高中物理粤教版2第二章交变电流（市一等奖）

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10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是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中直流电流表有示数的位置是()图1A．甲、丙 B．乙、丁C．甲、乙 D．丙、丁【解析】线圈转动中感应电流时刻在变化，位于中性面位置时磁通量最大，但感应电流最小，等于零．位于与中性面垂直位置时，磁通量最小，但感应电流最大，故选B.【答案】B2．某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图2所示，下列说法中正确的是()【导学号：97192108】图2A．交变电流的频率为HzB．交变电流的瞬时值表达式为i＝5cos50πt(A)C．在t＝s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D．若发电机线圈电阻为Ω，则其产生的热功率为5W【解析】由图象知，交流电的周期为s，故频率为50Hz，A错；转动的角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，故电流瞬时值表达式为i＝5cos100πt(A)，B错；t＝s时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，C错；交流电电流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))A，故P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,\r(2))))2×W＝5W，故D正确．【答案】D3．三个相同的电阻，分别通过如图3甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I0和周期T相同．下列说法中正确的是()图3A．在相同时间内三个电阻发热量相等B．在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍C．在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的eq\f(1,2)D．在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小【解析】甲图象电流的有效值为eq\f(1,\r(2))I0，乙图象电流的有效值为I0，丙图象根据电流有效值的定义有：Ieq\o\al(2,0)Req\f(T,2)＝I2RT，解得电流有效值I＝eq\f(1,\r(2))I0，根据焦耳定律相同时间内产生的热量之比等于电流有效值的平方比，Q1∶Q2∶Q3＝1∶2∶1，C对．【答案】C4．如图4所示，面积为S的矩形线圈共有N匝，内阻为r，绕OO′轴以角速度ω匀速转动，当从图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是()【导学号：97192221】图4A．电压表的读数是eq\f(NBωSR,R＋r)B．通过电阻R的电荷量是eq\f(2NBS,R＋r)C．外力做功是eq\f(πN2B2ωS2,4R＋r)D．电阻R上产生的焦耳热是eq\f(N2B2ωRS2,\r(2)R＋r)【解析】由题意可知，周期T＝eq\f(2π,ω)，线圈转动过程中产生的最大电动势为Em＝NBSω，电动势的有效值为E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)NBSω，电压表的读数为UV＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(\r(2)NBSωR,2R＋r)，A错误；从图示位置转过90°的过程中，通过电阻的电荷量为q＝eq\o(I,\s\up6(－))·Δt＝eq\f(\f(,E),R＋r)·Δt＝eq\f(N\f(ΔΦ,Δt),R＋r)Δt＝eq\f(NΔΦ,R＋r)＝eq\f(NBS,R＋r)，B错误；依据能量守恒，外力做功W为W＝Q＝eq\f(E2,R＋r)·eq\f(T,4)＝eq\f(πNBS2ω,4R＋r)，C正确；电阻R上产生的焦耳热为QR＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R·eq\f(T,4)＝eq\f(πNBS2ωR,4R＋r2)，D错误．【答案】C5．如图5甲所示，变压器为理想变压器，其原线圈接到U1＝220V的交流电源上，副线圈与阻值为R1的电阻接成闭合电路；图乙中阻值为R2的电阻直接接到电压为U1＝220V的交流电源上，结果发现R1与R2消耗的电功率恰好相等，则变压器原、副线圈的匝数之比为()【导学号：97192109】甲乙图5\f(R1,R2) \f(R2,R1)\r(\f(R2,R1)) \r(\f(R1,R2))【解析】对题图甲，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P1＝eq\f(U\o\al(2,2),R1).对题图乙，P2＝eq\f(U\o\al(2,1),R2).据题意有P1＝P2，联立以上各式解得eq\f(n1,n2)＝eq\r(\f(R2,R1))，故C正确．【答案】C6．如图6所示，理想变压器原线圈输入电压U＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是()图6A．I1和I2表示电流的瞬间值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小【解析】电压表V1和V2分别测量的变压器原、副线圈的输入、输出电压的有效值，电流表A1和A2分别测量的原、副线圈电路中电流的有效值，A、B项错误；滑动变阻器向下滑动时，接入电路的电阻变小，原、副线圈输入、输出电压不变，由欧姆定律I＝eq\f(U,R＋R0)可知，副线圈电路中的电流变大，副线圈输出功率变大，由P入＝P出，得原线圈的输入功率变大，由P＝IU可知，原线圈电路中的电流变大，C项正确，D项错误．【答案】C7．如图7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()【导学号：97192218】图7A．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b到aC．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错误、B正确；由于在L中产生自感电动势，线圈L、灯B和开关形成回路，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】BD8．如图8所示，在远距离输电过程中，若保持原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是()【导学号：97192110】图8A．升高U1会减小输电电流I2B．升高U1会增大线路的功率损耗C．升高U1会增大线路的电压损耗D．升高U1会提高电能的利用率【解析】提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2＝eq\f(n1,n2)I1，所以I2将减小，故A正确；线路功率损耗P损＝Ieq\o\al(2,2)R，因此功率损耗也减小，由ΔU＝I2R可知电压损耗减小，故B、C错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高，D正确．【答案】AD9．实验室里的交流发电机可简化为如图9所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10V．已知R＝10Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是()图9A．线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B．从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为i＝eq\r(2)sin50πt(A)C．流过电阻R的电流每秒钟方向改变50次D．电阻R上的热功率等于20W【解析】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的是交流电．线圈位于图中位置时，穿过线圈的磁通量虽然为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的瞬时电流最大，选项A错误；线圈转一圈，两次经过中性面，线圈每经过一次中性面，电流方向改变一次，每秒转25圈，电流方向改变50次，选项C正确；由题意可知，f＝25Hz，ω＝50πrad/s，电压表的示数是有效值，交流电最大值Em＝10eq\r(2)V，Im＝eq\r(2)A，故选项B正确；电阻R上消耗的热功率PR＝eq\f(U2,R)＝10W，选项D错误．【答案】BC10.一台理想变压器，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10所示．则下列判断正确的是()图10A．原、副线圈中的功率之比为1∶1B．若只将S从1拨到2，电流表示数增大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正确；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错误；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为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(10\r(2)2,10)×60＝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，即电压表的示数不变，故D错误．【答案】AC二、非选择题(本题共3小题，共40分．)11．(12分)将交变电压u＝220eq\r(2)sin(100πt)V接到“220V100W”的灯泡两端，若灯泡灯丝电阻保持不变，求：(1)通过灯泡的电流的最大值；(2)灯泡的实际功率；(3)每秒钟电流方向改变的次数；(4)通过灯泡的电流i的瞬时值表达式.【导学号：97192111】【解析】(1)交变电压的有效值U＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，灯泡的额定电压为U＝220V，因此灯泡恰好正常发光．由“220V100W”知该灯泡电阻为R＝eq\f(U2,P)＝484Ω.通过灯泡的电流的最大值为Im＝eq\f(Um,R)＝eq\f(220\r(2),484)A＝A.(2)灯泡的实际功率与额定功率相同，P＝100W.(3)周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)＝s，每秒钟电流方向改变的次数n＝eq\f(t,T)×2＝eq\f(1,×2＝100(次)．(4)通过灯泡的电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt＝(100πt)A.【答案】(1)A(2)100W(3)100次(4)i＝(100πt)A12．(14分)如图11所示，有一台小型发电机，其矩形线圈的匝数n＝200匝，线圈面积S＝0.01m2，线圈电阻r＝Ω，当磁场的磁感应强度B＝eq\f(6\r(2),5π)T时，产生频率f＝50Hz的单相正弦交变电流，供电给“220V2200W”的电器让其正常工作．求：图11(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；(2)发动机输出端交流电压表的示数；(3)电阻R的阻值．【解析】(1)发电机产生的感应电动势的最大值Em＝nBSω＝nBS·2πf＝200×\r(2)/π××100πV＝240eq\r(2)V感应电动势的瞬时表达式e＝240eq\r(2)sin100πt(V)．(2)电动势有效值E＝240V正常工作时的电流I＝P/U＝2200/220A＝10A输出端电压表的示数U＝E－Ir＝240V－10×V＝235V.(3)电阻R上的电压ΔU＝235V－220V＝15V则线路电阻R＝ΔU/I＝15/10Ω＝Ω.【答案】(1)e＝240eq\r(2)sin100πt(V)(2)235V(3)Ω13．(14分)如图12所示，交流发电机电动势的有效值E＝20V，内阻不计，它通过一个R＝6Ω的指示灯L1连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6VW”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：图12(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比；(2)发电机的输出功率. 【导学号：97192112】