教科版高中物理选修3-2章末测评第二章交变电流

章末综合测评(二)(时间：90分钟分值：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1～6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，全选错的得0分)1．如图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()A．e＝2sin0.2πt(V) B．e＝eq\r(2)sin10πt(V)C．e＝2sin10πt(V) D．e＝eq\r(2)sin0.2πt(V)C[由图像知，交流电周期0.2s，则ω＝eq\f(2π,T)＝10π，故选项C正确．]2．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()A．竖直位移旋钮用来调节图像在竖直方向的位置，Y增益调节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A[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．]3．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()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0.01sD．把标有“6V3W”的小灯泡接在该电源上时，小灯泡将被烧毁A[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，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＝0.02s，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0.02s，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．]4．三个相同的电阻，分别通过如图a、b、c所示的变化电流，三个图中的I0和周期T相同．下列说法中正确的是()abcA．在相同时间内，三个电阻发热量相等B．在相同时间内，a、b发热量相等，是c发热量的2倍C．在相同时间内，a、c发热量相等，是b发热量的eq\f(1,2)D．在相同时间内，b发热量最大，a次之，c的发热量最小C[交变电流的有效值是通过电流的热效应定义的，正弦交变电流的有效值I1＝eq\f(\r(2),2)Im，即如图a中的电流有效值为eq\f(\r(2),2)I0，很显然对图b中的交变电流有效值I2＝I0，图c中交变电流的有效值通过Ieq\o\al(2,3)RT＝Ieq\o\al(2,0)R×eq\f(1,2)T可得知I3＝eq\f(\r(2),2)I0，结合焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内，三个电阻发热量之比等于1∶2∶1，故只有C选项正确．]5．如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则()A．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D[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．]6．图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()A．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∶2C[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．]7．如图所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是()A．a、b端接稳恒直流电，灯泡发亮B．a、b端接交变电流，灯泡发亮C．a、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大D．a、b端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大BCD[电容器有“通交流，隔直流，通高频，阻低频”的特点，B、D项正确，A错误；增大电容器的电容，电容的阻碍作用减小，电流增大，灯泡的亮度增大，C项正确．]8．一台理想变压器，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，如图所示，则下列判断正确的是()A．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BC[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．]9．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝20eq\r(2)sin100πtV，氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有()A．开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB．开关接通后，电压表的示数为100VC．开关断开后，电压表的示数变大D．开关断开后，变压器的输出功率不变AB[由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为U1＝eq\f(20\r(2),\r(2))V＝20V，由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)得副线圈两端的电压为U2＝100V，电压表的示数为交流电的有效值，所以B项正确；交变电压的频率为f＝eq\f(100π,2π)＝50Hz，一个周期内电压两次大于100V，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100Hz，所以A项正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，所以C项错误；开关断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率，所以D项错误．]10．如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为ω，线圈匝数为N，线圈电阻不计．下列说法正确的是()A．将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗B．电容器的电容C变大时，灯泡变暗C．图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大D．若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSωAD[在图中将原线圈触头P向上滑动时，原线圈的匝数变大，故输出的电压变小，灯泡变暗，选项A正确；电容器的电容C变大时，电容对电流的阻碍作用变小，故灯泡变亮，选项B错误；图示位置时，线圈的ad边运动方向与磁感线方向平行，故矩形线圈中瞬时感应电动势最小，选项C错误；若线圈abcd转动的角速度变为2ω，且线圈转动一周只有半周产生感应电压，在这半周中，电压的最大值是2NBSω，设变压器原线圈电压的有效值为U，则eq\f(\r(2)NBSω2,R)t＝eq\f(U2,R)×2t，即U＝NBSω，选项D正确．]二、非选择题(本题共6小题，共40分)11．(4分)如图所示为示波器面板，屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形．(1)若要增大显示波形的亮度，应调节________________旋钮．(2)若要屏上波形线条变细且边缘清晰，应调节__________旋钮．(3)若要将波形曲线调至屏中央，应调节________与________旋钮．解析：(1)辉度调节旋钮，作用是调节图像亮度．(2)聚焦调节旋钮和辅助聚焦旋钮配合使用使图像线条清晰．(3)竖直位移旋钮和水平位移旋钮，调节图像在竖直、水平方向的位置．答案：(1)辉度调节(2)聚焦调节(3)竖直位移水平位移12．(6分)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．甲乙(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________(填“A”或“B”)线圈的匝数较多．如果把它看成理想变压器，现要测量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)．_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)线圈的匝数为nA＝____________.(用所测物理量符号表示)解析：(1)由图乙可知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线圈的匝数．(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压电源接B线圈，测得线圈的输出电压U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈输出电压UA.nA＝eq\f(UA,U)n.答案：(1)A(2)步骤见解析nA＝eq\f(UA,U)n13．(6分)如图所示，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0.5Ω，ab＝0.3m，bc＝0.6m，负载电阻R＝45Ω.求：(1)电阻R在0.05s内发出的热量；(2)电阻R在0.05s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＝10×2×0.3×0.6×10πV＝113.04V电流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(Em,\r(2)R＋r)＝1.60A所以0.05s内R上发出的热量Q＝I2Rt＝5.76J.(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)5.76J(2)0.072C14．(6分)如图所示，变压器原线圈n1＝800匝，副线圈n2＝200匝，灯泡A标有“10V2W”字样，电动机D的线圈电阻为1Ω，将交变电流u＝100eq\r(2)sin100πtV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(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)3W15．(8分)如图所示，匝数为100匝、面积为0.01m2的线圈，处于磁感应强度B1为eq\f(1,π)T的匀强磁场中．当线圈绕O1O2以转速n为300r/min匀速转动时，电压表、电流表的读数分别为7V、1A．电动机的内阻r为1Ω，牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.2kg的导体棒MN沿轨道上升．导体棒的电阻R为1Ω，架在倾角为30°的框架上，它们处于方向与框架平面垂直、磁感应强度B2为1T的匀强磁场中．当导体棒沿轨道上滑1.6m时获得稳定的速度，这一过程中导体棒上产生的热量为4J．不计框架电阻及一切摩擦，g取10m/s2.求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；(2)导体棒MN的稳定速度；(3)导体棒MN从静止到达到稳定速度所用的时间．解析：(1)线圈转动过程中电动势的最大值为Em＝NB1Sω＝NB1S·2πn＝100×eq\f(1,π)×0.01×2π×5V＝10V则从线圈处于中性面开始计时的电动势瞬时值表达式为e＝Emsinωt＝10sin10πt(V)．(2)电动机的电流I＝1A，电动机的输出功率P出＝IU－I2r，又P出＝F·v而棒产生的感应电流I′＝eq\f(E,R)＝eq\f(B2Lv,R)稳定时棒处于平衡状态，故有F＝mgsinθ＋B2I′L由以上各式代入数值，解得棒的稳定速度v＝2m/s(v＝－3m/s舍去)．(3)由能量守恒定律得P出t＝mgh＋eq\f(1,2)mv2＋Q其中h＝xsinθ＝1.6sin30°＝0.80(m)解得t＝1.0s.答案：(1)e＝10sin10πt(V)(2)2m