2020高中物理 第五章 交變電流綜合檢測（B卷）（含解析）

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE19-學必求其心得，業(yè)必貴于專精第五章綜合檢測（B卷）對應學生用書P37本試卷分第Ⅰ卷（選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分110分，考試時間90分鐘。第Ⅰ卷（選擇題，共48分)一、選擇題（本題共12小題，每小題4分，共48分.1~8小題只有一個選項正確，9～12小題有多個選項正確，全部選對的得4分,選對但不全的得2分，有選錯的不得分）1。如圖所示電路中，A、B間接有交變電壓u＝311sin100πt(V），電路中接有“220V440W”的電暖寶、“220V220W”的抽油煙機、交流電壓表及保險絲.下列說法正確的是()A．交流電壓表的示數(shù)為311VB．電路要正常工作，保險絲的額定電流不能小于3eq\r（2)AC．電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍D．1min內抽油煙機消耗的電能為1。32×104J答案D解析由u＝311sin100πt(V）可知，交變電壓的有效值為220V，故交流電壓表的示數(shù)為220V，選項A錯誤;已知兩用電器的額定電壓和額定功率,根據(jù)并聯(lián)電路電流規(guī)律及P＝UI可知，I干＝eq\f(P暖，U暖)＋eq\f（P機，U機)＝eq\f（440，220)A＋eq\f(220,220）A＝3A,故保險絲的額定電流應不小于3A,選項B錯誤；因抽油煙機功率包括熱功率及機械功率，故電暖寶發(fā)熱功率大于抽油煙機發(fā)熱功率的2倍，選項C錯誤；根據(jù)W＝Pt可得1min內抽油煙機消耗的電能為1。32×104J，選項D正確.2．在下列所示的四幅圖中,a、b均為輸入端,接交流電源,c、d均為輸出端,則輸出電壓大于輸入電壓的電路是(）答案C解析A、B兩圖均為滑動變阻器，它們只涉及電壓的分配問題，不涉及變壓問題，A圖中，cd兩端電壓等于ab兩端電壓，故A錯誤；B圖中,cd兩端電壓小于ab兩端電壓，故B錯誤；C、D兩圖為變壓器,C圖是一個升壓變壓器，輸出電壓大于輸入電壓，D圖是一個降壓變壓器,輸出電壓小于輸入電壓.故C正確，D錯誤。3．輸電導線的電阻為R，輸送電功率為P.現(xiàn)分別用U1和U2兩種電壓來輸電，則兩次輸電線上損失的電功率之比為（)A．U1∶U2B．Ueq\o\al(2,1）∶Ueq\o\al（2，2)C．Ueq\o\al(2，2）∶Ueq\o\al（2，1）D．U2∶U1答案C解析輸送的電功率一定，由P＝UI知，I＝eq\f(P，U），則P損＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f(P，U）))2R，知輸電線上損失的電功率與輸電的電壓的平方成反比,故P損1∶P損2＝Ueq\o\al（2，2)∶Ueq\o\al(2，1)，故選C.4．如圖所示為模擬遠距離輸電電路圖，兩理想變壓器的線圈匝數(shù)n1＝n4<n2＝n3,A1、A2、A3為相同的理想交流電流表。當a、b端接入低壓交流電源時，則()A．A1、A3的示數(shù)不相等B．A1、A2、A3的示數(shù)相等C．A1的示數(shù)大于A2的示數(shù)D．A2的示數(shù)大于A3的示數(shù)答案C解析因為eq\f(I1,I2）＝eq\f（n2,n1）,而eq\f（I3，I4)＝eq\f(n4，n3)，又n1＝n4〈n2＝n3，故I1〉I2，I4>I3，即A1的示數(shù)大于A2的示數(shù)；A2的示數(shù)小于A3的示數(shù)；又I2＝I3,所以I1＝I4，即A1、A3的示數(shù)相等，C正確,A、B、D錯誤。5．如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,R1＝20Ω，R2＝30Ω，C為電容器。已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則（）A．交流電的頻率為0。02HzB．原線圈輸入電壓的最大值為200eq\r(2)VC．電阻R2的電功率約為6.67WD．通過R3的電流始終為零答案C解析由題圖乙知副線圈獲得的是交變電流，電容器C反復充放電,通過R3的電流不是始終為零，所以D錯誤；由題圖乙知T＝0。02s，f＝eq\f（1，T)＝50Hz，所以A錯誤;通過R1的電流最大值為1A,則R1兩端電壓最大值為20V，由U1＝eq\f（n1，n2)U2得,原線圈輸入電壓最大值為200V，B錯誤;又R2的電功率P＝eq\f(\f（20，\r(2））2,30）W≈6.67W，所以C正確。6．如圖所示，T為理想變壓器，A1、A2為理想交流電流表,R1、R2為定值電阻，R3為滑動變阻器，原線圈兩端接一交流電源,當滑動變阻器的滑動觸頭向下滑動時()A．A1的讀數(shù)變大，A2的讀數(shù)變大B．A1的讀數(shù)變大,A2的讀數(shù)變小C．A1的讀數(shù)變小，A2的讀數(shù)變大D．A1的讀數(shù)變小,A2的讀數(shù)變小答案A解析當滑動觸頭下移時，R3變小，負載電路中R總變小，負載電路中干路電流I＝eq\f（U，R總），副線圈兩端電壓U不變，I變大,U并＝U－UR1，則U并變小，通過R2的電流IR2變小，IA2＝I－IR2，則IA2變大,即A2的示數(shù)變大，由原、副線圈電流與匝數(shù)成反比，可知A1的示數(shù)變大。7．一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭，則（)A．副線圈輸出電壓的頻率為5HzB．副線圈輸出電壓的有效值為31VC．P向右移動時，原、副線圈的電流比減小D．P向右移動時，變壓器的輸出功率增大答案D解析變壓器副線圈電壓隨時間的變化規(guī)律也是正弦式波形圖象，副線圈電壓的頻率、周期與原線圈電壓的相同，頻率也為50Hz，故A錯誤.原、副線圈峰值電壓關系:eq\f(U1，U2)＝eq\f（n1，n2)，則U2＝31V，則副線圈電壓有效值U2有＝eq\f（U2，\r（2)）≈22V,故B錯誤。原、副線圈的輸入、輸出電功率相同，電壓比eq\f（U1,U2）＝eq\f(n1，n2），則eq\f（I1，I2)＝eq\f（n2，n1)，因此P向右移動原、副線圈電流比不變,故C錯誤。已知原線圈電壓變化規(guī)律，當P向右移動時，副線圈電壓有效值不變，滑動變阻器電阻減小，副線圈回路電流有效值將增大，變壓器輸出功率增大，D正確。8。如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1，R1＝20Ω，R2＝10Ω，C為電容器，原線圈所加電壓u＝220eq\r(2)sin100πt（V)，下列說法正確的是（)A．通過電阻R3的電流始終為零B．副線圈兩端交變電壓的頻率為100HzC．電阻R2的電功率為48.4WD．原、副線圈鐵芯中磁通量變化率之比為10∶1答案C解析交流電可以通過電容器，因此通過電阻R3的電流不始終為零，故A錯誤；T＝eq\f（2π,ω)＝0.02s，f＝eq\f(1，T）＝50Hz,變壓器原線圈和副線圈交變電壓頻率相同，故副線圈兩端交變電壓的頻率也是50Hz，B錯誤；原、副線圈電壓有效值之比eq\f(U1，U2）＝eq\f(n1,n2）,則副線圈的電壓有效值U2＝eq\f（1,10）×220V＝22V,所以P2＝eq\f(U\o\al（2,2),R2)＝48。4W,C正確；磁通量Φ＝BS，原、副線圈中B與S均時刻相等,因此磁通量變化率相等,應為1∶1，故D錯誤。9．理想自耦變壓器的原線圈接有如圖乙所示的正弦式交變電壓u，副線圈接有可調電阻R,觸頭P與線圈始終接觸良好，下列判斷正確的是（)A．交變電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝U0cos(100πt）VB．若僅將觸頭P向A端滑動，則電阻R消耗的電功率增大C．若僅使電阻R增大，則原線圈的輸入電功率增大D．若使電阻R增大的同時,將觸頭P向B端滑動，則通過A處的電流一定增大答案AB解析由圖乙可得交變電壓的周期為T＝0.02s，電壓最大值為U0，則電源的電壓u＝U0coseq\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f(2π,T）·t))＝U0cos(100πt)V，A正確；由eq\f(U1，U2）＝eq\f（n1,n2）,若僅將觸頭P向A端滑動，即n2增大，則副線圈的輸出電壓U2增大，電阻R消耗的電功率P＝eq\f（U\o\al（2，2），R)增大,B正確;若僅使電阻R增大，則輸出電壓U2一定，輸出電功率P＝eq\f(U\o\al（2，2），R)減小，原線圈的輸入電功率減小，C錯誤；若使電阻R增大的同時，將觸頭P向B端滑動，則輸出電壓U2減小,輸出和輸入的電功率減小，通過A處的電流I1＝eq\f(P,U1)一定減小，D錯誤.10。汽車消耗的主要燃料是柴油和汽油。柴油機是靠壓縮汽缸內的空氣點火的;而汽油機做功沖程開始時，汽缸中汽油和空氣的混合氣是靠火花塞點燃的.但是汽車蓄電池的電壓只有12V，不能在火花塞中產生火花，因此，要使用如圖所示的點火裝置,此裝置的核心是一個變壓器，該變壓器的原線圈通過開關連到蓄電池上，副線圈接到火花塞的兩端，開關由機械控制，做功沖程開始時，開關由閉合變?yōu)閿嚅_，從而在副線圈中產生10000V以上的電壓，這樣就能在火花塞中產生火花了。下列說法中正確的是（）A．柴油機的壓縮點火過程是通過做功使空氣的內能增加的B．汽油機點火裝置的開關始終閉合，副線圈的兩端也會有高壓C．接該變壓器的原線圈的電源必須是交流電源，否則就不能在副線圈中產生高壓D．汽油機的點火裝置中變壓器的副線圈匝數(shù)必須遠大于原線圈的匝數(shù)答案AD解析汽車柴油機壓縮汽缸內空氣，實際上是活塞對氣體做功使其內能增加，當溫度升高到一定溫度時，柴油著火燃燒.汽油機是借助于變壓器原線圈中斷電時產生變化的磁通量從而在副線圈中產生瞬時高壓10000V,而達到產生火花的目的,所以電源可以是直流，且副線圈匝數(shù)要遠大于原線圈匝數(shù)，故A、D正確。11.如圖所示,變頻交變電源的頻率可在20Hz到20kHz之間調節(jié)，在某一頻率時，L1、L2兩只燈泡的熾熱程度相同。則下列說法中正確的是（)A．如果將頻率增大,L1熾熱程度減弱、L2熾熱程度加強B．如果將頻率增大，L1熾熱程度加強、L2熾熱程度減弱C．如果將頻率減小,L1熾熱程度減弱、L2熾熱程度加強D．如果將頻率減小，L1熾熱程度加強、L2熾熱程度減弱答案BC解析某一頻率時，兩只燈泡熾熱程度相同，應有兩燈泡消耗的功率相同，頻率增大時，感抗增大，而容抗減小，故通過L1的電流增大，通過L2的電流減小，故B正確；同理可得C正確.12．如圖所示為一理想變壓器,其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連；P為滑動頭.現(xiàn)令P從均勻密繞的副線圈最底端開始，沿副線圈勻速上滑，直至白熾燈泡L兩端的電壓等于其額定電壓為止。用I1表示流過原線圈的電流，I2表示流過燈泡的電流，U2表示燈泡兩端的電壓，N2表示燈泡消耗的電功率(這里的電流、電壓均指有效值；電功率指平均值)。下列四個圖中，能夠正確反映相應物理量的變化趨勢的是(）答案BC解析副線圈是均勻密繞的且滑動頭勻速上滑,說明副線圈的匝數(shù)在均勻增大，由U2＝eq\f(n2，n1）U1＝eq\f(kt，n1)U1（k為單位時間內增加的匝數(shù)）知，燈泡兩端的電壓和時間成正比,C正確；隨著燈泡兩端電壓增大,燈泡消耗的電功率增大，變壓器的輸入功率也要增大，則I1也增大，A錯誤；燈泡兩端的電壓勻速增大，燈泡的溫度升高，電阻增大，流過燈泡的電流與時間不成正比關系，B正確；燈泡的功率N2＝eq\f（U\o\al（2,2）,R），當電壓和時間成正比時，且電阻隨電壓變化的關系不確定時，不能確定功率是否和時間成正比關系,D錯誤.第Ⅱ卷(非選擇題,共62分)二、填空題（本題共3小題,每小題6分，共18分)13．一電熱器接在電壓最大值為36V的正弦交流電壓兩端上時產生的熱功率為P，若接到某直流電壓兩端上時產生的熱功率為eq\f（P,2），忽略電阻隨溫度的變化，則所接直流電壓U＝________V。答案18解析設電熱器的電阻為R，接在交流電壓兩端時，有P＝eq\f（\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f(Um,\r(2)）))2,R）；接在直流電壓兩端時，有eq\f(P，2)＝eq\f(U2，R），聯(lián)立解得U＝18V.14．單匝線圈在勻強磁場中勻速轉動，n＝240r/min，當線圈平面與磁場方向平行時，線圈中的感應電動勢為2V。從線圈轉到中性面時開始計時,感應電動勢E隨時間t變化的關系式為E＝________V.經過eq\f(1,48）s時的電動勢是________V；若從線圈轉到與磁場平行的位置開始計時，經過eq\f（1,48)s時的電動勢是________V(已知轉軸垂直于磁場方向,并通過線圈平面）。答案2sin8πt11.73解析ω＝2πn＝2π×eq\f（240，60）rad/s＝8πrad/s。Em＝NBSω＝2V，則E＝2sin8πt(V).將t＝eq\f(1，48)s代入，得E＝1V。若從線圈轉到與磁場平行的位置開始計時，當t＝eq\f（1，48）s時，應代入E＝2cos8πt(V),得E≈1。73V。15．有一個教學用的可拆變壓器，如圖甲所示,它有兩個外觀基本相同的線圈A、B，線圈外部還可以繞線。（1)某同學用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應圖乙中的a、b位置，由此可推斷________（選填“A”或“B”）線圈的匝數(shù)較多。（2)如果把它看成理想變壓器,現(xiàn)要測定A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導線、一只多用電表和低壓交流電源，請簡要敘述實驗的步驟（寫出要測的物理量,并用字母表示)。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。A線圈的匝數(shù)為nA＝________。(用所測物理量符號表示)答案(1）A(2)見解析解析(1)由題圖乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值,由電阻定律可得A線圈的匝數(shù)多于B線圈的匝數(shù)。(2）①用長導線繞一個n匝線圈，作為副線圈替代A線圈;②把低壓交流電源接B線圈,測得線圈的輸出電壓為U；③用A線圈換下繞制的線圈測得A線圈的輸出電壓為UA。則nA＝eq\f(UA,U)·n。三、計算題（共44分。解答應寫出必要的文字說明、證明過程或演算步驟）16．(11分)如圖所示矩形線圈abcd放置在磁感應強度為B的有界勻強磁場中，磁場只分布在線圈bc邊的左側.線圈繞bc軸轉動,角速度為ω。將電阻R、理想交流電流表接在線圈上組成電路，且電路中其他電阻不計，已知ab＝l1，ad＝l2，求：（1）以abcda為電流正方向，從圖示位置開始計時，畫出線圈中電流隨時間變化的圖象;(2)從圖示位置轉過eq\f(1，4）周的時間內，電阻R上產生的熱量；（3)從圖示位置轉過eq\f(1，4）周的時間內,通過電阻R上的電荷量；（4)電流表的示數(shù)。答案(1）如圖所示（2)eq\f（πB2l\o\al(2,1)l\o\al(2，2)ω，4R)(3)eq\f（Bl1l2，R）（4）eq\f（Bl1l2ω,2R）解析(1）線圈開始時在中性面位置，根據(jù)楞次定律，及磁場邊界特點,線圈轉動0~eq\f（1,4)周時，電流正弦式變化且為正值，轉動eq\f（1,4）～eq\f（3，4)周時，無電流,轉動eq\f（3,4）～1周時，電流為正弦式變化且為負值，故線圈中電流隨時間變化規(guī)律如圖所示。(2）感應電動勢最大值Em＝Bl1l2ω,則Im＝eq\f（Bl1l2ω,R).前eq\f(1，4）周內，電流有效值I＝eq\f(Bl1l2ω,\r(2）R），Q＝I2R·eq\f(T,4)＝eq\f(πB2l\o\al(2，1）l\o\al（2,2）ω,4R)。（3)前eq\f(1，4）周內平均感應電動勢eq\x\to（E)＝eq\f（Bl1l2，\f（1，4）T）,平均電流eq\x\to（I）＝eq\f（\x\to(E)，R)＝eq\f(Bl1l2,\f(1,4)TR），通過R的電荷量q＝eq\x\to（I）·eq\f（1,4）T＝eq\f(Bl1l2，R)。（4）設此交變電流一個周期內的有效值為I′,則I′2RT＝eq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f（\r（2），2)Im)）2R·eq\f(T，2)，解得I′＝eq\f（1,2）Im＝eq\f（Bl1l2ω,2R）,故電路中交流電流表的示數(shù)為eq\f（Bl1l2ω,2R）。17．（11分）曾經流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機,圖甲為其結構示意圖.圖中N、S是一對固定的磁極，abcd為固定在轉軸上的矩形線圈，轉軸過bc的中點、與ab邊平行，它的一端有一半徑r0＝1。0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖乙所示。當車輪轉動時，因摩擦而帶動小輪轉動，從而使線圈在磁極間轉動。設線圈由n＝800匝的導線組成,每匝線圈圍成的面積S＝20cm2，磁極間的磁場可視為勻強磁場，磁感應強度B＝0。01T，自行車車輪的半徑R1＝35cm，小齒輪的半徑R2＝4。0cm，大齒輪的半徑R3＝10。0cm。現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉動，則發(fā)電機輸出電壓的有效值U＝3。2V時，大齒輪的角速度為多大？（假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動)答案約3。2rad/s解析當自行車車輪轉動時,通過摩擦小輪使發(fā)電機的線框在勻強磁場內轉動，線框中產生一正弦交流電動勢,其最大值Em＝nBSω0①式中ω0為線框轉動的角速度，即摩擦小輪轉動的角速度發(fā)電機兩端電壓的有效值U＝eq\f（\r(2)，2)Em②設自行車車輪轉動的角速度為ω，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動，則有R1ω＝r0ω0③小齒輪轉動的角速度與自行車車輪轉動的角速度相同，也為ω.設大齒輪轉動的角速度為ω1，則有R3ω1＝R2ω④由①②③④式可解得ω1＝eq\f（\r（2）U，BSn)·eq\f(R2r0,R3R1),代入數(shù)據(jù)得ω1≈3。2rad/s，即大齒輪的角速度約為3。2rad/s.18.（11分）如圖所示，變壓器原線圈輸入電壓為220V,副線圈輸出電壓為36V,兩只燈泡的額定電壓均為36V，L1額定功率