2019-2020年高中物理 第2章 交變電流章末檢測 教科版選修3-2.doc

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2019-2020年高中物理 第2章 交變電流章末檢測 教科版選修3-2 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分) 1．如圖1是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的(　　) A．周期是0.01 s B．最大值是311 V C．有效值是220 V D．表達式為u＝220sin 100πt V 2．有一交變電流如圖2所示，則由此圖象可知(　　) A．它的周期是0.8 s B．它的峰值是4 A C．它的有效值是2 A D．它的頻率是0.8 Hz 3．圖3為某種交變電流的波形，每半個周期按各自的正弦規(guī)律變化，其有效值為(　　) A．7 A B．5 A C．3 A D．4 A 　　　　　　圖1　　　　　　　　　　　　圖2　　　　　　　　　　圖3 4．一電飯煲和一臺洗衣機同時并入u＝311sin 314t V的交流電源上，均正常工作，用電流表分別測得電飯煲的電流是5 A，洗衣機的電流是0.5 A．下列說法正確的是(　　) A．電飯煲的電阻是44 Ω，洗衣機電動機線圈電阻是440 Ω B．電飯煲消耗的功率為1 555 W，洗衣機電動機消耗的功率為155.5 W C．1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6104 J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6103 J D．電飯煲的發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍 5．如圖4甲所示為一種調(diào)光臺燈電路示意圖，它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度．給該臺燈接220 V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，則此時交流電壓表的示數(shù)為(　　) 圖4 A．220 V B．110 V C. V D. V 6．圖5甲所示電路中，A1、A2、A3為相同的電流表，C為電容器，電阻R1、R2、R3的阻值相同，線圈L的電阻不計．在某段時間內(nèi)理想變壓器原線圈內(nèi)磁場的變化如圖乙所示，則在t1～t2時間內(nèi)(　　) 圖5 A．電流表A1的示數(shù)比A2的小 B．電流表A2的示數(shù)比A3的小 C．電流表A1和A2的示數(shù)相同 D．電流表的示數(shù)都不為零 7.圖6中為一理想變壓器，其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連，Q為滑動頭．現(xiàn)令Q從均勻密繞的副線圈最底端開始，沿副線圈勻速上滑，直至白熾燈L兩端的電壓等于其額定電壓為止．用I1表示流過原線圈的電流，I2表示流過燈泡的電流，U2表示燈泡兩端的電壓，P2表示燈泡消耗的電功率(這里的電流、電壓均指有效值，電功率指平均值)．下列四個圖中，能夠正確反映相應物理量的變化趨勢的是(　　) 圖6 8．圖7所示，M為理想變壓器，電表均可視為理想電表，接線柱a、b接電壓u＝311sin 314t V的正弦交流電源．當滑動變阻器的滑片P向上滑動時，示數(shù)發(fā)生變化的電表是(　　) 圖7 A．A1、A2 B．A2、V2 C．A1、A2、V2 D．A1、A2、V1、V2 9．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器．如圖所示的四個圖中，能正確反應其工作原理的是(　　) 　 10．汽油機做功沖程開始時，汽缸中的汽油、空氣混合氣要靠火花塞點燃，但是汽車蓄電池的電壓只有12 V，不能在火花塞中產(chǎn)生火花，為此設(shè)計了如圖8所示的點火裝置，這個裝置的核心是一個變壓器，它的原線圈通過開關(guān)連到蓄電池上，副線圈接到火花塞的兩端，開關(guān)由機械進行自動控制，做功沖程開始時，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，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8 A．該設(shè)計方案不可行，因為蓄電池提供的是直流電，變壓器不能改變直流電壓 B．該設(shè)計方案可行，因為變壓器能將直流電改變?yōu)榻蛔冸娏? C．該設(shè)計方案可行，因為通過變壓器原線圈的是變化的電流，可以通過變壓器發(fā)生互感現(xiàn)象 D．該變壓器可以是升壓變壓器，也可以是降壓變壓器 題　號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答　案 二、填空題(本題共2小題，共16分) 11．(6分)如圖9所示，單匝矩形閉合導線框abcd全部處于磁感應強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應電流的有效值I＝______.線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導線橫截面的電荷量q＝________. 圖9 姓名：________　班級：________　學號：________　得分：________　　　　　　　　　　　　　　 　　　　12.(10分)示波器面板如圖11所示，圖10中甲圖為一信號源． 　　　　　　甲　　　　　　　　　　乙　　　　　　丙 　　　　　　　　　　圖10　　　　　　 　　　　　　　　　　圖11 (1)若要觀測此信號源發(fā)出的正弦交流信號的波形(正弦交流信號的電流i隨時間t做周期性變化的圖象如圖乙所示)，應將信號源的a端與示波器面板上的________接線柱相連，b端與________接線柱相連． (2)若示波器所顯示的輸入波形如圖丙所示，要將波形上移，應調(diào)節(jié)面板上的________旋鈕；要使此波形橫向展寬，應調(diào)節(jié)________旋鈕；要使屏上能夠顯示3個完整的波形，應調(diào)節(jié)________旋鈕． 三、計算題(本題共4小題，共44分) 13．(10分)如圖12所示，一個小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機，其矩形線圈的長度為l1，寬度為l2，共有n匝，總電阻為r，與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個阻值為R的定值電阻，線圈以角速度ω在磁感應強度為B的勻強磁場中繞與磁場方向垂直的對稱軸OO′勻速運動，沿轉(zhuǎn)軸OO′方向看去，線圈轉(zhuǎn)動沿逆時針方向，t＝0時刻線圈平面與磁感線垂直． 圖12 (1)表示出線圈經(jīng)過圖示位置時通過電阻R的感應電流的方向． (2)寫出線圈轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的瞬時值表達式． (3)求線圈從t＝0位置開始到轉(zhuǎn)過90的過程中的平均電動勢． (4)求線圈從t＝0位置開始到轉(zhuǎn)過60時的瞬時電流． 14．(8分)黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”．如圖13所示是高壓電網(wǎng)的工作電路．高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220 V的交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5 cm，已知空氣在常溫常壓下的擊穿電壓為6 220 V/cm，為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不得超過多少？ 圖13 15．(12分)如圖14所示，變壓器原線圈輸入電壓為220 V，副線圈輸出電壓為36 V，兩只燈泡的額定電壓均為36 V，L1額定功率為12 W，L2額定功率為6 W．試求： 圖14 (1)該變壓器的原副線圈匝數(shù)比． (2)兩燈均工作時原線圈的電流以及只有L1工作時原線圈中的電流． 16．(14分)某村在較遠的地方建立了一座小型水電站，發(fā)電機的輸出功率為100 kW，輸出電壓為500 V，輸電導線的總電阻為10 Ω，導線上損耗的電功率為4 kW，該村的用電電壓是220 V. 圖15 (1)輸電電路如圖15所示，求升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比； (2)如果該村某工廠用電功率為60 kW，則該村還可以裝“220 V　40 W”的電燈多少盞？ 第二章　交變電流 章末檢測 答案 1．BC　[本題考查正弦交變電流的基礎(chǔ)知識，考查考生對正弦交流電基本知識及圖象的掌握．由圖象可知，該交變電壓周期為0.02 s，最大值為311 V，瞬時值表達式為u＝311sin 100πt V，A、D項錯誤，B項正確；有效值為 V＝220 V，C項正確．] 2．AB　[由圖象可讀得T＝0.8 s，f＝＝1.25 Hz，故A對，D錯；又可由圖象讀得Im＝4 A，故B對；因為電流并非正弦交流電，故其有效值I≠＝2 A，C錯．] 3．B　[根據(jù)有效值的定義得 Q＝2R＋2R＝I2RT， 解得I＝5 A，故B正確．] 4．C 5．B　[本題考查電壓的有效值的計算．設(shè)電壓的有效值為U，根據(jù)有效值定義有＝T，解得B項正確．] 6．C　[理想變壓器原、副線圈的磁場變化情況相同，由圖乙知原線圈的磁場均勻變化，據(jù)法拉第電磁感應定律E＝＝S知副線圈中產(chǎn)生恒定電流，線圈對直流電無阻礙作用，直流電不能通過電容器，所以電流表A1、A2的示數(shù)相同，A3的示數(shù)為0，C選項符合題意．] 7．BC　[滑動頭向上勻速滑動，副線圈匝數(shù)均勻增加，與時間t成正比，由＝得：U2＝，故U2與t也成正比，選項C正確；隨著白熾燈變亮，其本身電阻也逐漸增大，燈泡的I－t圖線斜率逐漸減小，B項正確；由于副線圈輸出功率增大，原線圈的輸入功率也增大，由P＝UI知，輸入電流也要增大，故A錯；燈泡消耗的功率P2＝，所以P2與U2不成正比，即P－t圖象不滿足正比例函數(shù)關(guān)系，故D錯．] 8．A　[由變壓器特點，可知＝，只要n1、n2的比值不變，U1不變，那么U2也不變；由＝知：原線圈中電流因副線圈中電流的改變而改變，因滑動變阻器的電阻變化，A2的示數(shù)變化，所以A1的示數(shù)也會發(fā)生變化，故應選A.] 9．A　[電流互感器串聯(lián)在電路中，且連電流表的線圈電流小，由＝知：電流小的線圈匝數(shù)多，故A正確．] 10．C　[變壓器只能改變交變電流的原因是如果在原線圈上接恒定電壓，則線圈的磁通量保持不變，從而不能產(chǎn)生感應電動勢，副線圈中也就沒有輸出電壓了．在本裝置中，開關(guān)的閉合、斷開，導致電流不斷地變化，從而使得磁通量不斷地變化，能夠使變壓器工作．] 11.　 解析　線框轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流Emax＝BSω，Imax＝＝BSω/R，有效值I＝＝；線框轉(zhuǎn)過的過程中，ΔΦ＝BS，＝，＝，q＝Δt＝＝. 12．(1)Y輸入　地　(2)豎直位移　X增益　掃描范圍和掃描微調(diào) 解析　(1)觀察外部輸入信號，應把信號源接“Y輸入”和“地”接線柱．(2)通過調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕(↑↓)可將波形上移，通過調(diào)節(jié)X增益旋鈕可使波形橫向展寬．通過調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕可使波形數(shù)改變． 13．(1)自下而上　(2)e＝nBl1l2ωsin ωt (3)　(4) 解析　(1)根據(jù)右手定則或楞次定律判斷可知，線圈中的電流方向是badcb，故流過R的電流是自下而上． (2)從中性面開始計時，感應電動勢隨時間按正弦規(guī)律變化，且最大感應電動勢Em＝nBl1l2ω，所以感應電動勢的瞬時值表達式為e＝nBl1l2ωsin ωt. (3)＝n＝n＝ (4)線圈從t＝0開始轉(zhuǎn)過60時，瞬間電流為i＝＝＝ 14. 解析　電網(wǎng)兩極間電場可看做勻強電場Um＝Emd，由題意，空氣被擊穿時Em＝6 220 V/cm，Um＝6 2200.5 V＝3110 V 由理想變壓器電壓關(guān)系：＝ 由峰值與有效值關(guān)系：Um＝U2 由以上各式，得＝ 所以原、副線圈匝數(shù)比不得超過1∶10. 15．(1)55∶9　(2)0.082 A　0.055 A 解析　(1)由變壓比公式得 ＝代入數(shù)據(jù)，得 ＝＝ (2)兩燈均工作時，由能量守恒得 P1＋P2＝U1I1 I1＝＝ A ＝0.082 A 只有L1燈工作時，由能量守恒得 P1＝U1I1′ 解得I1′＝＝ A＝0.055 A 16．(1)1∶10　240∶11　(2)900盞 解析　(1)因為P損＝IR線 所以I2＝ ＝ A＝20 A I1＝＝ A＝200 A 則＝＝＝ U3＝U2－I2R線＝(50010－2010) V＝4 800 V 則＝＝＝ (2)設(shè)還可裝燈n盞，據(jù)降壓變壓器輸入功率等于輸出功率有P3＝P4 其中P4＝(n40＋60103) W P4＝P3＝(100－4) kW＝96 kW 所以n＝900