人教版高中物理新教材同步講義選修第二冊 第3章　章末檢測試卷(三)（含解析）

章末檢測試卷(三)(滿分：100分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)1．某小型發(fā)電機產生的感應電動勢為e＝50·sin(100πt)V．對此電動勢，下列表述正確的是()A．最大值是50eq\r(2)V B．頻率是100HzC．有效值是25V D．周期是0.02s答案D解析從線圈位于中性面開始計時，感應電動勢的表達式為e＝Emsinωt，因為e＝50sin(100πt)V，所以最大值是Em＝50V，A錯誤；由ω＝2πf＝100πrad/s得f＝50Hz，B錯誤；電動勢有效值是E＝eq\f(Em,\r(2))＝25eq\r(2)V，C錯誤；T＝eq\f(1,f)＝0.02s，D正確．2．在變電站里，經常要用交流電表去監(jiān)測電網上的高電壓，所用的器材叫電壓互感器．如下所示的四個圖中，能正確反映其工作原理的是()答案B解析由電壓互感器的工作原理可知，電壓互感器應跨接在火線與零線之間，且由于電壓與匝數(shù)成正比，故電壓互感器應使高壓電線并聯(lián)接入匝數(shù)較多的線圈上，故B符合題意，A、C、D不符合題意．3．一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固定軸勻速轉動，產生的正弦式交變電壓的波形圖如圖所示，下列說法正確的是()A．交變電壓的最大值是220VB．線圈轉動的周期是1sC．第2s末通過線圈的磁通量絕對值最大D．第2s末通過線圈的磁通量變化率絕對值最大答案D解析由題圖可知，交變電壓的最大值為311V，故A錯誤；線圈轉動的周期為2s，故B錯誤；第2s末瞬時電壓值為最大值，根據(jù)交變電流的特點可知，此時線圈平面與中性面垂直，即線圈平面與磁場平行，所以此時通過線圈的磁通量為0，通過線圈的磁通量變化率絕對值最大，故C錯誤，D正確．4．電站向某地輸送5000kW的電功率，輸電線上損耗的電功率為100kW，如果把輸電電壓提高為原來的10倍，同時將輸電線的橫截面積減為原來的一半，而輸送的電功率不變，那么輸電線損耗的電功率為()A．0.2kWB．0.5kWC．2.0kWD．5.0kW答案C解析輸電電壓提高為原來的10倍，根據(jù)P＝UI知，輸電電流減小為原來的eq\f(1,10)，根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)知，輸電線的橫截面積減為原來的一半，則輸電線的電阻增大為原來的2倍，根據(jù)P損＝I2R知，輸電線上損耗的電功率減小為原來的eq\f(1,50)，則輸電線上損耗的功率為2.0kW，故C正確，A、B、D錯誤．5.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶3，副線圈回路中接入三個均標有“36V40W”的燈泡，且均正常發(fā)光，那么，標有“36V40W”的小燈泡A()A．也正常發(fā)光 B．將被燒毀C．比另外三個燈泡暗 D．無法確定答案A解析理想變壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比，由副線圈回路中三個均標有“36V40W”的燈泡能正常發(fā)光，可知副線圈兩端電壓U2＝36×3V＝108V，所以原線圈兩端電壓U1＝eq\f(n1,n2)U2＝36V，燈泡A與原線圈并聯(lián)，兩端電壓也為36V，能正常發(fā)光，故選A.6.如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，R0為定值電阻，R是滑動變阻器，原線圈兩端的輸入電壓u＝200sin100πt(V)，設理想交流電壓表V1、V2的示數(shù)分別是U1、U2；理想交流電流表A1、A2的示數(shù)分別是I1、I2.下列說法正確的是()A．電壓表V2的示數(shù)U2＝20VB．滑片P向b端滑動過程中，U2不變，I2變大C．滑片P向b端滑動過程中，U1變小，I1變大D．通過原、副線圈的交變電流頻率之比為10∶1答案B解析由u＝200sin100πt(V)可知輸入電壓有效值為U1＝eq\f(200,\r(2))V＝100eq\r(2)V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得U2＝eq\f(1,10)×100eq\r(2)V＝10eq\r(2)V，A錯誤；滑片P向b端滑動過程中，副線圈負載電阻減小，U2不變，則I2變大，B正確；由B項分析知U1不變，I1變大，C錯誤；變壓器不改變交變電流的頻率，D錯誤．7．(2020·浙江7月選考)如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率P＝100kW，發(fā)電機的電壓U1＝250V，經變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻R線＝8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220V．已知輸電線上損失的功率P線＝5kW，假設兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是()A．發(fā)電機輸出的電流I1＝40AB．輸電線上的電流I線＝625AC．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11D．用戶得到的電流I4＝455A答案C解析發(fā)電機輸出電流I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(100×103,250)A＝400A，故A錯誤；輸電線上損失的功率P線＝I線2R線＝5kW，所以I線＝eq\r(\f(P線,R線))＝25A，故B錯誤；用戶得到的功率P4＝P－P線＝(100－5)kW＝95kW，則I4＝eq\f(P4,U4)＝eq\f(95×103,220)A＝eq\f(4750,11)A≈432A，故eq\f(n3,n4)＝eq\f(I4,I線)＝eq\f(190,11)，故C正確，D錯誤．8．(2021·南昌市第一中學高二期中)在如圖甲所示的電路中，ab兩端接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災報警系統(tǒng)(報警器未畫出)，圖中電壓表和電流表均為理想電表，電壓表的示數(shù)為22V，D為理想二極管，R0為定值電阻，L為電阻恒定的指示燈，RT為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減?。铝姓f法中正確的是()A．理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1B．若RT處出現(xiàn)火災時，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)將變小C．若RT處出現(xiàn)火災時，指示燈L將變暗D．若只將原線圈的理想二極管去掉，則電壓表的示數(shù)會變?yōu)樵瓉淼?倍答案C解析設原線圈兩端電壓為U1，根據(jù)電流的熱效應可得eq\f(U12,R)T＝(eq\f(311,\f(\r(2),R)))2×eq\f(T,2)，解得U1＝eq\f(311,2)V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(311,44)，故A錯誤；輸入端的電壓不變，匝數(shù)比不變，則電壓表示數(shù)不變，若RT處出現(xiàn)火災時，RT電阻變小，輸出的總功率變大，則輸入端的電功率變大，電壓不變，則電流表的示數(shù)變大，故B錯誤；若RT處出現(xiàn)火災時，RT電阻變小，輸出的總功率變大，副線圈中電流變大，R0兩端電壓變大，則指示燈兩端電壓變小，指示燈變暗，故C正確；有二極管時原線圈兩端電壓為eq\f(311,2)V，沒有二極管時原線圈兩端電壓為eq\f(311\r(2),2)V，則原線圈兩端電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\r(2)倍，由于匝數(shù)比不變，則電壓表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼膃q\r(2)倍，故D錯誤．二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)9．圖甲是一臺小型發(fā)電機的結構示意圖，線圈逆時針轉動，產生的電動勢e隨時間t變化的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示．發(fā)電機線圈的電阻r＝2Ω，外接燈泡的電阻為10Ω.則()A．在t＝0.01s時刻，穿過線圈的磁通量最大B．理想電壓表的示數(shù)為6VC．燈泡消耗的電功率為2.5WD．線圈轉動產生電動勢的表達式e＝60eq\r(2)·sin50πtV答案AC解析在t＝0.01s時刻，電動勢為0，則線圈位于中性面，穿過線圈的磁通量最大，A正確；由題圖乙可知，電動勢的最大值為Em＝6eq\r(2)V，周期為0.02s，則電動勢的瞬時值表達式為e＝Emsin(eq\f(2π,T)t)＝6eq\r(2)sin100πt(V)，D錯誤；理想電壓表的示數(shù)為交流電的有效值，并且測量外電路電壓，故U＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(\f(Em,\r(2)),R＋r)R＝5V，B錯誤；燈泡消耗的電功率P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(25,10)W＝2.5W，C正確．10．(2021·張家口市上學期期中)如圖所示，處在垂直紙面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度ω繞對角線NQ轉動．已知MN長為l1，NP長為l2，線框電阻為R，t＝0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是()A．矩形線框產生的感應電動勢有效值為eq\f(\r(2),2)Bl1l2ωB．矩形線框轉過π時的電流為零C．矩形線框轉動一周，通過線框任意橫截面的電荷量為eq\f(Bl1l2,R)D．矩形線框轉過π過程中產生的熱量為eq\f(πB2l12l22ω,2R)答案ABD解析線框轉動過程產生正弦式交變電流，最大值為Em＝Bl1l2ω，所以有效值為E＝eq\f(\r(2)Bl1l2ω,2)，故A正確；線框轉過π時，線框平面與磁場垂直，磁通量最大，感應電動勢為零，電流為零，故B正確；線框轉動一周磁通量的變化量為零，故通過線框任意橫截面的電荷量為零，故C錯誤；根據(jù)焦耳定律可得線框轉過π過程中產生的熱量為Q＝I2Rt＝eq\f(E2,R)·eq\f(π,ω)＝eq\f(πB2l12l22ω,2R)，故D正確．11．如圖甲所示是調壓變壓器的原理圖，線圈AB繞在一個圓形的鐵芯上，總匝數(shù)為1000.AB間加上如圖乙所示的正弦交變電壓，移動滑動觸頭P的位置，就可以調節(jié)輸出電壓．在輸出端連接了滑動變阻器R和理想交流電流表，滑動變阻器的滑動觸頭為Q.已知開始時滑動觸頭Q位于滑動變阻器的最下端，且BP間線圈匝數(shù)剛好是500，滑動變阻器的最大阻值等于72Ω.則下列說法正確的是()A．開始時，電流表示數(shù)為0.25eq\r(2)AB．開始時，流過R的交流電頻率為25HzC．保持P的位置不動，將Q向上移動時，R消耗的功率變大D．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向轉動少許，R消耗的功率變大答案CD解析由題圖乙知，輸入電壓的有效值為U1＝36V，根據(jù)變壓規(guī)律：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得輸出電壓U2＝18V，所以電流表的示數(shù)為I＝eq\f(U2,R)＝0.25A，所以A錯誤；交流電的周期為0.02s，所以頻率為50Hz，所以B錯誤；保持P的位置不動，將Q向上移動時，R接入電路的阻值減小，U2不變，R消耗的功率P2＝eq\f(U22,R)變大，所以C正確；保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向轉動少許，n2增大，U2增大，R消耗的功率P2＝eq\f(U22,R)變大，所以D正確．12．圖甲是家用燃氣灶點火裝置的原理圖，轉換器將直流電轉化為如圖乙所示的正弦式交變電流，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，電壓表為理想交流電表．當變壓器副線圈兩端的電壓的瞬時值達到5000V時，就會在鋼針和金屬板間引起電火花．下列說法正確的是()A．開關閉合時電壓表的示數(shù)為5VB．相比副線圈，原線圈須用較粗的導線繞制C．要實現(xiàn)點火，原、副線圈的匝數(shù)比需滿足eq\f(n1,n2)≤eq\f(1,1000)D．若能實現(xiàn)點火，鋼針在交變電流一個周期內至少可以點火2次答案BCD解析根據(jù)題圖乙，得到原線圈電壓的最大值U1m＝5V，根據(jù)正弦式交變電壓最大值和有效值的關系可知，原線圈電壓的有效值為U1＝eq\f(U1m,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))V≈3.5V，則電壓表的示數(shù)為3.5V，故A錯誤；根據(jù)P入＝P出可得U1I1＝U2I2，由于副線圈電壓U2大于原線圈電壓U1，所以原線圈中的電流大于副線圈中的電流，所以相比副線圈，原線圈須用較粗的導線繞制，故B正確；變壓器副線圈兩端的電壓的瞬時值達到5000V時，就會在鋼針和金屬板間引起電火花，即副線圈電壓最大值至少為U2m＝5000V，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)可知，實現(xiàn)點火需原、副線圈的匝數(shù)比滿足eq\f(n1,n2)≤eq\f(1,1000)，故C正確；當副線圈的最大電壓為5000V時，副線圈在一個周期內有兩次可以達到最大電壓，鋼針在交變電流一個周期內可以點火2次，當副線圈的最大電壓大于5000V時，副線圈的電壓瞬時值在一個周期內有兩段時間超過5000V，則鋼針在交變電流一周期內點火次數(shù)可大于2次，故D正確．三、非選擇題(本題共5小題，共52分)13．(8分)在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系”的實驗中，(1)下列器材需要的有________．A．干電池組 B．滑動變阻器C．直流電壓表 D．多用電表E．學生電源(2)在實驗中，某同學保持原線圈的電壓以及副線圈的匝數(shù)不變，僅增加原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將________(選填“增大”“減小”或“不變”)．(3)如圖，當在左側線圈“0”“16”間接入9V電壓時，右側線圈“0”“4”接線柱間輸出電壓可能是________．A．3.1VB．2.5VC．1.7V答案(1)DE(2分)(2)減小(3分)(3)C(3分)14.(8分)如圖所示，圓形線圈共100匝，半徑為r＝0.1m，在勻強磁場中繞過直徑的軸OO′勻速轉動，磁感應強度B＝0.1T，角速度為ω＝eq\f(300,π)rad/s，電阻為R＝10Ω，求：(1)線圈由圖示位置轉過90°時，線圈中的感應電流大小；(2)寫出線圈中電流的表達式(磁場方向如圖所示，圖示位置為t＝0時刻)；(3)線圈轉動過程中的熱功率．答案(1)3A(2)i＝3sin

eq\f(300,π)t(A)(3)45W解析(1)當線圈由題圖所示位置轉過90°時，線圈中感應電流最大，感應電動勢的最大值為Em＝NBSω＝100×0.1×π×0.12×eq\f(300,π)V＝30V，(2分)Im＝eq\f(Em,R)＝3A．(1分)(2)由題意知i＝Imsinωt，即i＝3sin

eq\f(300,π)t(A)(2分)(3)感應電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(3\r(2),2)A，(1分)線圈轉動過程中的熱功率P＝I2R＝(eq\f(3\r(2),2))2×10W＝45W．(2分)15．(10分)(2021·洛陽市高二上期末)如圖所示，理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝800，副線圈匝數(shù)n2＝200，燈泡A標有“5V2W”，電動機D的線圈電阻為1Ω.將交變電壓u＝100eq\r(2)sin100πt(V)加到理想變壓器原線圈兩端，燈泡恰能正常發(fā)光，求：(1)副線圈兩端電壓；(2)電動機D消耗的電功率．答案(1)25V(2)8W解析(1)交變電壓u＝100eq\r(2)sin100πt(V)，最大值為Um＝100eq\r(2)V(1分)故有效值為U1＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(100\r(2),\r(2))V＝100V(2分)根據(jù)理想變壓器的變壓比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)(1分)有U2＝eq\f(n2U1,n1)＝eq\f(200×100,800)V＝25V(1分)(2)由于燈泡正常發(fā)光，故電流為I＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(2,5)A＝0.4A(2分)電動機兩端電壓為UD＝U2－UL＝25V－5V＝20V(1分)電動機消耗的電功率為PD＝UDI＝20×0.4W＝8W．(2分)16.(12分)如圖是一個小型應急交流發(fā)電機，內部為匝數(shù)n＝50、邊長L＝20cm的正方形線圈，總電阻為r＝1Ω.線圈在磁感應強度為B＝0.1T的勻強磁場中，繞垂直于磁感線的軸勻速轉動．發(fā)電機對一電阻為R＝9Ω的電燈供電，線路中其他電阻不計，若發(fā)電機的轉動角速度為ω＝100rad/s時，電燈正常發(fā)光．求：(1)交流發(fā)電機產生的電動勢的最大值；(2)電燈正常發(fā)光的功率；(3)從圖示位置開始，線圈轉過30°的過程中，通過電燈的電荷量；(4)線圈每轉動一分鐘，外力所需做的功．答案(1)20V(2)18W(3)0.01C(4)1200J解析(1)交流發(fā)電機產生的電動勢的最大值為Em＝nBSω＝nBωL2＝20V；(2分)(2)電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝10eq\r(2)V(1分)電燈正常發(fā)光的電流I＝eq\f(E,r＋R)＝eq\f(10\r(2),1＋9)A＝eq\r(2)A(1分)電燈正常發(fā)光的功率P＝I2R＝18W(2分)(3)q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nΔΦ,R＋r)＝eq\f(nBSsin30°,R＋r)＝0.01C(3分)(4)線圈每轉動一分鐘，整個回路上產生的熱量為Q＝I2(R＋r)t＝1200J(2分)故W外＝Q＝1