人教版高中物理新教材同步讲义选修第二册 第3章　章末检测试卷(三)（含解析）

章末检测试卷(三)(满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．某小型发电机产生的感应电动势为e＝50·sin(100πt)V．对此电动势，下列表述正确的是()A．最大值是50eq\r(2)V B．频率是100HzC．有效值是25V D．周期是0.02s答案D解析从线圈位于中性面开始计时，感应电动势的表达式为e＝Emsinωt，因为e＝50sin(100πt)V，所以最大值是Em＝50V，A错误；由ω＝2πf＝100πrad/s得f＝50Hz，B错误；电动势有效值是E＝eq\f(Em,\r(2))＝25eq\r(2)V，C错误；T＝eq\f(1,f)＝0.02s，D正确．2．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的高电压，所用的器材叫电压互感器．如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是()答案B解析由电压互感器的工作原理可知，电压互感器应跨接在火线与零线之间，且由于电压与匝数成正比，故电压互感器应使高压电线并联接入匝数较多的线圈上，故B符合题意，A、C、D不符合题意．3．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，产生的正弦式交变电压的波形图如图所示，下列说法正确的是()A．交变电压的最大值是220VB．线圈转动的周期是1sC．第2s末通过线圈的磁通量绝对值最大D．第2s末通过线圈的磁通量变化率绝对值最大答案D解析由题图可知，交变电压的最大值为311V，故A错误；线圈转动的周期为2s，故B错误；第2s末瞬时电压值为最大值，根据交变电流的特点可知，此时线圈平面与中性面垂直，即线圈平面与磁场平行，所以此时通过线圈的磁通量为0，通过线圈的磁通量变化率绝对值最大，故C错误，D正确．4．电站向某地输送5000kW的电功率，输电线上损耗的电功率为100kW，如果把输电电压提高为原来的10倍，同时将输电线的横截面积减为原来的一半，而输送的电功率不变，那么输电线损耗的电功率为()A．0.2kWB．0.5kWC．2.0kWD．5.0kW答案C解析输电电压提高为原来的10倍，根据P＝UI知，输电电流减小为原来的eq\f(1,10)，根据电阻定律R＝ρeq\f(l,S)知，输电线的横截面积减为原来的一半，则输电线的电阻增大为原来的2倍，根据P损＝I2R知，输电线上损耗的电功率减小为原来的eq\f(1,50)，则输电线上损耗的功率为2.0kW，故C正确，A、B、D错误．5.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶3，副线圈回路中接入三个均标有“36V40W”的灯泡，且均正常发光，那么，标有“36V40W”的小灯泡A()A．也正常发光 B．将被烧毁C．比另外三个灯泡暗 D．无法确定答案A解析理想变压器的电压之比等于匝数之比，由副线圈回路中三个均标有“36V40W”的灯泡能正常发光，可知副线圈两端电压U2＝36×3V＝108V，所以原线圈两端电压U1＝eq\f(n1,n2)U2＝36V，灯泡A与原线圈并联，两端电压也为36V，能正常发光，故选A.6.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，R0为定值电阻，R是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压u＝200sin100πt(V)，设理想交流电压表V1、V2的示数分别是U1、U2；理想交流电流表A1、A2的示数分别是I1、I2.下列说法正确的是()A．电压表V2的示数U2＝20VB．滑片P向b端滑动过程中，U2不变，I2变大C．滑片P向b端滑动过程中，U1变小，I1变大D．通过原、副线圈的交变电流频率之比为10∶1答案B解析由u＝200sin100πt(V)可知输入电压有效值为U1＝eq\f(200,\r(2))V＝100eq\r(2)V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得U2＝eq\f(1,10)×100eq\r(2)V＝10eq\r(2)V，A错误；滑片P向b端滑动过程中，副线圈负载电阻减小，U2不变，则I2变大，B正确；由B项分析知U1不变，I1变大，C错误；变压器不改变交变电流的频率，D错误．7．(2020·浙江7月选考)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100kW，发电机的电压U1＝250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V．已知输电线上损失的功率P线＝5kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是()A．发电机输出的电流I1＝40AB．输电线上的电流I线＝625AC．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11D．用户得到的电流I4＝455A答案C解析发电机输出电流I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(100×103,250)A＝400A，故A错误；输电线上损失的功率P线＝I线2R线＝5kW，所以I线＝eq\r(\f(P线,R线))＝25A，故B错误；用户得到的功率P4＝P－P线＝(100－5)kW＝95kW，则I4＝eq\f(P4,U4)＝eq\f(95×103,220)A＝eq\f(4750,11)A≈432A，故eq\f(n3,n4)＝eq\f(I4,I线)＝eq\f(190,11)，故C正确，D错误．8．(2021·南昌市第一中学高二期中)在如图甲所示的电路中，ab两端接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，图中电压表和电流表均为理想电表，电压表的示数为22V，D为理想二极管，R0为定值电阻，L为电阻恒定的指示灯，RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小．下列说法中正确的是()A．理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1B．若RT处出现火灾时，电压表示数不变，电流表示数将变小C．若RT处出现火灾时，指示灯L将变暗D．若只将原线圈的理想二极管去掉，则电压表的示数会变为原来的2倍答案C解析设原线圈两端电压为U1，根据电流的热效应可得eq\f(U12,R)T＝(eq\f(311,\f(\r(2),R)))2×eq\f(T,2)，解得U1＝eq\f(311,2)V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(311,44)，故A错误；输入端的电压不变，匝数比不变，则电压表示数不变，若RT处出现火灾时，RT电阻变小，输出的总功率变大，则输入端的电功率变大，电压不变，则电流表的示数变大，故B错误；若RT处出现火灾时，RT电阻变小，输出的总功率变大，副线圈中电流变大，R0两端电压变大，则指示灯两端电压变小，指示灯变暗，故C正确；有二极管时原线圈两端电压为eq\f(311,2)V，没有二极管时原线圈两端电压为eq\f(311\r(2),2)V，则原线圈两端电压变为原来的eq\r(2)倍，由于匝数比不变，则电压表的示数变为原来的eq\r(2)倍，故D错误．二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，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，有选错的得0分)9．图甲是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示．发电机线圈的电阻r＝2Ω，外接灯泡的电阻为10Ω.则()A．在t＝0.01s时刻，穿过线圈的磁通量最大B．理想电压表的示数为6VC．灯泡消耗的电功率为2.5WD．线圈转动产生电动势的表达式e＝60eq\r(2)·sin50πtV答案AC解析在t＝0.01s时刻，电动势为0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，A正确；由题图乙可知，电动势的最大值为Em＝6eq\r(2)V，周期为0.02s，则电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin(eq\f(2π,T)t)＝6eq\r(2)sin100πt(V)，D错误；理想电压表的示数为交流电的有效值，并且测量外电路电压，故U＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(\f(Em,\r(2)),R＋r)R＝5V，B错误；灯泡消耗的电功率P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(25,10)W＝2.5W，C正确．10．(2021·张家口市上学期期中)如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中的矩形线框MNPQ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ转动．已知MN长为l1，NP长为l2，线框电阻为R，t＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是()A．矩形线框产生的感应电动势有效值为eq\f(\r(2),2)Bl1l2ωB．矩形线框转过π时的电流为零C．矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为eq\f(Bl1l2,R)D．矩形线框转过π过程中产生的热量为eq\f(πB2l12l22ω,2R)答案ABD解析线框转动过程产生正弦式交变电流，最大值为Em＝Bl1l2ω，所以有效值为E＝eq\f(\r(2)Bl1l2ω,2)，故A正确；线框转过π时，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，电流为零，故B正确；线框转动一周磁通量的变化量为零，故通过线框任意横截面的电荷量为零，故C错误；根据焦耳定律可得线框转过π过程中产生的热量为Q＝I2Rt＝eq\f(E2,R)·eq\f(π,ω)＝eq\f(πB2l12l22ω,2R)，故D正确．11．如图甲所示是调压变压器的原理图，线圈AB绕在一个圆形的铁芯上，总匝数为1000.AB间加上如图乙所示的正弦交变电压，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和理想交流电流表，滑动变阻器的滑动触头为Q.已知开始时滑动触头Q位于滑动变阻器的最下端，且BP间线圈匝数刚好是500，滑动变阻器的最大阻值等于72Ω.则下列说法正确的是()A．开始时，电流表示数为0.25eq\r(2)AB．开始时，流过R的交流电频率为25HzC．保持P的位置不动，将Q向上移动时，R消耗的功率变大D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向转动少许，R消耗的功率变大答案CD解析由题图乙知，输入电压的有效值为U1＝36V，根据变压规律：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得输出电压U2＝18V，所以电流表的示数为I＝eq\f(U2,R)＝0.25A，所以A错误；交流电的周期为0.02s，所以频率为50Hz，所以B错误；保持P的位置不动，将Q向上移动时，R接入电路的阻值减小，U2不变，R消耗的功率P2＝eq\f(U22,R)变大，所以C正确；保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向转动少许，n2增大，U2增大，R消耗的功率P2＝eq\f(U22,R)变大，所以D正确．12．图甲是家用燃气灶点火装置的原理图，转换器将直流电转化为如图乙所示的正弦式交变电流，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，电压表为理想交流电表．当变压器副线圈两端的电压的瞬时值达到5000V时，就会在钢针和金属板间引起电火花．下列说法正确的是()A．开关闭合时电压表的示数为5VB．相比副线圈，原线圈须用较粗的导线绕制C．要实现点火，原、副线圈的匝数比需满足eq\f(n1,n2)≤eq\f(1,1000)D．若能实现点火，钢针在交变电流一个周期内至少可以点火2次答案BCD解析根据题图乙，得到原线圈电压的最大值U1m＝5V，根据正弦式交变电压最大值和有效值的关系可知，原线圈电压的有效值为U1＝eq\f(U1m,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))V≈3.5V，则电压表的示数为3.5V，故A错误；根据P入＝P出可得U1I1＝U2I2，由于副线圈电压U2大于原线圈电压U1，所以原线圈中的电流大于副线圈中的电流，所以相比副线圈，原线圈须用较粗的导线绕制，故B正确；变压器副线圈两端的电压的瞬时值达到5000V时，就会在钢针和金属板间引起电火花，即副线圈电压最大值至少为U2m＝5000V，根据eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)可知，实现点火需原、副线圈的匝数比满足eq\f(n1,n2)≤eq\f(1,1000)，故C正确；当副线圈的最大电压为5000V时，副线圈在一个周期内有两次可以达到最大电压，钢针在交变电流一个周期内可以点火2次，当副线圈的最大电压大于5000V时，副线圈的电压瞬时值在一个周期内有两段时间超过5000V，则钢针在交变电流一周期内点火次数可大于2次，故D正确．三、非选择题(本题共5小题，共52分)13．(8分)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，(1)下列器材需要的有________．A．干电池组 B．滑动变阻器C．直流电压表 D．多用电表E．学生电源(2)在实验中，某同学保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压将________(选填“增大”“减小”或“不变”)．(3)如图，当在左侧线圈“0”“16”间接入9V电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是________．A．3.1VB．2.5VC．1.7V答案(1)DE(2分)(2)减小(3分)(3)C(3分)14.(8分)如图所示，圆形线圈共100匝，半径为r＝0.1m，在匀强磁场中绕过直径的轴OO′匀速转动，磁感应强度B＝0.1T，角速度为ω＝eq\f(300,π)rad/s，电阻为R＝10Ω，求：(1)线圈由图示位置转过90°时，线圈中的感应电流大小；(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图所示，图示位置为t＝0时刻)；(3)线圈转动过程中的热功率．答案(1)3A(2)i＝3sin

eq\f(300,π)t(A)(3)45W解析(1)当线圈由题图所示位置转过90°时，线圈中感应电流最大，感应电动势的最大值为Em＝NBSω＝100×0.1×π×0.12×eq\f(300,π)V＝30V，(2分)Im＝eq\f(Em,R)＝3A．(1分)(2)由题意知i＝Imsinωt，即i＝3sin

eq\f(300,π)t(A)(2分)(3)感应电流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(3\r(2),2)A，(1分)线圈转动过程中的热功率P＝I2R＝(eq\f(3\r(2),2))2×10W＝45W．(2分)15．(10分)(2021·洛阳市高二上期末)如图所示，理想变压器原线圈匝数n1＝800，副线圈匝数n2＝200，灯泡A标有“5V2W”，电动机D的线圈电阻为1Ω.将交变电压u＝100eq\r(2)sin100πt(V)加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：(1)副线圈两端电压；(2)电动机D消耗的电功率．答案(1)25V(2)8W解析(1)交变电压u＝100eq\r(2)sin100πt(V)，最大值为Um＝100eq\r(2)V(1分)故有效值为U1＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(100\r(2),\r(2))V＝100V(2分)根据理想变压器的变压比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)(1分)有U2＝eq\f(n2U1,n1)＝eq\f(200×100,800)V＝25V(1分)(2)由于灯泡正常发光，故电流为I＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(2,5)A＝0.4A(2分)电动机两端电压为UD＝U2－UL＝25V－5V＝20V(1分)电动机消耗的电功率为PD＝UDI＝20×0.4W＝8W．(2分)16.(12分)如图是一个小型应急交流发电机，内部为匝数n＝50、边长L＝20cm的正方形线圈，总电阻为r＝1Ω.线圈在磁感应强度为B＝0.1T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动．发电机对一电阻为R＝9Ω的电灯供电，线路中其他电阻不计，若发电机的转动角速度为ω＝100rad/s时，电灯正常发光．求：(1)交流发电机产生的电动势的最大值；(2)电灯正常发光的功率；(3)从图示位置开始，线圈转过30°的过程中，通过电灯的电荷量；(4)线圈每转动一分钟，外力所需做的功．答案(1)20V(2)18W(3)0.01C(4)1200J解析(1)交流发电机产生的电动势的最大值为Em＝nBSω＝nBωL2＝20V；(2分)(2)电动势的有效值为E＝eq\f(Em,\r(2))＝10eq\r(2)V(1分)电灯正常发光的电流I＝eq\f(E,r＋R)＝eq\f(10\r(2),1＋9)A＝eq\r(2)A(1分)电灯正常发光的功率P＝I2R＝18W(2分)(3)q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nΔΦ,R＋r)＝eq\f(nBSsin30°,R＋r)＝0.01C(3分)(4)线圈每转动一分钟，整个回路上产生的热量为Q＝I2(R＋r)t＝1200J(2分)故W外＝Q＝1