2012【优化方案】精品练：物理教科版选修3-2第2章章末综合检测

(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．根据交变电流瞬时表达式i＝5sin500t(A)可知，从开始计时起，第一次出现电流峰值所需要的时间是(　　)
A．2 ms　　　　　　　　　 B．1 ms
C．6.28 ms D．3.14 ms
解析：选D.法一：由已知条件有＝ω＝500 rad/s，则T＝2π/500.从中性面开始计时，第一次出现电流峰值需Δt＝T/4＝2π/500× s＝ s＝3.14×10－3s.
法二：由交流电瞬时值表达式，令i为最大值时有sin(ωt)＝1，即(500t)＝π/2，则
t＝π/1000＝3.14×10－3(s)．选D.
2．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动．穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图2－5甲所示，则以下说法中正确的是(　　)
图2－5
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，交变电流的电动势达到最大
D．该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的图像如图乙所示
解析：选B.学会解读图像是解题的关键．由图甲可知t＝0和t＝0.02 s时刻Φ值最大，线圈平面恰好处在中性面的位置，感应电动势应为零，故选项A、C错；e－t关系图像在t＝0.01 s和t＝0.03 s时刻切线的斜率最大，即Φ的变化率最大，交变电流的感应电动势达到最大值，故选项D错，B正确．
3. 如图2－6所示的电路图中，变压器是理想变压器，原线圈匝数n1＝600匝，装有0.5 A的保险丝，副线圈的匝数n2＝120匝．要使整个电路正常工作，当原线圈接在180 V的交流电源上时，则副线圈(　　)
图2－6
A．可接耐压值为36 V的电容器
B．可接“36 V　40 W”的安全灯两盏
C．可接电阻为14 Ω的电烙铁
D．可串联量程为3 A的电流表测量其电路的总电流
答案：B
4. 如图2－7所示，L1、L2为两个相同的灯泡，电键S接通恒定直流电源时，灯泡L1发光，L2不亮，后将S接在有效值和直流电压相同的交流电源上，这时(　　)
图2－7
A．L2比L1更亮些
B．L2比L1更暗些
C．L2仍然不亮
D．L2可能和L1一样亮
解析：选D.换接交流后，由于电阻R对电流的阻碍作用并不发生变化，所以L1变亮不会发生变化，而对于电容器来说，交流是能够通过的，所以换接交流后L2一定会亮，但亮度就不能确定了，这取决于C的容抗的大小．
5．关于电能输送的以下分析，正确的是(　　)
A．由公式P＝U2/R知，输电电压越高，输电线上功率损失越大
B．由公式P＝U2/R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少
C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电线上功率损失越大
D．由公式P＝UI知，输电线上的功率损失与电流成正比
解析：选C.输电线上损失的功率P损＝I2R线＝，公式中的U损指输电线上(即电阻R线)的分压，而不是输电电压，A、B两项错；公式P＝UI是电源提供的总电功率，而不是输电线上损失的电功率，D项错．
6．一交变电压的瞬时值u＝Umsin100πt(V)，当t＝1/600 s时，u＝5 V，则用交流电压表测电压时，电压表上看到的读数为(　　)
A．5 V B．5 V
C．10 V D．10 V
解析：选D.因电压表读数为有效值，将t＝ s和u＝5 V代入u＝Umsin100πt，可知Um＝10，故有效值为＝10 V．选项D正确．
7．在观察正弦规律变化的电压图线时，将“扫描范围”旋钮置于第一挡(10 Hz～100 Hz)，把“衰减”旋钮置于“”挡，再调节“扫描微调”旋钮，屏上便出现完整的正弦曲线，如图2－8所示．则下列关于同步极性选择的说法正确的是(　　)
图2－8
A．图甲是同步开关置于“－”的结果
B．图甲是同步开关置于“＋”的结果
C．图乙是同步开关置于“－”的结果
D．图乙是同步开关置于“＋”的结果
解析：选BC.根据示波器的使用可知，若同步极性选择开关置于“＋”位置，正弦曲线从正半周开始；置于“－”位置，正弦曲线从负半周开始，故选B、C.
8. 如图2－9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，A1、A2两只灯泡的炽热程度相同．则下列说法中正确的是(　　)
图2－9
A．如果将频率增大，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强
B．如果将频率增大，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱
C．如果将频率减小，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强
D．如果将频率减小，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱
解析：选BC.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A1的电流增大，通过A2的电流减小，故B项正确；同理可得C项正确，故选B、C.
9．如图2－10所示的电路中要使电流表读数变大，可采用的方法有(　　)
图2－10
A．将R上的滑片向上移动 B．将R上的滑片向下移动
C．将开关S由1掷向2 D．将开关S由1掷向3
解析：选BC.在输入电压和原、副线圈匝数比()一定的情况下，输出电压U2是一定的，当R减小时，由I2＝可知电流表读数变大，故应将R上的滑片向下移动，选项B正确．在输入电压U1一定的条件下，减小原、副线圈匝数比，则输出电压U2(U2＝U1)增大，故I2＝增大，开关S应掷向2，选项C正确．
10．如图2－11所示，在远距离输电过程中，若保持原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是(　　)
图2－11
A．升高U1会减小输电电流I2
B．升高U1会增大线路的功率损耗
C．升高U1会增大线路的电压损耗
D．升高U1会提高电能的利用率
解析：选AD.提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2＝I1，所以I2将减小，故A对，线路功率损耗P损＝IR，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故B、C错误，因线路损耗功率减小，因此利用率将升高．
11．钳形电流表的外形和结构如图2－12甲所示．图甲中电流表的读数为1.2 A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则(　　)
图2－12
A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 A
B．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为0.4 A
C．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为3.6 A
D．这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图乙的读数为3.6 A
解析：选C.钳形电流表的工作原理是电磁感应，所以它只能测定交变电流，根据变压器的原理，I1n1＝I0n0，其中n1指钳形电流表内部线圈的匝数，n0指待测电流导线的匝数，I0指外接电流．当在图乙中用同一电缆线绕了n0′＝3匝，则n0′＝3n0，则满足I2n1＝I0n0′，解得I2＝3I1＝3.6 A.
12．(2011年高考福建卷)图2－13甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常开光．下列说法正确的是(　　)
图2－13
A．输入电压u的表达式u＝20sin(50πt)V
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
解析：选D.由题图Um＝20 V，T＝0.02 s，则ω＝＝100π rad/s，输入电压u＝20 sin(100πt)V，故A错；由变压器的变压规律知：＝，故U2＝＝ V＝4 V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4 V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出＝，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝＝ W，D正确．
二、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(6分) 某一交流电的电压波形如图2－14所示，求这一交流电的电压的有效值U.
图2－14
解析：假设让一恒定电流和如题图所示的交流分别通过同一电阻，交流电在一个周期内产生的热量为
Q1＝2(·＋·)＝·＋·.
恒定电流在一个周期内产生的热量
Q2＝·T
由交流电有效值的定义Q1＝Q2，即
·＋·＝·T.
解得U＝2 V.
答案：2 V
14．(8分)如图2－15所示，理想变压器原线圈Ⅰ接到220 V的交流电源上，副线圈Ⅱ的匝数为30，与一标有“12 V　12 W”的灯泡连接，灯泡正常发光．副线圈Ⅲ输出电压为110 V，电流为0.4 A．求：
图2－15
(1)副线圈Ⅲ的匝数；
(2)原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流．
解析：(1)根据已知，U2＝12 V，n2＝30；U3＝110 V.
由于＝，得n3＝n2＝275匝．
(2)由U1＝220 V，根据＝，得n1＝n2＝550匝；
由P1＝P2＋P3＝P2＋I3U3＝56 W，得I1＝≈0.25 A.
答案：(1)275匝　(2)550匝　0.25 A
15. (12分)(2011年广东省华南师大附中检测)如图2－16所示，在匀强磁场中有一个内阻r＝3 Ω、面积S＝0.02 m2的半圆形导线框可绕OO′轴旋转．已知匀强磁场的磁感应强度B＝T.若线框以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V、12 W”的小灯泡供电，则：
图2－16
(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式？
(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？
(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？
解析：(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值
Em＝BSω＝×0.02×100π V＝10 V
因线圈转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式
e＝Emcos ωt＝10cos 100πt V.
(2)线圈转过90°过程中，产生的平均电动势
＝＝
流过的电荷量q＝ ·T＝，
灯泡电阻R＝＝ Ω＝3 Ω
故q＝＝ C＝ C，
与线框转动的快慢无关．
(3)线圈产生的电动势的有效值E＝＝10 V，
灯泡两端电压U＝R＝5 V
因U<6 V，故灯泡不能正常发光，
其实际功率P＝＝ W＝ W.
答案：(1)e＝10cos100πt V　(2) C　无关
(3)不能　 W
16．(14分)(2011年黄冈高二检测)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、风能、煤等燃烧的化学能……)转化为电能．为了合理的利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方．但是，用电的地方往往很远．因此，需要高压输送线路把电能输送到远方．如果某发电站将U＝6000 V的电压直接地加在高压输电线的输入端，向远方供电，且输送的电功率为P＝800 kW.则此时安装在高压输送线路的输入端和终端的电能表一昼夜读数就相差ΔE＝9600 kW·h(1 kW·h＝1 度电)．求：
(1)该输电线路的电阻为多少？
(2)此种情况下，高压线路的输电效率和终端电压．
(3)若要使此高压输电线路的输电效率为98%，则在发电站处应安装一个变压比(n1∶n2)是多少的变压器？
(4)若输电效率仍为98%，用户所需电压为220 V，则应在用户处安装一个变压比(n3∶n4)是多少的变压器？
解析：(1)由ΔE＝9600 kW·h可知
ΔP＝＝400 kW，由P＝UI可知ΔP＝ΔUI，
且I＝＝ A，则ΔU＝＝3000 V.
由ΔP＝得R线＝22.5 Ω.
(2)P有＝P－ΔP＝400 kW
输电效率η＝×100%＝50%
终端电压U1＝U－ΔU，则U1＝3000 V.
(3)损失功率为总功率的2%
则P损＝P×2%＝16 kW
＝＝，则＝＝.
(4)由P损＝得U损＝600 V
由＝得U2＝U＝30000 V
则降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－U损＝29400 V
则＝＝.
答案：(1)22.5 Ω　(2)50%　3000 V　(3)1∶5　(4)1470∶11