高中物理教科版2第二章交变电流

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．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．如图1所示为一正弦交流电电压随时间变化的图像，下列表达式正确的是()【导学号：46042153】图1A．e＝2sinπt(V) B．e＝eq\r(2)sin10πt(V)C．e＝2sin10πt(V) D．e＝eq\r(2)sinπt(V)【解析】由图像知，交流电周期s，则ω＝eq\f(2π,T)＝10π，故选项C正确．【答案】C2．在“练习使用示波器”的实验中，关于竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮的作用，下列说法正确的是()【导学号：46042154】A．竖直位移旋钮用来调节图像在竖直方向的位置，Y增益旋钮用来调节图像在竖直方向的幅度B．竖直位移旋钮用来调节图像在竖直方向的幅度，Y增益调节旋钮用来调节图像在竖直方向的位置C．竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮都是用来调节图像在竖直方向的位置D．竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮都是用来调节图像在竖直方向的幅度【解析】竖直位移旋钮可以调节图像在屏幕竖直方向的位置，使观察的信号位于屏幕中央，Y增益调节旋钮则用来调节图像在竖直方向的幅度，故A正确，B、C、D错误．【答案】A3．某交流电电源电压的瞬时值表达式为u＝6eq\r(2)sin100πt(V)，则下列说法中正确的是()【导学号：46042155】A．用交流电压表测该电源电压时，示数是6VB．用交流电压表测该电源电压时，示数是6eq\r(2)VC．用此电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔为sD．把标有“6V3W”的小灯泡接在该电源上时，小灯泡将被烧毁【解析】电压表测量的是有效值，用交流电压表测该电源电压时，示数是6V，故A正确，故B错误；由u＝6eq\r(2)sin100πt(V)，可知，该交流电的最大值为6eq\r(2)V，ω＝100πrad/s，所以T＝eq\f(2π,100π)s＝s，频率为50Hz，用此电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔为s，故C错误；小灯泡的额定电压为有效值，所以小灯泡正常发光，故D错误．【答案】A4．如图2所示，在水平方向的匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO′轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，下列不可行的方法是()图2A．将线圈的转速减半B．将线圈的匝数减半C．将匀强磁场的磁感应强度减半D．将线圈的边长减半【解析】由Im＝eq\f(Em,R)，Em＝NBSω，ω＝2πn，得Im＝eq\f(NBS·2πn,R)，故A、C不符合题意；又因为电阻R与匝数有关，当匝数减半时电阻R也随之减半，则Im不变，故B符合题意；当边长减半时，面积S减为原来的eq\f(1,4)，而电阻减为原来的eq\f(1,2)，故D不符合题意．【答案】B5．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3所示，由图中信息可以判断()图3A．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A→D时刻线圈转过的角度为2πD．若从O→D时刻历时s，则在1s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i＝Imsinωt.其中Im是感应电流的最大值，ω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3π/2；如果从O到D时刻历时s，恰好为一个周期，所以1s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】D6．如图4所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则()【导学号：46042156】图4A．线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流B．线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零C．线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D．线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场【解析】a、b线圈相当于变压器的原、副线圈，根据电磁感应定律可知，当线圈a输入正弦交变电流时，线圈b将输出正弦交变电流，故A选项错误；当线圈a输入恒定电流，将产生不变的磁场，则穿过线圈b的磁通量不为零，只是磁通量的变化量为零，故B选项错误；线圈b输出的交变电流也要产生磁场，对线圈a的磁场也会产生影响，故C选项错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场周围将产生电场，则线圈a中的磁场变化时，线圈b中一定有电场，故D选项正确．【答案】D7．图5为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器．原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V．调节前后()图5A．副线圈中的电流比为1∶2B．副线圈输出功率比为2∶1C．副线圈的接入匝数比为2∶1D．原线圈输入功率比为1∶2【解析】根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)，U2由220V降至110V，副线圈上的电流变为原来的eq\f(1,2)，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A错误；根据P＝UI知，U、I均变为原来的eq\f(1,2)时，副线圈上输出的功率变为原来的eq\f(1,4)，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B错误；根据理想变压器电压与匝数的关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，当U2由220V降至110V时，n2变为原来的eq\f(1,2)，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C正确；根据理想变压器P入＝P出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1，选项D错误．【答案】C8．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图6所示，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电，交流电压有效值恒定为U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压，在输出端连接了滑动变阻器R，变阻器的滑动触头为Q，图中的电表均为理想交流电表，则()【导学号：46042157】图6A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电压表的读数变小C．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电压表的读数变小【解析】保持P的位置不动，即是保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，则滑动变阻器R两端的电压不变，当将Q向下移动时，连入电路的电阻的阻值变大，副线圈电流减小，原线圈电流也减小，故A正确，B错误；保持Q的位置不动，即是保持滑动变阻器R连入电路的阻值不变，将P沿逆时针方向移动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数增多，由U2＝eq\f(n2,n1)U1知滑动变阻器R两端的电压将增大，I2增大，I1也增大，所以电流表的读数变大，故C正确，D错误．【答案】AC9．一台理想变压器，开始时开关S接1，此时原、副线圈的匝数比是11∶1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，一只理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上，如图7所示，则下列判断正确的是()图7A．原、副线圈中的功率之比为11∶1B．若只将S从1拨到2，电流表示数减小C．若开关S接1，滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时，则1min内滑动变阻器产生的热量为1200JD．若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，则两电表示数均减小【解析】原副线圈的输入功率等于输出功率，故A错误；若只将S从1拨到2，副线圈的电压减小，副线圈电流减小，原线圈电流即电流表示数减小，故B正确；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈端电压为20V，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，根据电流的热效应知eq\f(202,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T解得U＝10eq\r(2)V，若滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω，则1min内滑动变阻器产生的热量为Q＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10\r(2)))2,10)×60J＝1200J，故C正确；将滑动变阻器滑片向下滑动，接入电路中的阻值变大，电流表的读数变小，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，故D错误．【答案】BC10．某水电站用总电阻为Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500kV电压输电，则下列说法正确的是()【导学号：46042158】A．输电线上输送的电流大小为×10B．输电线上由电阻造成的电压损失为15kVC．若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝eq\f(U2,r)，U为输电电压，r为输电线的电阻【解析】输电线上输送的电流为I＝eq\f(P,U)＝eq\f(3×106kW,500kV)＝6000A，选项A正确；输电线上由电阻造成的电压损失为U损＝Ir＝6000×V＝×104V，选项B正确；输电线上损失的功率不可能大于输送的总功率3×106kW，选项C错误；ΔP＝eq\f(U2,r)中，U应当为输电线上损失的电压，选项D错误．【答案】AB二、非选择题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答．)11．(12分)如图8所示，矩形线圈abcd在磁感应强度B＝2T的匀强磁场中绕轴OO′以角速度ω＝10πrad/s匀速转动，线圈共10匝，每匝线圈的电阻值为Ω，ab＝0.3m，bc＝0.6m，负载电阻R＝45Ω.求图8(1)电阻R在s内发出的热量；(2)电阻R在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Em＝nBSω＝10×2×××10πV＝V电流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(Em,\r(2)R＋r)＝1.60A所以s内R上发出的热量Q＝I2Rt＝J.(2)矩形线圈旋转过程中产生的感应电动势的平均值E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(nBS,\f(T,4))＝eq\f(2nBSω,π)＝eq\f(2Em,π)＝72V电流的平均值I＝eq\f(E,R＋r)＝1.44A0．05s内电路流过的电荷量q＝It＝0.072C.【答案】(1)J(2)0.072C12．(12分)如图9所示，变压器原线圈n1＝800匝，副线圈n2＝200匝，灯泡A标有“10V2W”，电动机D的线圈电阻为1Ω，将交变电流u＝100eq\r(2)sin(100πt)V加到理想变压器原线圈两端．灯泡恰能正常发光，求：【导学号：46042159】图9(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＝eq\f(Um1,\r(2))＝eq\f(100\r(2),\r(2))V＝100V由变压器变压比规律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知副线圈两端电压U2＝eq\f(n2,n1)U1＝25V.(2)电动机两端电压，UD＝U2－UA＝15V，I＝eq\f(PA,UA)＝0.2A发动机的功率PD＝UDI＝3W.【答案】(1)25V(2)3W13．(16分)有一台内阻为1Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图10所示．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1，输电线的总电阻为4Ω.全校共有22个班，每班有“220V40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则图10(1)发电机的输出功率多大？(2)发电机的电动势多大？(3)输电效率为多少？【解析】(1)降压变压器的输出功率为：P用＝40×22×6W＝5280W降压变压器副线圈的电流：I4＝eq\f(40,220)×6×22A＝24A，降压变压器原线圈的电流：I3＝eq\f(n4,n3)I4＝eq\f(1,4)×24A＝6A输电线损失的功率：ΔP＝Ieq\o\al(2,3)R＝144W，所以发电机的输出功率：P＝5280W＋144W＝5424W.(2)降压变压器原线圈电压为：U3＝eq\f(n3,n4)U4＝eq\f(4,1)×220V＝8