2017高中物理第5章交变电流学业质量标准检测新人教版选修3-2.doc

第5章 交变电流本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40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16小题只有一个选项符合题目要求，第710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(北京市朝阳区20142015学年高二下学期期末)如图甲至丁是交流电发电过程的示意图，图中只示意了一匝线圈，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷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线圈沿逆时针方向以角速度匀速转动，线圈的面积为S，磁场可视为水平向右的匀强磁场，磁感应强度为B，电路的总电阻为R、以下说法中正确的是(B)A由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向为ABCDAB由丙转到丁的过程中，线圈中的电流方向为ABCDAC转到丙位置时，穿过线圈的磁通量为零D转动一圈的过程中，线圈产生的电能为解析：A由甲转到乙的过程中，穿过线圈的磁通量变小，根据楞次定律，可以判断电流方向为ADCBA；故A错误；B当线圈由丙转到丁的过程中，通过线圈的磁通量变小，根据楞次定律，可以判断电流方向为ABCDA；故B正确；C丙位置时，线圈处于中性面上，此时磁通量最大，故C错误；D转动一圈过程中，线圈中产生的能量QT×，故D错误。2(山东枣庄市滕州二中20152016学年高二下学期质检)通过一阻值R100的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s。电阻两端电压的有效值为(B)A12VB4VC15VD8V解析：由有效值的定义可得IRt1IRt2T，代入数据得(0.1)2R×0.8(0.2)2×R×0.2×1，解得U4V，故选B。3如图所示，MN和PQ为两光滑的电阻不计的水平金属导轨，N、Q接理想变压器，理想变压器的输出端接电阻元件R、电容元件C，导轨上垂直放置一金属棒ab。今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法中不正确的是(IR、IC均为有效值)(A)A若ab棒匀速运动，则IR0，IC0B若ab棒匀速运动，则IR0，IC0C若ab棒在某一中心位置两侧做往复运动，则IR0，IC0D若ab棒做匀加速运动，则IR0，IC0解析：ab匀速切割时产生恒定电动势，原线圈中有稳恒电流，故副线圈电流为零，选项A错，选项B正确；若ab棒在某一中心位置两侧做往复运动，原线圈中产生周期性变化的电流，副线圈产生电磁感应现象，副线圈电流不为零。电容器进行充放电，故选项C正确；当ab匀加速运动时，产生的电动势均匀增加，原线圈中电流均匀增加，产生的磁场均匀增强，副线圈中产生稳定的感应电动势，副线圈两端电压不变，因而电容器不会充放电。故选项D也正确。本题选不正确的故选A。4(山东潍坊市20152016学年高三模拟)如图是电子技术中常用的电路。a、b是电路的输入端，其中输入的高频电流用“”表示，低频电流用“”表示，直流电流用“”表示。关于负载电阻R中通过的电流，有以下说法，其中正确的是(D)A甲图中R通过的是直流电流B乙图中R通过的是高频电流C丙图中R通过的是低频电流D丁图中R通过的是低频电流解析：题图甲中，电容器隔直流，R通过低频电流；题图乙中，电容器可以和高频交流电形成通路，R中通过低频电流；题图丙中，电容器电容C很大，容抗较小，可以通过低频电流，则R中通过直流电流；题图丁中，电感器自感系数L很大，f越高，感抗越大，阻碍高频电流通过，R中通过少量低频电流，故选项D正确。5一输入电压为220V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏。为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(B)A1 100,360B1 100,180C2 200,180D2 200,360解析：对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得n11 100，变压器烧坏前，同理n2180，故B正确。6(重庆一中20152016学年高二下学期检测)如图甲所示，匝数n1n212的理想变压器原线圈与水平放置的间距l1m的光滑金属导轨相连，导轨电阻不计，处于竖直向下、磁感应强度为B1T的匀强磁场中，副线圈接阻值R2的电阻，与导轨接触良好的电阻r1、质量m0.02kg的导体棒在外力F的作用下运动，其速度随时间按图乙所示(正弦图线)规律变化，则(D)A电压表的示数为3VB电路中的电流方向每秒钟改变5次C电阻R实际消耗的功率为0.125WD在00.05s的时间内外力F做功0.48J解析：金属棒切割磁感线产生的电动势eBLv3sin10tV，其有效值E3V，电路中电流方向每秒改变10次，故选项B错误；对原线圈回路有：EI1rU1，对副线圈回路有：U2I2R，又，由以上各式得U11V，故A错误；电阻实际消耗的功率PI2U22W，C错误；在t0.05s内，电热QIrtIRt0.3J，由能量守恒得WFmvQ0.48J，故D正确。7.如图所示，为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压。某变电所将电压u011 000sin100tV的交流电降为220V供居民小区用电，则变电所变压器(AB)A原、副线圈匝数比为50 1B副线圈中电流的频率是50HzC原线圈的导线比副线圈的要粗D输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和解析：u011 000sin100tV中的11 000指的是电压的峰值，有效值为11 000V，则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比，即50 1，A正确；由100可得频率为50Hz，变压器不改变电流的频率，因此，副线圈的频率也是50Hz，B正确；电流与匝数成反比，即原线圈的电流比副线圈电流要小，因此，副线圈的导线要比原线圈粗，C错误；居民小区各个用电器都是并联的，它们的电流总和等于副线圈中的电流，故D错误。8.如图所示，N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是(CD)A图示位置电流表的示数为0BR两端电压的有效值UNBSC一个周期内通过R的电荷量q2NBS/RD交流电流表的示数INBS解析：电流表显示的是线路电流的有效值，图示位置电流不为0，选项A错误；由于接有二极管，二极管D具有单向导电性，由有效值的定义得()2RT/2·T，EmNBS，解得R两端电压的有效值UNBS/2，交流电流表的示数INBS，选项B错误，D正确；一个周期内通过R的电荷量q2NBS/R，选项C正确。9下图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1n4<n2n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL>2R，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时(CD)AA1、A2两表的示数相同BL1、L2两灯泡的亮度相同CR1消耗的功率小于R3消耗的功率DR2两端的电压小于R4两端的电压解析：高压远距离输电的目的是使输送线路上损失的能量更少，因此必须使A1中的电流比A2中的电流小，即I1<I2；R1和R3消耗的功率分别为P1IR1，P3IR3，R1R3R，所以P1<P3；R2、R4两端电压分别是：U2I1R2I1R，U4I2R4I2R，所以U2<U4，因此选项A、B错误，C、D正确。10(青岛市20142015学年高二下学期三校联考)可调理想变压器原线圈与一台小型发电机相连，副线圈与灯泡L、可调电阻R、平行板电容器C连成如图所示的电路。当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光。要使灯泡变亮，可以采取的方法有(AD)A增大发动机的转速B将滑片P向下滑动C将可调电阻R减小D减小电容器极板间的距离解析：要使灯泡变亮，应使副线圈两端电压增大，由EmNBS知，当增大发动机的转速时，交流电源的电压增大，根据理想变压器工作原理可知，副线圈两端电压也增大，灯泡变亮，故A正确；当滑片P向下滑动时，副线圈匝数减少，根据理想变压器工作原理可知，副线圈两端电压减小，灯泡变暗，故B错误；将可调电阻R减小，副线圈两端电压不变，通过灯泡的电流不变，灯泡亮度不变，故C错误；当减小平行板电容器极板间的距离时，平行板电容器的电容增大，减小了容抗，通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故D正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)11(6分)(河北石家庄一中20152016学年高二上学期期末)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图a所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。(1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用，则被拨动后靠近螺线管的过程中，通过放大器的电流方向为向下(以图象为准，填“向上”或“向下”)。(2)若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图b所示，则对应感应电流的变化为D。解析：(1)当金属弦靠近螺线管时，螺线管内磁场增强，由楞次定律可知通过放大器的电流方向向下。(2)由“t”图线可知，在t、时刻，磁通量的变化率为零，线圈内感应电流为零；在t0、t0、2t0时刻磁通量的变化率最大，线圈内感应电流最大，故选D。12(8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。(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A线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)。(2)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)。用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈。把低压电源接B线圈，测得线圈的输出电压U。用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈输出电压UA。A线圈的匝数为nAn。(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)见答案三、论述·计算题(共4小题，46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)(北京大学附中河南分校20152016学年高二上学期期中)如图所示，一小型发电机内有n100匝矩形线圈，线圈面积S0.10m2，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在B0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度100rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，发电机线圈两端与R100的电阻构成闭合回路。求：(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；(3)线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热。(计算结果保留二位有效数字)答案：(1)3.1×102V(2)1.0×102C(3)4.8×103J解析：(1)当线圈与磁感线平行时，线圈中感应电动势有最大值，则为EmnBS3.1×102V(2)设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角所用时间为t，线圈中的平均感应电动势n通过电阻R的平均电流在t时间内通过电阻横截面的电荷量Qt1.0×102C，(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值UEm经过t10s电流通过电阻产生的焦耳热Q热t解得Q热4.8×103J。14(11分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10，导线上损耗的电功率为16kW，该村的用电电压是220V。(1)输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为80kW，则该村还可以接“220V40W”的电灯多少盏？答案：(1)11023011(2)2 600解析：(1)因为P损IR线所以I240AI1400A则U3U2I2R线(500×1040×10)V4 600V则(2)据降压变压器输入功率等于输出功率有P3P4184kW灯可以消耗的功率是P灯104kW所以还可装灯n104 000/402 600盏。15(12分)(河南大学附中高二期末)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S0.05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度BT。如果用此发电机带动两个标有“220V 11kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如下图。求：(1)发电机的输出电压为多少？(2)变压器原副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？答案：(1)1 100V(2)51(3)20A解析：(1)根据EmNBS1 100V得输出电压的有效值为U11 100V(2)根据得(3)根据P入P出2.2×104W再根据P入U1I1，解得I120A16(13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1，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1，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。答案：(1)e10sin10t(V)(2)v2m/s(3)t1.0s解析：(1)线圈转动过程中电动势的最大值为EmNB1SNB1S·2n100××0.01×2×5V10V则从线圈处于中性面开始计时的电动势瞬时值表达式为eEmsint10sin10t(V)(2)电动机的电流I1A电动机的输出功率P出IUI2r又P出F·v而棒产生的感应电流I稳定时棒处于平衡状态，故有：FmgsinB2IL由以上各式代入数值，解得棒的稳定速度v2m/s(v3m/s舍去)(3)由能量守恒定律得P出tmghmv2Q其中hxsin1.6sin30°0.80(m)解得t1.0s