B二、非选择题(本题共5小题，共58分按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题目，答案中必须明确写出数值和单位)8.(8分)为了测定和描绘“220 V40 W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电调压变压器上有一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0250 V之间连续变化，如图7所示，画出的是调压变压器的电路图实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材调压变压器图7(1)在图中完成实验电路图(2)按实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？为什么？_.【解析】(1)如图(注意：电流表外接或内接均可)调压变压器(2)如果电流表外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大；如果电流表内接，电压较低段误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大【答案】见解析9(10分)如图8所示，变压器原线圈n1800匝，副线圈n2200匝，灯泡A标有“10 V2 W”，电动机D的线圈电阻为1 ，将交变电流u100 sin(100 t) V加到理想变压器原线圈两端灯泡恰能正常发光，求：图8(1)副线圈两端电压(有效值)；(2)电动机D的电功率【解析】(1)原线圈两端电压(有效值)U1 V100 V由变压器变压比规律知副线圈两端电压U2U125 V.(2)电动机两端电压UDU2UA15 VI0.2 A发动机的功率PDUDI3 W.【答案】(1)25 V(2)3 W10(12分)如图9所示，矩形线圈abcd在磁感应强度B2 T的匀强磁场中绕轴OO以角速度10 rad/s匀速转动，线圈共10匝，每匝线圈的电阻值为0.5 ，ab0.3 m，bc0.6 m，负载电阻R45 .求图9(1)电阻R在0.05 s内发出的热量；(2)电阻R在0.05 s内流过的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动)【解析】(1)矩形线圈abcd在匀强磁场中旋转产生正弦交变电流，电动势的峰值为EmnBS1020.30.610 V113.04 V电流的有效值I1.60 A所以0.05 s内R上发出的热量QI2Rt5.76 J.(2)矩形线圈旋转过程中产生的感应电动势的平均值En72 V，电流的平均值I1.44 A；0.05 s内电路流过的电荷量qIt0.072 C.【答案】(1)5.76 J(2)0.072 C11(14分)如图10甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数n100匝，电阻r1.0 ，所围成矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为enBmScos t，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期忽略灯丝电阻随温度的变化，求：图10(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0时间内，通过小灯泡的电荷量【解析】(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图像可知，线圈中产生交变电流的周期为T3.14102 s，所以线圈中感应电动势的最大值为Em2nBmS/T8.0 V. (2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为Im0.80 A，通过小灯泡电流的有效值为IIm/ A，小灯泡消耗的电功率为PI2R2.88 W.(3)在磁感应强度变化的0时间内，线圈中感应电动势的平均值nS，通过灯泡的平均电流，通过灯泡的电荷量Qt4.0103 C.【答案】(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0103 C12(14分)一座小型水电站，水以3 m/s的速度流入水轮机，而以1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6 m，水的流量为1 m3/s，如果水流机械能减少量的75 %供给发电机问：(1)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？(2)发电机的输出电压为240 V，输电线路电阻为16 ，允许损失的电功率为5 %，用户所需电压为220 V，如图所示，则升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？(变压器为理想变压器，g取10 m/s2)图11【解析】(1)每秒水流机械能损失为Em(vv)mgh2104 J发电机的输出功率为P出80%12 kW.(2)如题图所示P线5%P出600 W因为P线IR线，所以I线6 A又因I2I线6 A，I150 A所以对升压变压器有即又因为I3I线6 A，I4 A所以对降压变压器有即.【答案】(1)12 kW(2)