2024高中物理第二章交变电流章末质量评估含解析粤教版选修3-2

PAGE9-章末质量评估(二)(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本大题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1.一电阻接在10V直流电源上，电热功率为P；当它接到电压u＝10sinωt(V)上时功率为()A．0.25P B．0.5PC．P D．2P解析：电阻接在10V直流电源上，电热功率为P，则P＝eq\f(102,R)；当它接到电压u＝10sinωt(V)上时功率为P′＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10,\r(2))))\s\up12(2),R)＝eq\f(102,2R)＝0.5P，故B正确．答案：B2.一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的改变状况如图所示．已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定()A．t1时刻穿过线框的磁通量为BL2B．t2时刻穿过线框的磁通量为零C．t3时刻穿过线框的磁通量改变率为零D．线框转动的角速度为eq\f(Em,BL2)解析：t1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，A错误；t2时刻，穿过线框的磁通量最大为Φm＝BL2，B错误；t3时刻，感应电动势最大，则磁通量改变率也最大，C错误；交变电流的最大值为Em＝BL2ω，则ω＝eq\f(Em,BL2)，D正确．答案：D3．如图所示为某小型沟通发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S＝0.03m2，共有10匝，线圈总电阻为r＝1Ω，线圈处于磁感应强度大小为eq\f(2\r(2),π)T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R＝9Ω的连接．在外力作用下线圈以10πrad/s绕轴OO′匀速转动时，下列说法中正确的是()A．电阻R的发热功率是3.6WB．沟通电流表的示数是0.6AC．用该沟通发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔肯定为0.02sD．假如将电阻R换成标有“6V3W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作解析：感应电动势最大值：Em＝nBωS＝10×eq\f(2\r(2),π)×10π×0.03V＝6eq\r(2)V，电动势有效值：E＝eq\f(Em,\r(2))＝6V；电路中的电流：I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(6,9＋1)A＝0.6A，则沟通电流表的示数是0.6A，选项B正确；电阻R的发热功率是PR＝I2R＝3.24W，选项A错误；沟通电的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,10π)s＝0.2s，则用该沟通发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔肯定为0.2s，选项C错误；假如将电阻R换成标有“6V3W”字样的小灯泡，灯泡的电阻RL＝eq\f(U2,P)＝eq\f(36,3)Ω＝12Ω，灯泡两端的电压UL＝eq\f(E,RL＋r)RL＝eq\f(6,12＋1)×12V＝5.54V，故小灯泡不能正常工作，选项D错误．答案：B4．在电阻两端并联二极管如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为志向二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A、B间加一正弦交变电流u＝20eq\r(2)sin100πt(V)，则加在R2上的电压有效值为()A．10V B．20VC．15V D．5eq\r(10)V解析：电压值取正值时，即在前半个周期内，二极管电阻为零，R2上的电压等于输入电压值，电压值取负值时，即在后半周期内，二极管电阻无穷大可看作断路，R2上的电压等于输入电压值的一半，据此可设加在R2的电压有效值为U，依据电流的热效应，在一个周期内满意eq\f(U2,R)T＝eq\f(202,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(102,R)·eq\f(T,2)，可求出U＝5eq\r(10)V．故选项D正确．答案：D5.如图所示为某交变电流随时间改变的图象，此交变电流有效值是()A．3eq\r(2)A B．5AC.eq\r(17)A D．2eq\r(5)A解析：将交变电流与直流电流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则依据有效值的定义，有(eq\f(4\r(2),\r(2)))2R·eq\f(T,2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3\r(2)))eq\s\up12(2)R·eq\f(T,2)＝I2RT，解得I＝eq\r(17)A.答案：C6．如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时()A．灯LA中无电流通过，不行能变亮B．灯LA中有电流通过，方向由a到bC．灯LB渐渐熄灭，c点电势高于d点电势D．灯LB渐渐熄灭，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LA将被短路，电容器放电，灯LA中电流方向为由b到a，A、B错误；由于在L中产生自感电动势，在线圈L、灯LB和电键形成回路，使得灯LB渐渐熄灭，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：D7．如图，利用志向变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时()A．输电线上损耗的功率减小B．电压表V1的示数减小，电流表A1增大C．电压表V2的示数增大，电流表A2减小D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小解析：当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2读数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A错误；电流表A1增大，因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级线圈电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级线圈电压减小，降压变压器次级线圈电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例eq\f(P－P损,P)＝1－eq\f(I2R,U1I)＝1－eq\f(ΔU,U1)，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U1不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故D正确．答案：D8．如图所示，有一矩形线圈绕OO′轴在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，通过滑环接一志向变压器．线路中接有电压表和电流表，不计矩形线圈和导线的电阻．滑动接头P可以上下移动，副线圈上接有可调电阻R.下列推断正确的是()A．当P位置不动、R增大时，电压表的示数增大B．当P位置不动、R增大时，电压表的示数减小C．当P位置向上移动、R不变时，电流表的示数增大D．当P位置向上移动、R不变时，电流表的示数减小解析：因不计矩形线圈和导线的电阻，电压表的示数即电动势的有效值，电动势不变，电压表示数不变，故选项A、B错误；依据志向变压器变压规律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，副线圈输出电压U2＝eq\f(n2,n1)U1，因n1减小，U2会增大，由输出功率等于输入功率P2＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)＝P1＝U1I1知，电流表示数I1会增大，故选项C正确，选项D错误．答案：C二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)9．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交变电流的图象，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交变电流的图象如图线b所示.以下关于这两个正弦交变电流的说法正确的是()A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交变电流a的瞬时值为u＝10sin5πt(V)D．交变电流b电压的最大值为eq\f(20,3)V解析：由题图可知，t＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，所以A错误；由图象可知TA∶TB＝2∶3，故nA∶nB＝3∶2，所以B正确；由图象可知，沟通电a的最大值为10V，角速度为ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.4)rad/s＝5πrad/s，所以沟通电a的瞬时值为u＝10sin5πt(V)，所以C正确；沟通电最大值Um＝nBSω，故Uma∶Umb＝3∶2，故Umb＝eq\f(2,3)Uma＝eq\f(20,3)V，D正确．答案：BCD10．如图所示，变频交变电源的频率可在20Hz到20kHz之间调整，在某一频率时，L1、L2两只灯泡的炙热程度相同，则下列说法中正确的是()A．假如将频率增大，L1炙热程度减弱、L2炙热程度加强B．假如将频率增大，L1炙热程度加强、L2炙热程度减弱C．假如将频率减小，L1炙热程度减弱、L2炙热程度加强D．假如将频率减小，L1炙热程度加强、L2炙热程度减弱解析：某一频率时，两个灯泡炙热程度相同，应有两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过L1的电流增大，通过L2的电流减小，故B项正确，同理可得C项正确．答案：BC11．如图甲所示的电路中，志向变压器原、副线圈匝数比为10∶1，Ⓐ均为志向电表，R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、L是志向线圈、D是灯泡．原线圈接入如图乙所示的正弦沟通电，下列说法正确的是()A．沟通电的频率为50HzB．电压表的示数为22eq\r(2)VC．当光照增加时，Ⓐ的示数变小D．若用一根导线来代替线圈L，则灯D变亮解析：因沟通电的周期是0.02s，所以频率为f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，故A正确；原线圈接入电压的最大值是220eq\r(2)V，所以原线圈接入电压的有效值是U1＝220V，依据志向变压器变压比：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，代入数据解得副线圈的电压为：U2＝22V，故B错误；有光照增加时，R阻值随光强增大而减小，依据P＝eq\f(U2,R总)，得副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，所以电流表Ⓐ的示数变大，故C错误；用导线代替线圈，对电流的阻碍减小，所以D变亮，故D正确．答案：AD12．如图甲所示为一交变电压随时间改变的图象，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律改变．若将此交变电流连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为100Ω，则()A．志向电压表读数为100VB．志向电流表读数为0.75AC．电阻R消耗的电功率为56WD．电阻R在100秒内产生的热量为5625J解析：依据电流的热效应，一个周期内产生的热量Q＝eq\f(U2,R)T＝eq\f(1002,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(50,\r(2))))\s\up12(2),R)·eq\f(T,2)，解得U＝75V，A错误；电流表读数I＝eq\f(U,R)＝0.75A，B正确；电阻R消耗的电功率P＝I2R＝56.25W，C错误；在100秒内产生的热量Q＝Pt＝5625J，D正确．答案：BD三、非选择题(本题共3小题，共52分．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必需明确写出数值和单位)13．(16分)发电机转子是匝数n＝100，边长L＝20cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，围着垂直磁场方向的轴以ω＝100πrad/s的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时起先计时．线圈的电阻r＝1Ω，外电路电阻R＝99Ω.(1)写出交变电流瞬时值表达式；(2)求外电阻上消耗的功率；(3)从计时起先，线圈转过eq\f(π,3)过程中，通过外电阻的电荷量是多少？解析：(1)电动势的最大值：Em＝nBωL2＝628V，依据闭合电路欧姆定律得Im＝eq\f(Em,R＋r)＝6.28A，故交变电流瞬时值表达式为：i＝6.28sin100πt(A)．(2)电流的有效值I＝eq\f(1,\r(2))Im，由P＝I2R得外电阻上的消耗功率：P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,\r(2))Im))eq\s\up12(2)R≈1.95×103W.(3)从计时起先到线圈转过eq\f(π,3)过程中，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，得＝neq\f(Φm－Φmcos60°,Δt)＝n·eq\f(BL2,2Δt)，故平均电流＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)＝eq\f(nBL2,2（R＋r）·Δt)，通过外电阻的电荷量q＝·Δt＝eq\f(nBL2,2（R＋r）)＝1×10－2C.答案：(1)i＝6.28sin100πt(A)(2)1.95×103W(3)1×10－2C14．(18分)如图所示，志向变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2V.(1)原线圈n1等于多少？(2)当开关S断开时，表A2的示数I2＝5A，则表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时，表A1的示数I1′等于多少？解析：(1)设伏特表所接线圈输出端电压为U3，得eq\f(U1,U3)＝eq\f(n1,n3)，得n1＝eq\f(3300,2)×1＝1650.(2)由U1I1＝U2I2，得I1＝eq\f(U2I2,U1)＝eq\f(220×5,3300)A≈0.33A.(3)当S闭合时，I′2＝2I2＝10A，U1I′1＝U2I′2，I′1＝eq\f(U2I′2,U1)＝eq\f(220×10,3300)A≈0.67A.答案：(1)1650(2)0.33A(3)0.67A15．(18分)一台小型发电机的最大输出功率为100kW，输出电压恒为500V，用电阻率为1.8×10－8Ω·m，横截面积为10－5m2的输电线向4×103m远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不得超过发电机总功率的4%.(1)所用的志向升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)假如用户用电器的额定电压为220V，那么所用的志向降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器削减时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220V？若用电器电路中电流为100A，求此时用电器两端的电压数值．解析：(1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r＝ρeq\f(2l,S)＝1