《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（B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（B卷） Word版含解析.pdf（13页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第五章 综合检测(B 卷) 对应学生用书 P37 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. 如图所示电路中，A、B 间接有交变电压 u311sin100t(V)，电路中接有“220 V 440 W”的电暖宝、“220 V 220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下 列说法正确的是( ) A交流电压表的示数为 311 V
2、B电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于 3 A2 C电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍 D1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104 J 答案 D 解析 由 u311sin100t(V)可知，交变电压的有效值为 220 V，故交流电压表 的示数为 220 V，选项 A 错误；已知两用电器的额定电压和额定功率，根据并联 电路电流规律及 PUI 可知，I干 A A3 A，故保险丝的 P暖 U暖 P机 U机 440 220 220 220 额定电流应不小于 3 A，选项 B 错误 ； 因抽油烟机功率包括热功率及机械功率，故 电暖宝发热功率大于抽油烟机发热功率的 2 倍，选项 C
3、错误；根据 WPt 可得 1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104 J，选项 D 正确。 2在下列所示的四幅图中，a、b 均为输入端，接交流电源，c、d 均为输出端， 则输出电压大于输入电压的电路是( ) 答案 C 解析 A、B 两图均为滑动变阻器，它们只涉及电压的分配问题，不涉及变压 问题，A 图中，cd 两端电压等于 ab 两端电压，故 A 错误；B 图中，cd 两端电压 小于 ab 两端电压，故 B 错误；C、D 两图为变压器，C 图是一个升压变压器，输 出电压大于输入电压， D 图是一个降压变压器， 输出电压小于输入电压。 故 C 正确， D 错误。 3 输电导线的电阻为 R
4、， 输送电功率为 P。 现分别用 U1和 U2两种电压来输电， 则两次输电线上损失的电功率之比为( ) AU1U2 BU U 2 12 2 CU U DU2U1 2 22 1 答案 C 解析 输送的电功率一定，由 PUI 知，I ，则 P损I2R 2R，知输电 P U( P U) 线上损失的电功率与输电的电压的平方成反比，故 P损 1P损 2U U ，故选 C。 2 22 1 4如图所示为模拟远距离输电电路图，两理想变压器的线圈匝数 n1n4I2，I4I3，即 A1的示数 I1 I2 n2 n1 I3 I4 n4 n3 大于 A2的示数；A2的示数小于 A3的示数；又 I2I3，所以 I1I4
5、，即 A1、A3的示 数相等，C 正确，A、B、D 错误。 5如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，R120 ，R230 ，C 为电容器。已知通过 R1的正弦交流电如图乙所示，则( ) A交流电的频率为 0.02 Hz B原线圈输入电压的最大值为 200 V2 C电阻 R2的电功率约为 6.67 W D通过 R3的电流始终为零 答案 C 解析 由题图乙知副线圈获得的是交变电流，电容器 C 反复充放电，通过 R3 的电流不是始终为零，所以 D 错误 ； 由题图乙知 T0.02 s，f 50 Hz，所以 A 1 T 错误 ； 通过 R1的电流最大值为 1 A， 则 R1两端电压最大值
6、为 20 V， 由 U1U2得， n1 n2 原线圈输入电压最大值为 200 V，B 错误；又 R2的电功率 P W6.67 W，所 20 2 2 30 以 C 正确。 6如图所示，T 为理想变压器，A1、A2为理想交流电流表，R1、R2为定值电 阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接一交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下 滑动时( ) AA1的读数变大，A2的读数变大 BA1的读数变大，A2的读数变小 CA1的读数变小，A2的读数变大 DA1的读数变小，A2的读数变小 答案 A 解析 当滑动触头下移时，R3变小，负载电路中 R总变小，负载电路中干路电 流 I，副线圈两端电压 U 不变，I 变大，
7、U并UUR1，则 U并变小，通过 R2 U R总 的电流 IR2变小，IA2IIR2，则 IA2变大，即 A2的示数变大，由原、副线圈电流 与匝数成反比，可知 A1的示数变大。 7一理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，原线圈输入电压的变化规律 如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P 为滑动变阻器的触头，则( ) A副线圈输出电压的频率为 5 Hz B副线圈输出电压的有效值为 31 V CP 向右移动时，原、副线圈的电流比减小 DP 向右移动时，变压器的输出功率增大 答案 D 解析 变压器副线圈电压随时间的变化规律也是正弦式波形图象，副线圈电 压的频率、周期与原线圈电压的相同，频率也为 5
8、0 Hz，故 A 错误。原、副线圈峰 值电压关系：，则 U231 V，则副线圈电压有效值 U2 有22 V，故 B U1 U2 n1 n2 U2 2 错误。原、副线圈的输入、输出电功率相同，电压比，则 ，因此 P 向 U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1 右移动原、副线圈电流比不变，故 C 错误。已知原线圈电压变化规律，当 P 向右 移动时，副线圈电压有效值不变，滑动变阻器电阻减小，副线圈回路电流有效值 将增大，变压器输出功率增大，D 正确。 8. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为 101，R120 ，R210 ，C 为电容器，原线圈所加电压 u220sin100t(V)，
9、下列说法正确的是( )2 A通过电阻 R3的电流始终为零 B副线圈两端交变电压的频率为 100 Hz C电阻 R2的电功率为 48.4 W D原、副线圈铁芯中磁通量变化率之比为 101 答案 C 解析 交流电可以通过电容器，因此通过电阻 R3的电流不始终为零，故 A 错 误；T0.02 s，f 50 Hz，变压器原线圈和副线圈交变电压频率相同，故 2 1 T 副线圈两端交变电压的频率也是 50 Hz，B 错误；原、副线圈电压有效值之比 U1 U2 ，则副线圈的电压有效值 U2220 V22 V，所以 P248.4 W，C 正确 ； n1 n2 1 10 U2 2 R2 磁通量 BS， 原、 副
10、线圈中B与S均时刻相等， 因此磁通量变化率相等， 应为 11， 故 D 错误。 9理想自耦变压器的原线圈接有如图乙所示的正弦式交变电压 u，副线圈接 有可调电阻 R，触头 P 与线圈始终接触良好，下列判断正确的是( ) A交变电压 u 随时间 t 变化的规律是 uU0cos(100t) V B若仅将触头 P 向 A 端滑动，则电阻 R 消耗的电功率增大 C若仅使电阻 R 增大，则原线圈的输入电功率增大 D若使电阻 R 增大的同时，将触头 P 向 B 端滑动，则通过 A 处的电流一定 增大 答案 AB 解析 由图乙可得交变电压的周期为 T0.02 s，电压最大值为 U0，则电源的 电压 uU0c
11、osU0cos(100t) V， A 正确 ； 由， 若仅将触头 P 向 A 端滑动， ( 2 T t) U1 U2 n1 n2 即 n2增大， 则副线圈的输出电压 U2增大， 电阻 R 消耗的电功率 P增大， B 正确 ； U2 2 R 若仅使电阻 R 增大，则输出电压 U2一定，输出电功率 P减小，原线圈的输入 U2 2 R 电功率减小，C 错误；若使电阻 R 增大的同时，将触头 P 向 B 端滑动，则输出电 压 U2减小，输出和输入的电功率减小，通过 A 处的电流 I1一定减小，D 错误。 P U1 10. 汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油。柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的； 而汽油机做功
12、冲程开始时，汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的。但是 汽车蓄电池的电压只有 12 V，不能在火花塞中产生火花，因此，要使用如图所示 的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连到蓄电 池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械控制，做功冲程开始时，开关由闭 合变为断开，从而在副线圈中产生 10000 V 以上的电压，这样就能在火花塞中产 生火花了。下列说法中正确的是( ) A柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的 B汽油机点火装置的开关始终闭合，副线圈的两端也会有高压 C接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源，否则就不能在副线圈中产生 高压 D汽油机的点火装置
13、中变压器的副线圈匝数必须远大于原线圈的匝数 答案 AD 解析 汽车柴油机压缩汽缸内空气，实际上是活塞对气体做功使其内能增加， 当温度升高到一定温度时，柴油着火燃烧。汽油机是借助于变压器原线圈中断电 时产生变化的磁通量从而在副线圈中产生瞬时高压 10000 V， 而达到产生火花的目 的，所以电源可以是直流，且副线圈匝数要远大于原线圈匝数，故 A、D 正确。 11. 如图所示， 变频交变电源的频率可在20 Hz到20 kHz之间调节， 在某一频率时， L1、L2两只灯泡的炽热程度相同。则下列说法中正确的是( ) A如果将频率增大，L1炽热程度减弱、L2炽热程度加强 B如果将频率增大，L1炽热程度加
14、强、L2炽热程度减弱 C如果将频率减小，L1炽热程度减弱、L2炽热程度加强 D如果将频率减小，L1炽热程度加强、L2炽热程度减弱 答案 BC 解析 某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，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 正确；同理可得 C 正确。 12 如图所示为一理想变压器， 其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连 ； P 为滑动头。现令 P 从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至 白炽灯泡 L 两端的电压等于其额定电压为止。用 I1表示流过原线圈的电流，I2表 示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端
15、的电压，N2表示灯泡消耗的电功率(这里的电 流、电压均指有效值；电功率指平均值)。下列四个图中，能够正确反映相应物理 量的变化趋势的是( ) 答案 BC 解析 副线圈是均匀密绕的且滑动头匀速上滑，说明副线圈的匝数在均匀增 大，由 U2U1U1(k 为单位时间内增加的匝数)知，灯泡两端的电压和时间成 n2 n1 kt n1 正比，C 正确 ； 随着灯泡两端电压增大，灯泡消耗的电功率增大，变压器的输入功 率也要增大，则 I1也增大，A 错误；灯泡两端的电压匀速增大，灯泡的温度升高， 电阻增大，流过灯泡的电流与时间不成正比关系，B 正确；灯泡的功率 N2， U2 2 R 当电压和时间成正比时，且电阻
16、随电压变化的关系不确定时，不能确定功率是否 和时间成正比关系，D 错误。 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) 13一电热器接在电压最大值为 36 V 的正弦交流电压两端上时产生的热功率 为 P，若接到某直流电压两端上时产生的热功率为 ，忽略电阻随温度的变化，则 P 2 所接直流电压 U_V。 答案 18 解析 设电热器的电阻为 R，接在交流电压两端时，有 P； 接在直流电 ( Um 2) 2 R 压两端时，有 ，联立解得 U18 V。 P 2 U2 R 14单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，n240 r/min，当线圈平面与磁场方向 平行
17、时， 线圈中的感应电动势为 2 V。 从线圈转到中性面时开始计时， 感应电动势 E 随时间 t 变化的关系式为 E_ V。经过 s 时的电动势是_ V； 若 1 48 从线圈转到与磁场平行的位置开始计时，经过 s 时的电动势是_ V(已知 1 48 转轴垂直于磁场方向，并通过线圈平面)。 答案 2sin8t 1 1.73 解析 2n2 rad/s8 rad/s。 EmNBS2 V， 则 E2sin8t(V)。 240 60 将 t s 代入，得 E1 V。若从线圈转到与磁场平行的位置开始计时，当 t 1 48 1 48 s 时，应代入 E2cos8t(V)，得 E1.73 V。 15有一个教学
18、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_(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。 (2)如果把它看成理想变压器，现要测定 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)。 _ _ _ _ _ _。 A 线圈的匝数为 nA_。(用所测物理量符号表示) 答案 (1)A (2)见解析 解析 (1)由题图乙可知 a 位置的阻值大于 b 位置的阻
19、值，由电阻定律可得 A 线圈的匝数多于 B 线圈的匝数。 (2)用长导线绕一个 n 匝线圈，作为副线圈替代 A 线圈；把低压交流电源 接 B 线圈，测得线圈的输出电压为 U；用 A 线圈换下绕制的线圈测得 A 线圈的 输出电压为 UA。则 nAn。 UA U 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) 如图所示矩形线圈 abcd 放置在磁感应强度为 B 的有界匀强磁场中，磁场只分 布在线圈 bc 边的左侧。线圈绕 bc 轴转动，角速度为 。将电阻 R、理想交流电流 表接在线圈上组成电路，且电路中其他电阻不计，已知 abl1，adl2，求： (1)
20、以 abcda 为电流正方向，从图示位置开始计时，画出线圈中电流随时间变 化的图象； (2)从图示位置转过 周的时间内，电阻 R 上产生的热量； 1 4 (3)从图示位置转过 周的时间内，通过电阻 R 上的电荷量； 1 4 (4)电流表的示数。 答案 (1)如图所示 (2) (3) (4) B2l2 1l2 2 4R Bl1l2 R Bl1l2 2R 解析 (1)线圈开始时在中性面位置，根据楞次定律，及磁场边界特点，线圈 转动 0 周时，电流正弦式变化且为正值，转动 周时，无电流，转动 1 周 1 4 1 4 3 4 3 4 时，电流为正弦式变化且为负值，故线圈中电流随时间变化规律如图所示。
21、(2)感应电动势最大值 EmBl1l2， 则 Im。 Bl1l2 R 前 周内，电流有效值 I， 1 4 Bl1l2 2R QI2R 。 T 4 B2l2 1l2 2 4R (3)前 周内平均感应电动势 ， 1 4 E Bl1l2 1 4T 平均电流 ，I E R Bl1l2 1 4TR 通过 R 的电荷量 q T。I 1 4 Bl1l2 R (4)设此交变电流一个周期内的有效值为 I，则 I2RT 2R ， ( 2 2 Im) T 2 解得 I Im，故电路中交流电流表的示数为。 1 2 Bl1l2 2R Bl1l2 2R 17 (11 分)曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，
22、 图甲为其 结构示意图。图中 N、S 是一对固定的磁极，abcd 为固定在转轴上的矩形线圈， 转轴过 bc 的中点、与 ab 边平行，它的一端有一半径 r01.0 cm 的摩擦小轮，小轮 与自行车车轮的边缘相接触， 如图乙所示。 当车轮转动时， 因摩擦而带动小轮转动， 从而使线圈在磁极间转动。 设线圈由 n800 匝的导线组成， 每匝线圈围成的面积 S 20 cm2，磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度 B0.01 T，自行车车轮的 半径 R135 cm，小齿轮的半径 R24.0 cm，大齿轮的半径 R310.0 cm。现从静 止开始使大齿轮加速转动，则发电机输出电压的有效值 U3.2 V
23、时，大齿轮的角 速度为多大？(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动) 答案 约 3.2 rad/s 解析 当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转 动，线框中产生一正弦交流电动势，其最大值 EmnBS0 式中 0为线框转动的角速度，即摩擦小轮转动的角速度 发电机两端电压的有效值 UEm 2 2 设自行车车轮转动的角速度为 ，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑 动，则有 R1r00 小齿轮转动的角速度与自行车车轮转动的角速度相同，也为 。设大齿轮转 动的角速度为 1，则有 R31R2 由式可解得 1， 2U BSn R2r0 R3R1 代入数据得 13.2 rad/s，即
24、大齿轮的角速度约为 3.2 rad/s。 18. (11 分)如图所示，变压器原线圈输入电压为 220 V，副线圈输出电压为 36 V， 两只灯泡的额定电压均为 36 V，L1额定功率为 12 W，L2额定功率为 6 W。试求： (1)该变压器的原、副线圈的匝数比； (2)两灯均工作时原线圈中的电流以及只有 L1工作时原线圈中的电流。 答案 (1)559 (2)0.082 A 0.055 A 解析 (1)由变压比公式，得 U1 U2 n1 n2 n1n222036559。 (2)两灯均工作时，由能量守恒得 P1P2U1I1，即 I10.082 A， P1P2 U1 126 W 220 V 只有
25、 L1灯工作时，由能量守恒得 P1U1I2， 解得 I20.055 A。 P1 U1 12 W 220 V 19(11 分)某小河水流量为 4 m3/s，水流下落的高度为 5 m。现在利用它来发 电，设所用发电机的总效率为 50%，g9.8 m/s2，求： (1)发电机的输出功率； (2)若输电导线的总电阻为 4 ， 输电导线上损失的电功率为发电机输出功率的 5%，则需用多大的电压输送电能？ (3)输电导线上的电压损失。 答案 (1)9.8104 W (2)2.8103 V (3)140 V 解析 (1)水由高处流下，重力势能转化为动能，推动水轮机做功，设水的流 量为 Q，则发电机的输入功率为 P1Qgh， W t mgh t Vgh t Qtgh t 所以输出功率为 P2P1Qgh50%1.010349.85 W9.8104 W。 (2)设输电电压为 U，输电线上的电流为 I，电阻为 R，损失的电功率为 P3。 由 P3I2R 得 I A35 A， P3 R 5%P2 R 5% 9.8 104 4 由 P2IU 得输电电压 U V2.8103 V。 P2 I 9.8 104 35 (3)输电导线上的电压损失为 UIR354 V140 V。