2018版高中物理新人教版选修3-2第5章交变电流章末检测
文档属性
| 名称 | 2018版高中物理新人教版选修3-2第5章交变电流章末检测 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 154.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-06-28 19:11:55 | ||
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文档简介
第五章 交变电流
章末检测
一、选择题(本题共10个小题，每小题7分，共70分.1～6题为单项选择题，7～10题为多项选择题)
1．下列说法正确的是( )
A．正弦式交变电流在一个周期内电流方向改变两次
B．交变电流的有效值与最大值的比值总是
C．因为有效值表示交变电流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同
D．若正弦式交变电流的最大值是10 A，则它的最小值是－10 A
解析：对正弦式交变电流来说，线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面，故A正确；对于正弦式交变电流有效值与最大值的比值总是，对其他的交变电流不一定有这样的关系，B错；交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同，C错；交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，交变电流的最小值为零，D错．
答案：A
2．(烟台高二检测)一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大
D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
解析：t1、t3时刻通过线圈的磁通量Φ最大，磁通量变化率＝0，此时感应电动势、感应电流为零，线圈中感应电流方向改变，A错误、B正确；t2、t4时刻线圈中磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，C、D错误．
答案：B
3．(广州高二检测)如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )
A．线圈绕P1转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流
B．线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势
C．线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同，都是a→b→c→d
D．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力
解析：线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关，选项A正确、B错误；绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等，从上向下看，线圈逆时针旋转，电流的方向应为a→d→c→b，选项C错误；电流相等，cd受到的安培力也相等，选项D错误．
答案：A
4．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为( )
A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A
C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A
解析：根据理想变压器电压比关系＝，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U2＝380 V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即p入＝P出＝U1I1，解得I1＝ A≈9.1 A，选项B正确；选项A、C、D错误．
答案：B
5．(甘肃高二联考)图中B为理想变压器，接在交变电压有效值保持不变的电源上．指示灯L1和L2完全相同(其阻值均恒定不变)，R是一个定值电阻，电压表、电流表都为理想电表．开始时开关S是闭合的，当S断开后，下列说法正确的是( )
A．电流表A2的示数变大
B．电压表的示数变大
C．电流表A1的示数变小
D．灯L1的亮度变暗
解析：变压器输出电压由输入电压和匝数比决定，S断开后输入电压和匝数比不变，所以电压表的示数不变；但负载电阻变大，则输出电流变小，A2的示数变小；输出、输入功率变小，则A1的示数变小；因R上电压变小，则L1上电压变大，亮度变亮．故只有C对．
答案：C
6．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则( )
A．变压器输入功率约为3.9 W
B．输出电压的最大值是110 V
C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin(100πt＋) A
解析：由题图可知通过负载的电流最大值为Im＝0.05 A，周期T＝0.02 s，故电流的函数表达式i＝Imsint＝0.05sin100πt(A)，D错误；理想变压器匝数比等于电压比，即n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，C错误；输出电压U2＝110 V，其最大值U2m＝U2＝110 V，B错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P＝I2U2＝×110 W＝3.9 W，A正确．
答案：A
7．小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有( )
A．最大值是50 V
B．频率是100 Hz
C．有效值是25 V
D．周期是0.02 s
解析：从中性面开始计时，交变电动势的表达式为e＝Emsinωt，因e＝50sin100πt(V)，所以最大值Em＝50 V，A错误．由ω＝2πf＝100π Hz得f＝50 Hz，B错误．有效值E＝＝25 V，C正确．T＝＝0.02 s，D项正确．
答案：CD
8．在远距离输电电路中，输电导线的总电阻为R，升压变压器输出的电压为U1，输出功率为P，用户降压变压器得到的电压为U2，则下面表示导线上的功率损失正确的式子是( )
A. B.2R
C. D.－
解析：升压变压器的输出电压为U1，降压变压器的输入电压为U2，则输电线上的电压损失ΔU＝U1－U2，输电线上损失的功率P损＝ΔUI＝(U1－U2)I或P损＝＝.因为输电线上的电流为I，则输电线上损失的功率P损＝I2R＝2R.故B、C正确，A、D错误．
答案：BC
9．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断( )
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→D时刻线圈转过的角度为π
D．若从O→D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
解析：从图中可知，在O、B、D时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大，B项错误；在A、C时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零，A项错误；从A到D时刻，线圈旋转周，转过的角度为π，C项正确；如果从O到D时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈运动50个周期，经过中性面100次，交变电流的方向改变100次，D项正确．
答案：CD
10.
如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开．当S接通时，以下说法中正确的是( )
A．副线圈两端M、N的输出电压减小
B．输电线等效电阻R两端的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈中的电流增大
解析：由于输入电压不变，所以S接通时，理想变压器副线圈两端M、N的输出电压不变．并联灯泡L2后，副线圈所在回路的总电阻变小，由欧姆定律知，通过R的电流增大，R两端的电压UR＝IR增大．副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率得I1U1＝I2U2，故原线圈输入电流I1也增大．UMN不变，UR增大，所以UL1减小，通过灯L1的电流减小．
答案：BCD
二、非选择题(本题2个小题，共30分)
11.
如图所示，交流发电机电动势的有效值E＝30 V，内阻不计，它通过一个R＝6 Ω的指示灯连接降压变压器．变压器输出端并联96只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V，0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：
(1)指示灯上的电压；
(2)发电机的输出功率．
解析：(1)彩色小灯泡额定电流IL＝＝ A＝ A
次级线圈总电流I2＝96IL＝4 A
变压器输入功率等于输出功率，有I1U1＝I2U2＝24 W
变压器原线圈电路中，由闭合电路欧姆定律可得E＝U1＋I1R＝＋6I1，又E＝30 V，解得I1＝1 A(I1＝4 A应舍去，据题意知是降压变压器，应I1所以指示灯上的电压U＝I1R＝6 V
(2)发电机输出功率P＝I1E＝30 W
答案：(1)6 V (2)30 W
12．如图所示是交流发电机模型示意图，n＝100匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.48 m2.线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100π rad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连，升压变压器的原、副线圈匝数比为2∶5，理想降压变压器副线圈接入一只“12 V 30 Ω”的灯泡，且灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计．
(1)将图示时刻记为t＝0，指出此刻线圈中的电流方向，并写出该正弦交流电的瞬时表达式；
(2)求降压变压器的原、副线圈匝数比；
(3)求灯泡正常发光时，电流表的读数．
解析：(1)利用右手定则判断得到，电流方向为DCBAD
该正弦交流电的瞬时表达式为e＝nBSωsin(ωt＋φ0)
代入相关数据得e＝480sin(100πt＋) V.
(2)发电机的电动势有效值是480 V，升压变压器的原、副线圈匝数比为2∶5
由＝，得升压变压器副线圈的电压U2＝1 200 V
由于灯泡正常发光，则通过降压变压器电压降为12 V
＝
线路电阻不计，U2＝U3
得＝.
(3)灯泡正常发光时，P＝4.8 W
利用理想变压器功率不变原理得发电机输出功率P＝4.8 W
P＝U1I1，解得电流表的读数，I1＝0.01 A.
答案：(1)e＝480sin(100πt＋) V
(2)100∶1 (3)0.01 A
章末检测
一、选择题(本题共10个小题，每小题7分，共70分.1～6题为单项选择题，7～10题为多项选择题)
1．下列说法正确的是( )
A．正弦式交变电流在一个周期内电流方向改变两次
B．交变电流的有效值与最大值的比值总是
C．因为有效值表示交变电流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同
D．若正弦式交变电流的最大值是10 A，则它的最小值是－10 A
解析：对正弦式交变电流来说，线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面，故A正确；对于正弦式交变电流有效值与最大值的比值总是，对其他的交变电流不一定有这样的关系，B错；交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同，C错；交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，交变电流的最小值为零，D错．
答案：A
2．(烟台高二检测)一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大
D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
解析：t1、t3时刻通过线圈的磁通量Φ最大，磁通量变化率＝0，此时感应电动势、感应电流为零，线圈中感应电流方向改变，A错误、B正确；t2、t4时刻线圈中磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，C、D错误．
答案：B
3．(广州高二检测)如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )
A．线圈绕P1转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流
B．线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势
C．线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同，都是a→b→c→d
D．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力
解析：线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关，选项A正确、B错误；绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等，从上向下看，线圈逆时针旋转，电流的方向应为a→d→c→b，选项C错误；电流相等，cd受到的安培力也相等，选项D错误．
答案：A
4．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为( )
A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A
C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A
解析：根据理想变压器电压比关系＝，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U2＝380 V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即p入＝P出＝U1I1，解得I1＝ A≈9.1 A，选项B正确；选项A、C、D错误．
答案：B
5．(甘肃高二联考)图中B为理想变压器，接在交变电压有效值保持不变的电源上．指示灯L1和L2完全相同(其阻值均恒定不变)，R是一个定值电阻，电压表、电流表都为理想电表．开始时开关S是闭合的，当S断开后，下列说法正确的是( )
A．电流表A2的示数变大
B．电压表的示数变大
C．电流表A1的示数变小
D．灯L1的亮度变暗
解析：变压器输出电压由输入电压和匝数比决定，S断开后输入电压和匝数比不变，所以电压表的示数不变；但负载电阻变大，则输出电流变小，A2的示数变小；输出、输入功率变小，则A1的示数变小；因R上电压变小，则L1上电压变大，亮度变亮．故只有C对．
答案：C
6．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则( )
A．变压器输入功率约为3.9 W
B．输出电压的最大值是110 V
C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin(100πt＋) A
解析：由题图可知通过负载的电流最大值为Im＝0.05 A，周期T＝0.02 s，故电流的函数表达式i＝Imsint＝0.05sin100πt(A)，D错误；理想变压器匝数比等于电压比，即n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，C错误；输出电压U2＝110 V，其最大值U2m＝U2＝110 V，B错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P＝I2U2＝×110 W＝3.9 W，A正确．
答案：A
7．小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有( )
A．最大值是50 V
B．频率是100 Hz
C．有效值是25 V
D．周期是0.02 s
解析：从中性面开始计时，交变电动势的表达式为e＝Emsinωt，因e＝50sin100πt(V)，所以最大值Em＝50 V，A错误．由ω＝2πf＝100π Hz得f＝50 Hz，B错误．有效值E＝＝25 V，C正确．T＝＝0.02 s，D项正确．
答案：CD
8．在远距离输电电路中，输电导线的总电阻为R，升压变压器输出的电压为U1，输出功率为P，用户降压变压器得到的电压为U2，则下面表示导线上的功率损失正确的式子是( )
A. B.2R
C. D.－
解析：升压变压器的输出电压为U1，降压变压器的输入电压为U2，则输电线上的电压损失ΔU＝U1－U2，输电线上损失的功率P损＝ΔUI＝(U1－U2)I或P损＝＝.因为输电线上的电流为I，则输电线上损失的功率P损＝I2R＝2R.故B、C正确，A、D错误．
答案：BC
9．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断( )
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→D时刻线圈转过的角度为π
D．若从O→D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
解析：从图中可知，在O、B、D时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大，B项错误；在A、C时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零，A项错误；从A到D时刻，线圈旋转周，转过的角度为π，C项正确；如果从O到D时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈运动50个周期，经过中性面100次，交变电流的方向改变100次，D项正确．
答案：CD
10.
如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开．当S接通时，以下说法中正确的是( )
A．副线圈两端M、N的输出电压减小
B．输电线等效电阻R两端的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈中的电流增大
解析：由于输入电压不变，所以S接通时，理想变压器副线圈两端M、N的输出电压不变．并联灯泡L2后，副线圈所在回路的总电阻变小，由欧姆定律知，通过R的电流增大，R两端的电压UR＝IR增大．副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率得I1U1＝I2U2，故原线圈输入电流I1也增大．UMN不变，UR增大，所以UL1减小，通过灯L1的电流减小．
答案：BCD
二、非选择题(本题2个小题，共30分)
11.
如图所示，交流发电机电动势的有效值E＝30 V，内阻不计，它通过一个R＝6 Ω的指示灯连接降压变压器．变压器输出端并联96只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V，0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：
(1)指示灯上的电压；
(2)发电机的输出功率．
解析：(1)彩色小灯泡额定电流IL＝＝ A＝ A
次级线圈总电流I2＝96IL＝4 A
变压器输入功率等于输出功率，有I1U1＝I2U2＝24 W
变压器原线圈电路中，由闭合电路欧姆定律可得E＝U1＋I1R＝＋6I1，又E＝30 V，解得I1＝1 A(I1＝4 A应舍去，据题意知是降压变压器，应I1
(2)发电机输出功率P＝I1E＝30 W
答案：(1)6 V (2)30 W
12．如图所示是交流发电机模型示意图，n＝100匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.48 m2.线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100π rad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连，升压变压器的原、副线圈匝数比为2∶5，理想降压变压器副线圈接入一只“12 V 30 Ω”的灯泡，且灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计．
(1)将图示时刻记为t＝0，指出此刻线圈中的电流方向，并写出该正弦交流电的瞬时表达式；
(2)求降压变压器的原、副线圈匝数比；
(3)求灯泡正常发光时，电流表的读数．
解析：(1)利用右手定则判断得到，电流方向为DCBAD
该正弦交流电的瞬时表达式为e＝nBSωsin(ωt＋φ0)
代入相关数据得e＝480sin(100πt＋) V.
(2)发电机的电动势有效值是480 V，升压变压器的原、副线圈匝数比为2∶5
由＝，得升压变压器副线圈的电压U2＝1 200 V
由于灯泡正常发光，则通过降压变压器电压降为12 V
＝
线路电阻不计，U2＝U3
得＝.
(3)灯泡正常发光时，P＝4.8 W
利用理想变压器功率不变原理得发电机输出功率P＝4.8 W
P＝U1I1，解得电流表的读数，I1＝0.01 A.
答案：(1)e＝480sin(100πt＋) V
(2)100∶1 (3)0.01 A