广西专版2024-2025学年新教材高中物理第3章交变电流过关检测新人教版选择性必修第二册

第三章过关检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7小题只有一个选项符合题目要求,第8~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.下图为沟通发电机示意图,线圈的AB边连在金属滑环K上,CD边连在滑环L上,两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是()A.当线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最小B.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量最小C.当线圈平面转到中性面的瞬间,线圈中的感应电流最大D.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,线圈中的感应电流最小答案B解析当线圈平面转到中性面的瞬间,线圈平面与磁场垂直,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变更率最小,为零,故感应电流为零,选项A、C错误。当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,线圈平面与磁场平行,穿过线圈的磁通量最小,为零,但磁通量的变更率最大,故感应电流最大,选项B正确,D错误。2.线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交变电流的图像如图所示,由图可知()A.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.从A时刻起到D时刻,线圈转过的角度为π弧度D.在A和C时刻磁通量变更率的肯定值最大答案D解析在A和C时刻感应电流最大,感应电动势最大,而磁通量为零,磁通量的变更率最大,线圈处于与中性面垂直的位置,A错误,D正确;在B和D时刻感应电流为零,感应电动势为零,而磁通量最大,B错误;从A时刻到D时刻经过时间为34周期,线圈转过的角度为1.5π3.电阻R1、R2与沟通电源依据图甲所示方式连接,R1=10Ω,R2=20Ω。合上开关S后,通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变更的状况如图乙所示。则()A.通过R1的电流有效值是1.2AB.R1两端的电压有效值是6VC.通过R2的电流有效值是1.22AD.R2两端的电压最大值是62V答案B解析由题图乙可知通过R2的电流最大值为0.62A,由正弦式交变电流最大值与有效值的关系Im=2I可知其有效值为0.6A,由于R1与R2串联,所以通过R1的电流有效值也是0.6A,选项A、C错误。R1两端电压有效值为U1=IR1=6V,选项B正确。R2两端电压最大值为U2m=ImR2=0.62×20V=122V,选项D错误。4.一台发电机的结构示意图如图所示,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,它们的表面呈半圆柱面形态。M是圆柱形铁芯,铁芯外套有一矩形线圈,线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图所示位置起先计时,此时电动势为正值,图中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变更规律的是()答案D解析由于磁场为沿半径的辐向磁场,可以认为磁感应强度的大小不变,线圈始终垂直切割磁感线,所以产生的感应电动势大小不变,由于每个周期磁场方向要变更两次,所以产生的感应电动势的方向也要变更两次。选项D正确。5.如图为某款手机充电器,其铭牌标识是“输入:220V、50Hz”,“输出:3V、6V、9V、12V”,“电流:1000~1500mA”,该充电器正常工作时,下列说法正确的是 ()A.输入电压的最大值为220V,频率为50HzB.充电器输出功率的变更范围为3~18WC.充电器内部变压器的原线圈匝数小于副线圈匝数D.充电器内部变压器输入电压的频率大于输出电压的频率答案B解析依据铭牌标识可知输入电压的有效值为220V,频率为50Hz,选项A错误;由输出功率P出=U2I2,且由题干中“输出:3V、6V、9V、12V”,“电流:1000~1500mA”,可知当输出电压为3V,电流为1000mA时输出功率最小;当输出电压为12V,电流为1500mA时输出功率最大,代入数据得3W≤P出≤18W,选项B正确;依据原、副线圈的匝数之比等于原、副线圈电压之比,即U16.(2024·河北衡水其次中学高二期中)下图为志向变压器,三个灯泡L1、L2、L3都标有“6V6W”,L4标有“6V12W”,若它们都能正常发光,则ab间的电压Uab的大小为()A.30V B.32V C.24V D.36V答案A解析通过L1灯泡的电流即为原线圈电流I1=PL1UL1=66A=1A,通过L4的电流即为副线圈电流I2=PL4UL4=126A=2A,故原、副线圈匝数比n1∶n2=I2∶I1=2∶1,n2路端电压Un2=12V,则n1路端电压Un1=n1n2Un2=2×12V7.下图为模拟远距离沟通输电的电路,升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶k,降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3∶n4=k∶1,模拟输电导线的电阻r=3Ω,T2的负载是规格为“15V45W”的灯泡L。当T1的输入电压为16V时L正常发光,两个变压器可视为志向变压器,则k的值为()A.32 B.2 C.3 D.答案C解析依据电压与匝数成正比,有U1U2=n1n灯泡的额定电流为I=PU降压变压器副线圈电流I4=3A,依据U3U4=k1得U3依据电流与匝数成反比,得I3I4=1k由串联电路的电压关系得U2=U3+I3r即16k=15k+3k×解得k=3,选项C正确。8.在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为志向变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法正确的有 ()A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损失的功率增大D.输电线上损失的功率占总功率的比例增大答案CD解析发电厂的输出电压不变,升压变压器输出的电压U2应不变,选项A错误。输电线电流I=PU2会随着P的增大而增大,输电线电压损失U损=IR也增大,所以降压变压器的输入电压U3=U2-U损减小,则降压变压器的输出电压减小,选项B错误。输电线功率损失P损=I2R=PU22R,因P变大,所以P损9.图甲是小型沟通发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为沟通电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,从图示位置起先计时,产生的交变电流随时间变更的图像如图乙所示。以下推断正确的是()A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左答案AC解析依据i-t图像可知,交变电流的最大值为102A,所以电流表的示数(有效值)为10A,选项A正确。交变电流的周期T=0.02s,线圈转动的角速度ω=2πT=100πrad/s,选项B错误。0.01s时,感应电流达到峰值,线圈平面与磁场方向平行,选项C正确。0.02s时,线圈又回到题图所示位置,依据右手定则可以推断,电阻10.如图所示,志向变压器上接有三个完全相同的灯泡,其中一个灯泡与原线圈串联,另外两个灯泡并联后接在副线圈两端。已知沟通电源的电压u=182sin100πt(V),三个灯泡均正常发光,忽视导线电阻,则变压器()A.副线圈电压的频率为100HzB.原线圈两端的电压为12VC.原、副线圈的电流比为2∶1D.原、副线圈的匝数比为2∶1答案BD解析依据沟通电源的电压u=182sin100πt(V),可知周期T=2π100πs=0.02s,则频率为f=1T=50Hz,选项A错误。设每个灯泡的额定电流为I,额定电压为U,因并联在副线圈两端的两个灯泡正常发光,所以副线圈中的总电流为2I,原、副线圈电流之比为1∶2,依据原、副线圈中电流之比与匝数之比的关系得n1n2=I2I1=21,故选项C错误,D正确。依据U1U2=n1二、填空题(共2小题,共18分)11.(10分)在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的试验中:(1)下列仪器中不须要的是。

(2)试验时,原线圈接在电源上,用多用电表测量副线圈的电压,下列操作正确的是。A.原线圈接直流电压,电表用直流电压挡B.原线圈接直流电压,电表用沟通电压挡C.原线圈接沟通电压,电表用沟通电压挡D.原线圈接沟通电压,电表用直流电压挡(3)若某次试验中用匝数n1=400、n2=800的变压器,测得的电压分别为U1=3.6V、U2=8.2V,据此可知(选填“n1”或“n2”)是原线圈匝数,电压比与匝数比不相等,可能的缘由是。

答案(1)AB(2)C(3)n2存在漏磁、线圈电阻大、铁芯发热等解析(1)在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系试验中,要用低压沟通电源和沟通电表,不须要干电池和条形磁体。(2)依据试验原理可知,原线圈应接沟通电压,用多用电表测量副线圈的电压,应选择沟通电压挡,选项C正确,A、B、D错误。(3)实际变压器是非志向变压器,存在漏磁、线圈电阻大、铁芯发热等因素造成的,因此原、副线圈电压比要大于匝数比,故n2是原线圈匝数。12.(8分)右图是自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图,转轴的一端装有一对随轴转动的磁极,另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的U形铁芯上,自行车车轮转动时,通过摩擦小轮带动磁极转动,使线圈中产生正弦式交变电流,给车头灯供电。已知自行车车轮半径r=35cm,摩擦小轮半径r0=1.00cm,线圈匝数n=800,线圈横截面积S=20cm2,总电阻R1=40Ω,旋转磁极的磁感应强度B=0.01T,车头灯电阻R2=10Ω。当车轮转动的角速度ω=8rad/s时,发电机磁极转动的角速度为rad/s;车头灯中电流的有效值为mA。

答案28064解析磁极与摩擦小轮转动的角速度相等,由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,故有ω0r0=ωr,则ω0=ωrr0=280rad/s。摩擦小轮带动磁极转动,线圈产生的感应电动势的最大值为Em=nBSω=4.48V,感应电动势的有效值E=22Em=3.2V,通过车头灯电流的有效值I=ER1+三、计算题(共4小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最终答案不能得分,有数值计算的题,答案中必需明确写出数值和单位)13.(9分)如图所示,志向变压器原线圈Ⅰ接到220V的沟通电源上,副线圈Ⅱ的匝数为30,与一标有“12V12W”字样的灯泡L连接,灯泡正常发光。副线圈Ⅲ的输出电压为110V,电流为0.4A。求:(1)副线圈Ⅲ的匝数;(2)原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流。答案(1)275(2)5500.25A解析(1)已知U2=12V,n2=30,U3=110V由U2U3=n2n3得(2)已知U1=220V,依据U1原线圈Ⅰ的匝数n1=U1U2n原线圈Ⅰ的输入功率P1=P2+P3=P2+I3U3=56W通过原线圈Ⅰ的电流I1=P1U1=14.(9分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数n=100。穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变更,如图所示,发电机内阻r=5.0Ω,外电路电阻R=95Ω。已知感应电动势的最大值Em=nωΦm,其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的沟通电流表(内阻不计)的读数。答案1.4A解析从题图像可以看出Φm=1.0×10-2WbT=3.14×10-2s已知Em=nωΦm又ω=2πIm=Em100×沟通电流表读数I=Im2=115.(12分)下图为远距离输电的示意图。已知某个小型发电机的输出功率为90kW,发电机的电压为250V,通过升压变压器上升电压后向远处输电,输电线总电阻为5Ω,在用户端用一降压变压器把电压降为220V,要求在输电线上损失的功率限制为2kW(即用户得到的功率为88kW),求:(1)降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流;(2)输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压;(3)两个变压器各自的匝数比。答案(1)400A20A(2)100V4500V(3)1∶1820∶1解析(1)由P=I4U4得降压变压器输出电流为I4=PU由P损=I22I2=P损(2)由欧姆定律可知输电导线上损失的电压为U损=I2r=20×5V=100V依据升压变压器功率守恒可得升压变压器输出电压U2=P出(3)由输电导线上两端电压的关系可知降压变压器原线圈两端的电压为U3=U2-U损=4500V-100V=4400V依据志向变压器原、副线圈电压与匝数的关系可知n116.(12分)某爱好小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π,磁场均沿半径方向。匝数为n的矩形线圈abcd的边长lab=lcd=l,lbc=lad=2l