2019学年高二物理课后训练(人教版选修3-2)：第5章交变电流综合检测B

1、第五章综合检测（B 卷）一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。在每题给出的四个选项中，有的只 有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求，全部选对的得4 分，选对但不全的得 2 分,有选错的不得分）1.（多选）关于交变电流的最大值 Imax和有效值 I 之间的关系，以下说法中正确的是（）A .正弦式交变电流满足Imax= 2IB .电子计算机中的矩形脉冲电流满足Imax= ,21C.所有交变电流都满足Imax=2ID 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，不是所有的交变电流都满足Imax=.21答案 AD解析 交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，只有正弦式

2、交变电流满足Imax=2I。故选项 A、D 正确。2 . 2019 四川高考小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈 abed，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴 00 ，线圈绕00 匀速转动，如图所示。矩形线圈ab 边和 ed 边产生的感应电动势的最大值都是eo，不计线圈电阻，则发电机输出电压（）答案 D解析 根据题意，小型发电机输出电压的峰值为Em= 2Neo, A、B 项均错误；对于正弦式交变电流，峰值与有效值 E 的关系满足 E=E2，故有效值为,2Neo, C 项错误，D 项正确。3.（多选）如图甲所示，理想变压器原、畐U线圈的匝数比为io ： 1, Ri= 2o

3、Q,R2= 3oQ,C 为电容器。已知通过 Ri的正弦交流电如图乙所示，则（）A .交流电的频率为 o.o2 HzA .峰值是 eoC.有效值是%2 NeoB .峰值是 2eoD .有效值是.2NeoB 原线圈输入电压的最大值为2oo VC.电阻 R2的电功率约为 6.67 WD .通过 R3的电流始终为零答案 BC解析由题图乙知副线圈获得的是交变电流，可“通过”电容器 C,所以 D 错误；由图乙1知 T = 0.02 s, f=50 Hz，所以 A 错误；通过 Ri的电流最大值为 1 A，贝 U Ri两端电压最大202G2）200 V , B 正确；又 R2的电功率-30W疋6.67 W，所

4、以 C 正确。4.（多选）如图所示，变频交变电源的频率可在20 Hz 到 20 kHz 之间调节，在某一频率时，A2两只灯泡的炽热程度相同。则下列说法中正确解析 某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有两灯泡消耗的功率相同，频率增大时,感抗增大，而容抗减小，故通过A1的电流增大，通过 A2的电流减小，故 B 项正确；同理可得 C 项正确。a、b 均为输入端，接交流电源，c、d 均为输出端，则输出电压大于输入电压的电路是（）值为20 V，由 U 尸烹2得，原线圈输入电压最大值为的是（）A 如果将频率增大,B 如果将频率增大,C.如果将频率减小,D 如果将频率减小,A1炽热程度减弱、A1炽热程度加强

5、、A1炽热程度减弱、A1炽热程度加强、A2炽热程度加强A2炽热程度减弱A2炽热程度加强A2炽热程度减弱5.在下列所示的四幅图中,变频电源B答案 C解析 A、B 两图均为滑动变阻器，它们只涉及电压的分配问题，不涉及变压问题;C、D两图为变压器，C 图是一个升压变压器，输出电压大于输入电压，D 图是一个降压变压器，输出电压小于输入电压。故应选C 项。6 如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P 使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为（）Um 2U1 2T）U2流通过电阻为 R 的电阻丝产生的热量 Q =U =T=,电压为 Uo的恒

6、定电压加在该R 2 2R 4RU2电阻丝上时，一周期 T 内的电阻丝产生的热量 Q = T,根据电流的热效应，有Q= Q,A 柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的B 汽油机点火装置的开关始终闭合，副线圈的两端也会有高压C.接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源，否则就不能在副线圈中产生高压D 汽油机的点火装置中变压器的副线圈匝数必须远大于原线圈的匝数答案 AD解析 汽车柴油机压缩汽缸内空气，实际上是活塞对气体做功使其内能增加，当温度升高到一定温度时，柴油着火燃烧。汽油机是借助于变压器在通入原线圈中电压12 V 断电时产生1 1解得有效值 Uo= 孙=311 V- 156 V。7 侈

7、选）汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油。柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的；而汽油机做功冲程开始时，汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的。但是汽车蓄电池的电压只有 12 V，不能在火花塞中产生火花，因此，要使用如图所示的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，从而在副线圈中产生 10000 V 以上的电压，这样就能在火花塞中产生火花了。下列说法中正确的是（）A 110VBC. 220VD答案 B156 V311 VP 滤掉负半周期形成的，一周期 T 内该电解析该变化电流实际是正弦交变电流

8、被二极管火花塞变化的磁通量从而在副线圈中产生瞬时高压10000 V，而达到产生火花的目的，所以电源可以是直流，且副线圈匝数要远大于原线圈匝数，故A、D 正确。8.某中学的学生食堂新安装了磁卡就餐系统，使用不到一周，便出现了电源总开关总是无法接通的问题。经检查，电源总开关中漏电保护器动作切断了电源。漏电保护器电路如图所示，变压器 A 处用火线与零线双股平行绕制成线圈，然后接到磁卡机上，B 处有一个输出线圈，一旦线圈 B 中的电流经放大器放大后便推动断电器切断电源。造成漏电保护器动作切断电源的原因判断为磁卡机用电端（）A 零线与火线之间漏电B 火线与地之间漏电或零线直接接地C.只有火线与地之间漏电

9、才会产生D .刷卡机装得过多，造成电流太大答案 B解析 由题意知，火线和零线均绕在铁芯上，故只有火线与零线中电流大小不等时，才会引起漏电保护器切断电源，故可能是火线与地之间漏电，也可能是零线与地之间漏电。9如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡Li、L2和 L3,输电线的等效电阻为 R,原线圈接有一个理想电流表。开始时开关 S 接通，当 S 断开时，以下说法正确 的是（）A原线圈两端 P、Q 间的输入电压减小B .等效电阻 R 上的功率变大C.原线圈中电流表示数变大D .灯泡 Li和 L2变亮答案 D解析 当 S 断开时，畐U线圈总电阻变大，而输入电压不变，通过R 的电流变小，由

10、 P= I2R知，B 错；由于副线圈电流变小，原、副线圈电压不变，输出功率减小，输入功率也减小，输入电流减小，C 错；UMN不变，UR减小，灯泡 Li与 L2两端电压增大，D 对。10.2019 福建高考图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数ni= n42R,忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B 端接入低压交流电源时（）A . Ai、A2两表的示数相同B . Li、L2两灯泡的亮度相同C. Ri消耗的功率大于 R3消耗的功率D . R2两端的电压小于 R4两端的电压 答案 D解析 远距离输电过程中，应用高压输电能够减小输电线上的功率损失,小于 R3上消耗的功率，C 项错；而比较两个不同

11、输电回路，输电线电阻相同，由P 损=I22R项正确；由于输电线上损失电压不同，故两灯泡两端电压不同，故亮度不同,ii.20i9 江苏高考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 ni、n2,电压分别为 Ui、U2，电流分别为 li、12,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卜山l2n22C. IiUi= I2R答案 DRi上消耗的功率可知，Ai示数小于 A2示数，A 项错；根据欧姆定律可知,R2两端电压小于R4两端电压，DD . IiUi= I2U2B 项错。I2=UR解析 根据变压器的工作原理可知Il=些，所以选项 A 错误；因 U2

12、、12、R 不满足欧姆定|2ni律公式中物理量之间的对应关系，所以选项B 错误；UiIi= U2I2，但 U2I2Ml；R,选项 C 错误,D 正确。12.（多选）如图所示为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连；P 为滑动头。现令 P 从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡 L 两端的电压等于其额定电压为止。用li表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均 指有效值；电功率指平均值）。下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是（）答案 BC解析副线圈是均匀密绕的且滑动头匀速上

13、滑，说明副线圈的匝数在均匀增大，由U2=鶯Ui= ntUi（k 为单位时间内增加的匝数）知，灯泡两端的电压和时间成正比，选项C 正确；随着灯泡功率的增大，变压器的输入功率也要增大，则li也增大，选项 A 错误；灯泡的温度升高，U2电阻增大，流过灯泡的电流与时间不成正比关系，选项B 正确；灯泡的功率 N2= R，当电压和时间成正比时，功率不可能也和时间成正比关系，选项D 错误。二、填空题（本题共 3 小题，每小题 6 分，共 i8 分）i3.电热器接在最大值为 36 V 的正弦交流电源上时产生的热功率为P,若接到某直流电源上时产生的热功率为 p,忽略电阻随温度的变化，答案 i8解析 设电热器的电

14、阻为 R,接交流电源时，有p U2则所接直流电源的电压Um 2P V；接直流电源时，有p=，联立解得 U = i8 V。2R14.如图所示，电表均为理想的交流电表，保险丝P 的熔断电流为 2 A，电容器 C 的击穿电压为 300 V。若在 a、b 间加正弦交流 电压，并适当地调节R 接入电路中的阻值，使P 恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流表的读数为 _A，电压表的读数为_V。答案 2212.1解析 电阻 Ro和 R 串联接入交流电路中，通过保险丝的电流与通过电流表的电流相等;电容器与电阻 R 并联，故电容器两端的电压与R 两端的电压相同。电压表的读数是电阻R 两端电压的有效值，而电容器的击

15、穿电压是加在电容器两端的交流电压的最大值，故电流表的15.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B 线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的 a、b 位置，由此可推断 _线圈的匝数较多(选填 A”或 B”。如果把它看成理想变压器，现要测定A 线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)。A 线圈的匝数为 nA=_。(用所测物理量符号表示)答案见解析读数为 2 A，电压表的读数为300V= 212.1 V。pl甲乙

16、解析(1)A 由题图乙可知 a 位置的阻值大于 b 位置的阻值，由电阻定律可得 A 线圈的匝数多于 B 线圈的。(2)用长导线绕一个 n 匝线圈，作为副线圈替代 A 线圈；把低压交流电源接B 线圈,测得线圈的输出电压为U ;用 A 线圈换下绕制的线圈测得A 线圈的输出电压为 UA。则 nA2UAun。三、计算题(共 44 分。 解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤16. (10 分)如图所示矩形线圈 abed 放置在磁感应强度为B 的有界磁场中，磁场只分布在线圈 be 边的左侧。线圈绕 be 轴转动，角速度为将电阻 R、理想交流电流表接在线圈上组成电路，且电路中其他电阻不计, 已知ab

17、= 1 仆 ad= l2，求:(1)以 abeda 为电流正方向，从图示位置开始计时，画出线圈中电流随时间变化的图象；(4)电流表的示数。 答案(1)如图所示2 2 2n l1l2BI1I2BR-解析(1)线圈开始时在中性面位置，根据楞次定律，开始时电流为正，再根据磁场边界特点，线圈中电流随时间变化规律如图所示。(2)感应电动势最大值Em=Bl112O,2 2 22T 7BI1I23Q=IR4=n4To1Bl1|2(3)4 周内平均感应电动势E = 十1TCO(2)从图示位置转过14 周的时间内，电阻 R 上产生的热量;(3)从图示位置转过1周的时间BI1 bo京则 Im=Bl1I2OR电流有

18、效值Bl1I2O.2R)平均电流 T =严1TR通过R的电荷量 q=14T=呼。设此交变电流一个周期内的有效值为I，则 I2RT= C22Im）2R解得 I = 1lm= B2R3,故电路中交流电流表的示数为 B2R3。点评（1）电流表的示数是交变电流的有效值，为了找到有效值应该先计算最大值。每转一周外力所做的功也应该用交变电流的有效值计算。17.（11 分）图 1 是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一矩形线圈 abed 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴00转动，由线圈引出的导线 ae 和 df 分别与两个跟线圈一起绕 00 转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固

19、定的电刷保持滑动接度3逆时针转动。（只考虑单匝线圈）（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t 时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；（2）线圈平面处于与中性面成 眈夹角位置时开始计时，如图3 所示，试写出 t 时刻整个线圈中的感应电动势 e2的表达式；RBl2|2答案（1 怡=BL1L2wsin（2）e2= BL1L23Sin（3 t眈）；R+j2解析（1）矩形线圈 abed 在磁场中转动时，ab、ed 切割磁感线，且转动的半径为转动时，ab、ed 的线速度 v，且与磁场方向的夹角为t触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R 形成闭合电路。图 2 是线圈的主视图,导线 ab

20、和 cd 分别用它们的横截面来表示。已知 ab 长度为Li, be 长度为 L2,线圈以恒定角速（3）若线圈电阻为 r，求线圈每转动一周电阻R 上产生的焦耳热。（其他电阻均不计）L2r=2，屮3OR所以，整个线圈中的感应电动势ei= 2BLivsin3= BL1L2wsinw t当 t= 0 时，线圈平面与中性面的夹角为 如， 则某时刻 t 时， 线圈平面与中性面的夹角 为(3 叶()0)故此时感应电动势的瞬时值e2=2BLivsin(3冷()=BL1L2wsin(w(0)根据焦耳定律知转动一周电阻R 上的焦耳热为18. (11 分)如图所示，变压器原线圈输入电压为220 V，畐 U 线圈输出电压为 36 V，两只灯泡的额定电压均为 36 V , Li额定功率为 12 W, L2额定功率为 6 W。试求:(1) 该变压器的原、畐 U 线圈的匝数比。(2) 两灯均工作时原线圈中的电流以及只有L1 工作时原线圈中的电流。答案 (1)55 : 9(2)0.082 A 0.055 A解析(1)由变压比公式得土=器即n1