《2019-2020学年高中物理人教版选修3-2同步作业与测评：第五章 交变电流 综合检测（A卷） Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理人教版选修3-2同步作业与测评：第五章 交变电流 综合检测（A卷） Word版含解析.pdf（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第五章 综合检测(A 卷) 对应学生用书 P33 本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分， 满分 110 分，考试时间 90 分钟。 第卷 (选择题，共 48 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。18 小题只有一个选项 正确，912 小题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有 选错的不得分) 1一个阻值为 2 的线圈在匀强磁场中转动，产生的电动势为 e10 2 sin20t(V)，当该线圈与一阻值为 8 的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是 ( ) At0 时，线圈平面位于中性面 Bt0 时，穿过线圈的磁通量为 0 C电阻的热
2、功率为 16 W D用电压表测路端电压时读数为 11.3 V 答案 A 解析 由产生的电动势的表达式可知，t0 时，电动势为零，线圈平面位于 中性面，磁通量最大，故 A 正确，B 错误；电动势的有效值 E10 V，电阻两端 的电压 UR8 V，D 错误；由 P得 P8 W，C 错误。 E Rr U2 R 2一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示，已 知发电机线圈内阻为 5.0 ，现外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图乙所示，则下 列说法正确的是( ) A该交流电的周期为 0.01 s B电路中的电压表的示数为 220 V C电动势的瞬时值表达式为 e220sin(100
3、t) V2 D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 20 J 答案 C 解析 由甲图可知该交流电的周期 T0.02 s，故 A 错误；由甲图可知交流电 的电动势的最大值为 Em220 V， 故有效值 E220 V， 电压表示数 UE2 R Rr 209 V，故 B 错误；角速度 100 rad/s，故该交流电的电动势的瞬时值表达 2 T 式为 e220sin(100t) V， 故 C 正确 ； 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 Q2 t1 J24.2 J，故 D 错误。 EU2 r 112 5 3如图所示为一电流随时间变化的 it 图象，该电流的有效值为( ) A. B. C.Im D.Im
4、Im 2 Im 3 2 2 3 2 答案 C 解析 研究一个周期，根据有效值的定义得 I2RTI R ，IIm，C 正确。 2 m T 2 2 2 4如图所示，图甲中两导轨不平行，而图乙中两导轨平行，其余条件都相同， 金属棒 MN 都在导轨上向右匀速平动(速度较大)，在金属棒平动的过程中，将观察 到(导轨及导体棒电阻不计)( ) AL1和 L2都发光，只是亮度不同 BL1和 L2都不发光 CL2发光，L1不发光 DL1发光，L2不发光 答案 D 解析 金属棒 MN 向右匀速平动时切割磁感线，在闭合回路中产生感应电流， 但题图甲中金属棒接入电路中的长度逐渐增加，题图乙中不变，因此，在题图甲 铁芯
5、中产生变化的磁通量，副线圈中产生感应电流，L1发光；题图乙铁芯中产生 恒定不变的磁通量，副线圈中无感应电流，L2不发光，故 D 正确。 5如图所示，动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电流)。产生 的电信号一般都不是直接送给扩音机， 而是经过一只变压器(视为理想变压器)之后 再送给扩音机放大，变压器的作用是为了减少电信号沿导线传输过程中的电能损 失，关于话筒内的这只变压器，下列判断正确的是 ( ) A一定是降压变压器，因为 PI2R，降压后电流减小，导线上损失的电能减 少 B一定是降压变压器，因为 P，降压后电压降低，导线上损失的电能减 U2 R 少 C一定是升压变压器，因为 I ，升
6、压后，电流增大，使到达扩音机的信 U R 号加强 D一定是升压变压器，因为 PUI，升压后，电流减小，导线上损失的电能 减少 答案 D 解析 根据题述变压器的作用是为了减少电信号沿导线传输过程中的电能损 失，话筒内的这只变压器，一定是升压变压器，因为 PUI，升压后，电流减小， 导线上损失的电能减少，D 正确。 6 如图甲所示电路中， A1、 A2、 A3为相同的电流表， C 为电容器， 电阻 R1、 R2、 R3 的阻值相同，线圈 L 的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化 如图乙所示，则在 t1t2时间内( ) A电流表 A1的示数比 A2的小 B电流表 A2的示数比 A3的
7、小 C电流表 A1和 A2的示数相同 D电流表的示数都不为零 答案 C 解析 理想变压器原线圈中的磁感应强度随时间均匀增加，穿过副线圈的磁 通量也将随时间均匀增加，副线圈中产生恒定的感应电动势，副线圈中的电流为 恒定电流，电感线圈对恒定电流无阻碍作用，因而电流表 A1、A2的示数相同，C 正确，A 错误；恒定电流不能通过电容器，因而电流表 A3的示数为零，B、D 项 错误。 7. 如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为 n，原线圈接正弦交流电 压 U，输出端接有一个理想交流电流表和一个电动机。电动机线圈电阻为 R，当输 入端接通电源后，电流表读数为 I，电动机带动一重物匀速上升，下列判
8、断正确的 是( ) A原线圈中的电流为 nI B变压器的输入功率为UI n C电动机输出的总功率为 I2R D电动机两端电压为 IR 答案 B 解析 电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为 ，故 A 错误；原线圈 I n 的输入功率则为U ， 故B正确 ； 电动机上的热功率为I2R， 电动机消耗功率为U ，两 I n I n 端电压为 ，故 C、D 错误。 U n 8如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变 化的图象，则( ) A用户用电器上交流电的频率是 100 Hz B发电机输出交流电的电压有效值是 500 V C输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
9、D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 D 解析 变压器不改变交流电的频率， 由图乙可知此交流电的频率为 50 Hz， 故 A 错误；由图乙可知发电机输出交流电的电压最大值为 500 V，那么有效值为 250 V，故 B 错误；输电线上的电流还受用户电流大小的影响，故 C 错误；当用户2 用电器的总电阻增大时，降压变压器的副线圈电流减小，导致输电线上电流减小， 输电线上损失的功率 PI2R线，故输电线上损失的功率减小，故 D 正确。 9我国“西电东送”采用高压输电，继三峡至常州 500 kV 直流输电工程后， 又实现了三峡至广东的 500 kV 直流输电工程。采用高压直流输
10、电有利于不同发电 机为同一电网供电和不同电网的互联。关于高压直流输电，下列说法正确的是 ( ) A高压输电可以减小输电电流，从而减少输电导线的能量损失 B恒定的直流输电可以有效消除交流高压输电中感抗和容抗的影响 C可以加快输电的速度 D为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压 答案 AB 解析 在功率一定时，采用高压输电，根据 PUI，可以减小电流，从而减少 输电导线的能量损失， A 正确 ； 交流电由于感抗和容抗的作用， 会使电能损耗很大， 而利用直流输电可以有效消除感抗和容抗的影响，B 正确 ； 两种输电方式都不能改 变输电的速度，C 错误；变压器只能改变交变电流的电压，D
11、错误。 10 一个探究性学习小组利用示波器， 绘制出了一个原、 副线圈匝数比为 21 的理想变压器的副线圈两端输出电压 u 随时间 t 变化的图象，如图所示(图线为正 弦曲线)。则下列说法正确的是( ) A该变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为 u20sin100t(V) B接在副线圈两端的交流电压表的示数为 7.1 V C该变压器原线圈输入频率为 50 Hz D接在副线圈两端阻值为 20 的白炽灯，消耗的功率为 2.5 W 答案 BD 解析 由图象知，输出电压的峰值为 10 V，周期为 0.04 s，由电压与匝数比关 系知， 输入电压峰值为 20 V， 交变电压的频率为 f 25 Hz， 角
12、频率 50 1 T 2 T rad/s，输入电压的瞬时值表达式为 u20sin50t(V)，A、C 错误；输出电压的有效 值为 U25 V7.1 V，B 正确；电灯的功率为 P2.5 W，D 正确。 U2m 2 2 U2 2 R 11如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是 U，用 等效总电阻是 r 的两条输电线输电， 输电线路中的电流是 I1， 其末端间的电压为 U1。 在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是 I2。则( ) A用户端的电压为I 1U1 I2 B输电线上的电压降为 I1r C理想变压器的输入功率为 I r 2 1 D输电线路上损失的电功率为 I1
13、U 答案 AB 解析 根据理想变压器输入端与输出端的电功率相同， 可得 I1U1I2U2， 解得 ： U2，故 A 正确；根据欧姆定律可得：输电线上的电压降为 I1r，故 B 正确； U1I1 I2 理想变压器的输入功率为 U1I1，故 C 错误；输电线路上损失的电功率为 I r，故 D 2 1 错误。 12. 如右图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加 上如下图所示的交变电压后，能使电子有可能做往返运动的是( ) 答案 ABC 解析 对 A 图象可知，电子先做加速度减小的加速运动， T 时刻速度最大， 1 4 由 T 到 T 做加速度增加的减速运动， T 时刻速度
14、为零。从 T 到 T 电子反向做 1 4 1 2 1 2 1 2 3 4 加速度减小的加速运动， T时刻速度最大， 由 T到T做加速度增大的减速运动， T 3 4 3 4 时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动。同样的分析方法可得 B、C 也 正确。而 D 图象对应的电压使电子做的是单方向的直线运动。 第卷 (非选择题，共 62 分) 二、填空题(本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分) 13. 一个面积为 S 的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动，磁场方向 与轴垂直。线圈中感应电动势 e 与时间 t 的关系如图所示。则磁感应强度 B _。在 t时刻，线圈平面与磁感线的夹
15、角等于_。 T 12 答案 EmaxT 2S 6 解析 线圈在磁场中匀速旋转时产生的感应电动势的最大值为：EmaxBS， 则磁感应强度 B， Emax S EmaxT 2S 因为题图乙中计时的起点为线圈平面与磁感线平行的位置， 所以在t时刻， T 12 线圈平面与磁感线的夹角即为线圈平面经过 t转过的角度，其大小为： T 12 t 。 2 T T 12 6 14. 如图所示，电表均为理想的交流电表，保险丝 P 的熔断电流为 2 A，电容器 C 的击穿电压为 300 V。若在 a、b 间加正弦交变电压，并适当地调节 R 接入电路中 的阻值，使 P 恰好不被熔断，C 恰好不被击穿，则电流表的读数为
16、_A，电 压表的读数为_V。 答案 2 212.1 解析 电阻 R0和 R 串联接入交流电路中，通过保险丝的电流与通过电流表的 电流相等；电容器与电阻 R 并联，故电容器两端的电压与 R 两端的电压相同。电 压表的读数是电阻 R 两端电压的有效值，而电容器的击穿电压是加在电容器两端 的交变电压的最大值，故电流表的读数为 2 A，电压表的读数为 V212.1 V。 300 2 15. 如图所示，理想变压器原线圈与 10 V 的交流电源相连，副线圈并联两个小灯 泡 a 和 b，小灯泡 a 的额定功率为 0.3 W，正常发光时电阻为 30 ，已知两灯泡均 正常发光， 流过原线圈的电流为 0.09 A
17、， 可计算出原、 副线圈的匝数比为_， 流过灯泡 b 的电流为_。 答案 103 0.2 A 解析 副线圈电压 U2Ua3 VPaRa ，UbUa3 V n1 n2 U1 U2 10 3 由能量守恒定律得：U1I1PaUbIb代入数据得： Ib0.2 A。 三、计算题(共 44 分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤) 16(11 分)如图甲所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小 灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的 匝数 n100 匝，总电阻 r1.0 ，所围成矩形的面积 S0.040 m2，小灯泡的电 阻 R9.0 ，磁感应强度随时
18、间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电 动势瞬时值的表达式为 enBmScost，其中 Bm为磁感应强度的最大值，T 为磁 2 T 2 T 场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求： (1)线圈中产生感应电动势的最大值； (2)小灯泡消耗的电功率； (3)在磁感应强度变化的 0 时间内，通过小灯泡的电荷量。 T 4 答案 (1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0103 C 解析 (1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期 T3.14102 s， 所以 EmnBmS8.0 V。 2nBmS T (2)电流的最大值 Im0.80 A， Em Rr 有效值 I A， Im 2 2
19、2 5 小灯泡消耗的电功率 PI2R2.88 W。 (3)在 0 时间内，电动势的平均值 ， T 4 E nSB t 平均电流 ，I E Rr nSB Rrt 流过灯泡的电荷量 Q t4.0103 C。I nSB Rr 17. (12 分)如图所示，将单匝正方形线圈 ABCD 的一半放入匀强磁场中，磁场的 磁感应强度 B1 T，让它以磁场边界 OO为轴以角速度 100 rad/s 匀速转动， 在 AB、 CD 边的中点用电枢将电流输送给小灯泡， 线圈边长 L0.2 m， 总电阻 r4 ，灯泡电阻 R2 ，不计 P、Q 接触电阻及导线电阻，求： (1)理想电压表的读数； (2)从图示位置开始，在
20、线圈转动 90的过程中灯泡上产生的热量是多少？ (3)从图示位置开始，在线圈转动 180的过程中，通过灯丝的电荷量是多少？ 答案 (1)0.47 V (2)1.7103 J (3)6.7103 C 解析 (1)因电压表的读数为有效值，电源电动势的有效值 E Em 2 BS 2 V BL2 2 2 2 由电路结构可知 UVE V0.47 V。 R rR 2 42 2 (2)灯泡产生的热量为 QL 1.7103 J。 U2 V R T 4 U2 V R 2 4 (3)平均电流 I E Rr tRr 通过灯泡的电荷量 q t6.7103 C。I Rr 2BL 2 2 Rr 18(10 分)小型水力发
21、电站的发电机输出功率为 24.5 kW，输出电压为 350 V， 输电线总电阻为 4 ，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的 5%，需在发电 机处设升压变压器，用户所需电压为 220 V，所以在用户处需安装降压变压器。输 电电路图如图所示，求： (1)输电线上的电流； (2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比； (3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比。 答案 (1)17.5 A (2)14 (3)13322 解析 (1)输电线上功率损失： P5%P15%24.5 kW1225 W， 又因为 PI R线，所以输电线上的电流为： 2 2 I2 A17.5 A。 P R线 1225 4 (2)升压变
22、压器原线圈上的电流 I170 A， P1 U1 24.5 kW 350 V 升压变压器原、副线圈的匝数之比为 n1n2I2I117.57014。 (3)输电线上电压损失：UI2R线U2U3， 降压变压器输入电压：U3U2UU1I2R线(435017.54) n2 n1 V1330 V， 降压变压器原、副线圈的匝数之比为 n3n4U3U用133022013322。 19(11 分)水力发电具有防洪、防旱、减少污染等多项功能，是功在当代，利 在千秋的大事， 现在水力发电已经成为我国的重要能源之一。 某河流水流量 Q40 m3/s， 现欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为 1000 kW 的发电机，
23、采用高压输电， 高压输电线的总电阻为 5 ，损耗占总功率的 5%。 (1)设发电机输出电压为 500 V， 则所用理想升压变压器原、 副线圈匝数比应是 多大？ (2)若所用发电机总效率为 50%，则拦河坝要建多高？(水的密度 1.0103 kg/m3，重力加速度 g 取 10 m/s2) 答案 (1) (2)5 m 1 20 解析 (1)根据输电线上的功率损耗等于输电线电阻的热功率可得0.05PI R， 2 2 解得升压变压器副线圈的电流 I2100 A 又 PU1I1，解得原线圈的电流 I12000 A 根据升压变压器匝数和电流的关系得 。 n1 n2 I2 I1 1 20 (2)时间 t 内通过发电机的水流体积 VQt， 又 mV 由能量关系可得 P，解得 h5 m。 50%mgh t