廣西專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章交變電流過(guò)關(guān)檢測(cè)新人教版選擇性必修第二冊(cè)

第三章過(guò)關(guān)檢測(cè)(時(shí)間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~7小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第8~10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分)1.下圖為溝通發(fā)電機(jī)示意圖,線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上,CD邊連在滑環(huán)L上,兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上,線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間,穿過(guò)線圈的磁通量最小B.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間,穿過(guò)線圈的磁通量最小C.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間,線圈中的感應(yīng)電流最大D.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間,線圈中的感應(yīng)電流最小答案B解析當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間,線圈平面與磁場(chǎng)垂直,穿過(guò)線圈的磁通量最大,但磁通量的變更率最小,為零,故感應(yīng)電流為零,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間,線圈平面與磁場(chǎng)平行,穿過(guò)線圈的磁通量最小,為零,但磁通量的變更率最大,故感應(yīng)電流最大,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤。2.線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示,由圖可知()A.在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置B.在B和D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零C.從A時(shí)刻起到D時(shí)刻,線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π弧度D.在A和C時(shí)刻磁通量變更率的肯定值最大答案D解析在A和C時(shí)刻感應(yīng)電流最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,而磁通量為零,磁通量的變更率最大,線圈處于與中性面垂直的位置,A錯(cuò)誤,D正確;在B和D時(shí)刻感應(yīng)電流為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,而磁通量最大,B錯(cuò)誤;從A時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)時(shí)間為34周期,線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為1.5π3.電阻R1、R2與溝通電源依據(jù)圖甲所示方式連接,R1=10Ω,R2=20Ω。合上開關(guān)S后,通過(guò)電阻R2的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變更的狀況如圖乙所示。則()A.通過(guò)R1的電流有效值是1.2AB.R1兩端的電壓有效值是6VC.通過(guò)R2的電流有效值是1.22AD.R2兩端的電壓最大值是62V答案B解析由題圖乙可知通過(guò)R2的電流最大值為0.62A,由正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系Im=2I可知其有效值為0.6A,由于R1與R2串聯(lián),所以通過(guò)R1的電流有效值也是0.6A,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。R1兩端電壓有效值為U1=IR1=6V,選項(xiàng)B正確。R2兩端電壓最大值為U2m=ImR2=0.62×20V=122V,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極,它們的表面呈半圓柱面形態(tài)。M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形線圈,線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)。若從圖所示位置起先計(jì)時(shí),此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值,圖中能正確反映線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變更規(guī)律的是()答案D解析由于磁場(chǎng)為沿半徑的輻向磁場(chǎng),可以認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變,線圈始終垂直切割磁感線,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變,由于每個(gè)周期磁場(chǎng)方向要變更兩次,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向也要變更兩次。選項(xiàng)D正確。5.如圖為某款手機(jī)充電器,其銘牌標(biāo)識(shí)是“輸入:220V、50Hz”,“輸出:3V、6V、9V、12V”,“電流:1000~1500mA”,該充電器正常工作時(shí),下列說(shuō)法正確的是 ()A.輸入電壓的最大值為220V,頻率為50HzB.充電器輸出功率的變更范圍為3~18WC.充電器內(nèi)部變壓器的原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)D.充電器內(nèi)部變壓器輸入電壓的頻率大于輸出電壓的頻率答案B解析依據(jù)銘牌標(biāo)識(shí)可知輸入電壓的有效值為220V,頻率為50Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由輸出功率P出=U2I2,且由題干中“輸出:3V、6V、9V、12V”,“電流:1000~1500mA”,可知當(dāng)輸出電壓為3V,電流為1000mA時(shí)輸出功率最小;當(dāng)輸出電壓為12V,電流為1500mA時(shí)輸出功率最大,代入數(shù)據(jù)得3W≤P出≤18W,選項(xiàng)B正確;依據(jù)原、副線圈的匝數(shù)之比等于原、副線圈電壓之比,即U16.(2024·河北衡水其次中學(xué)高二期中)下圖為志向變壓器,三個(gè)燈泡L1、L2、L3都標(biāo)有“6V6W”,L4標(biāo)有“6V12W”,若它們都能正常發(fā)光,則ab間的電壓Uab的大小為()A.30V B.32V C.24V D.36V答案A解析通過(guò)L1燈泡的電流即為原線圈電流I1=PL1UL1=66A=1A,通過(guò)L4的電流即為副線圈電流I2=PL4UL4=126A=2A,故原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=I2∶I1=2∶1,n2路端電壓Un2=12V,則n1路端電壓Un1=n1n2Un2=2×12V7.下圖為模擬遠(yuǎn)距離溝通輸電的電路,升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=1∶k,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比n3∶n4=k∶1,模擬輸電導(dǎo)線的電阻r=3Ω,T2的負(fù)載是規(guī)格為“15V45W”的燈泡L。當(dāng)T1的輸入電壓為16V時(shí)L正常發(fā)光,兩個(gè)變壓器可視為志向變壓器,則k的值為()A.32 B.2 C.3 D.答案C解析依據(jù)電壓與匝數(shù)成正比,有U1U2=n1n燈泡的額定電流為I=PU降壓變壓器副線圈電流I4=3A,依據(jù)U3U4=k1得U3依據(jù)電流與匝數(shù)成反比,得I3I4=1k由串聯(lián)電路的電壓關(guān)系得U2=U3+I3r即16k=15k+3k×解得k=3,選項(xiàng)C正確。8.在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中,升壓變壓器和降壓變壓器均為志向變壓器,發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變,隨著發(fā)電廠輸出功率的增大,下列說(shuō)法正確的有 ()A.升壓變壓器的輸出電壓增大B.降壓變壓器的輸出電壓增大C.輸電線上損失的功率增大D.輸電線上損失的功率占總功率的比例增大答案CD解析發(fā)電廠的輸出電壓不變,升壓變壓器輸出的電壓U2應(yīng)不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。輸電線電流I=PU2會(huì)隨著P的增大而增大,輸電線電壓損失U損=IR也增大,所以降壓變壓器的輸入電壓U3=U2-U損減小,則降壓變壓器的輸出電壓減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。輸電線功率損失P損=I2R=PU22R,因P變大,所以P損9.圖甲是小型溝通發(fā)電機(jī)的示意圖,兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),A為溝通電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO'沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),從圖示位置起先計(jì)時(shí),產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變更的圖像如圖乙所示。以下推斷正確的是()A.電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/sC.0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D.0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左答案AC解析依據(jù)i-t圖像可知,交變電流的最大值為102A,所以電流表的示數(shù)(有效值)為10A,選項(xiàng)A正確。交變電流的周期T=0.02s,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=2πT=100πrad/s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。0.01s時(shí),感應(yīng)電流達(dá)到峰值,線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,選項(xiàng)C正確。0.02s時(shí),線圈又回到題圖所示位置,依據(jù)右手定則可以推斷,電阻10.如圖所示,志向變壓器上接有三個(gè)完全相同的燈泡,其中一個(gè)燈泡與原線圈串聯(lián),另外兩個(gè)燈泡并聯(lián)后接在副線圈兩端。已知溝通電源的電壓u=182sin100πt(V),三個(gè)燈泡均正常發(fā)光,忽視導(dǎo)線電阻,則變壓器()A.副線圈電壓的頻率為100HzB.原線圈兩端的電壓為12VC.原、副線圈的電流比為2∶1D.原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1答案BD解析依據(jù)溝通電源的電壓u=182sin100πt(V),可知周期T=2π100πs=0.02s,則頻率為f=1T=50Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。設(shè)每個(gè)燈泡的額定電流為I,額定電壓為U,因并聯(lián)在副線圈兩端的兩個(gè)燈泡正常發(fā)光,所以副線圈中的總電流為2I,原、副線圈電流之比為1∶2,依據(jù)原、副線圈中電流之比與匝數(shù)之比的關(guān)系得n1n2=I2I1=21,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。依據(jù)U1U2=n1二、填空題(共2小題,共18分)11.(10分)在探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系的試驗(yàn)中:(1)下列儀器中不須要的是。

(2)試驗(yàn)時(shí),原線圈接在電源上,用多用電表測(cè)量副線圈的電壓,下列操作正確的是。A.原線圈接直流電壓,電表用直流電壓擋B.原線圈接直流電壓,電表用溝通電壓擋C.原線圈接溝通電壓,電表用溝通電壓擋D.原線圈接溝通電壓,電表用直流電壓擋(3)若某次試驗(yàn)中用匝數(shù)n1=400、n2=800的變壓器,測(cè)得的電壓分別為U1=3.6V、U2=8.2V,據(jù)此可知(選填“n1”或“n2”)是原線圈匝數(shù),電壓比與匝數(shù)比不相等,可能的緣由是。

答案(1)AB(2)C(3)n2存在漏磁、線圈電阻大、鐵芯發(fā)熱等解析(1)在探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系試驗(yàn)中,要用低壓溝通電源和溝通電表,不須要干電池和條形磁體。(2)依據(jù)試驗(yàn)原理可知,原線圈應(yīng)接溝通電壓,用多用電表測(cè)量副線圈的電壓,應(yīng)選擇溝通電壓擋,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。(3)實(shí)際變壓器是非志向變壓器,存在漏磁、線圈電阻大、鐵芯發(fā)熱等因素造成的,因此原、副線圈電壓比要大于匝數(shù)比,故n2是原線圈匝數(shù)。12.(8分)右圖是自行車上照明用的車頭燈發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對(duì)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極,另一端裝有摩擦小輪。電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上,自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng),使線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流,給車頭燈供電。已知自行車車輪半徑r=35cm,摩擦小輪半徑r0=1.00cm,線圈匝數(shù)n=800,線圈橫截面積S=20cm2,總電阻R1=40Ω,旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.01T,車頭燈電阻R2=10Ω。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=8rad/s時(shí),發(fā)電機(jī)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為rad/s;車頭燈中電流的有效值為mA。

答案28064解析磁極與摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等,由于自行車車輪與摩擦小輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng),故有ω0r0=ωr,則ω0=ωrr0=280rad/s。摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng),線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=nBSω=4.48V,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=22Em=3.2V,通過(guò)車頭燈電流的有效值I=ER1+三、計(jì)算題(共4小題,共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟,只寫出最終答案不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13.(9分)如圖所示,志向變壓器原線圈Ⅰ接到220V的溝通電源上,副線圈Ⅱ的匝數(shù)為30,與一標(biāo)有“12V12W”字樣的燈泡L連接,燈泡正常發(fā)光。副線圈Ⅲ的輸出電壓為110V,電流為0.4A。求:(1)副線圈Ⅲ的匝數(shù);(2)原線圈Ⅰ的匝數(shù)以及通過(guò)原線圈的電流。答案(1)275(2)5500.25A解析(1)已知U2=12V,n2=30,U3=110V由U2U3=n2n3得(2)已知U1=220V,依據(jù)U1原線圈Ⅰ的匝數(shù)n1=U1U2n原線圈Ⅰ的輸入功率P1=P2+P3=P2+I3U3=56W通過(guò)原線圈Ⅰ的電流I1=P1U1=14.(9分)一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈匝數(shù)n=100。穿過(guò)每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間按正弦規(guī)律變更,如圖所示,發(fā)電機(jī)內(nèi)阻r=5.0Ω,外電路電阻R=95Ω。已知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nωΦm,其中Φm為穿過(guò)每匝線圈磁通量的最大值。求串聯(lián)在外電路中的溝通電流表(內(nèi)阻不計(jì))的讀數(shù)。答案1.4A解析從題圖像可以看出Φm=1.0×10-2WbT=3.14×10-2s已知Em=nωΦm又ω=2πIm=Em100×溝通電流表讀數(shù)I=Im2=115.(12分)下圖為遠(yuǎn)距離輸電的示意圖。已知某個(gè)小型發(fā)電機(jī)的輸出功率為90kW,發(fā)電機(jī)的電壓為250V,通過(guò)升壓變壓器上升電壓后向遠(yuǎn)處輸電,輸電線總電阻為5Ω,在用戶端用一降壓變壓器把電壓降為220V,要求在輸電線上損失的功率限制為2kW(即用戶得到的功率為88kW),求:(1)降壓變壓器輸出的電流和輸電線上通過(guò)的電流;(2)輸電線上損失的電壓和升壓變壓器輸出的電壓;(3)兩個(gè)變壓器各自的匝數(shù)比。答案(1)400A20A(2)100V4500V(3)1∶1820∶1解析(1)由P=I4U4得降壓變壓器輸出電流為I4=PU由P損=I22I2=P損(2)由歐姆定律可知輸電導(dǎo)線上損失的電壓為U損=I2r=20×5V=100V依據(jù)升壓變壓器功率守恒可得升壓變壓器輸出電壓U2=P出(3)由輸電導(dǎo)線上兩端電壓的關(guān)系可知降壓變壓器原線圈兩端的電壓為U3=U2-U損=4500V-100V=4400V依據(jù)志向變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系可知n116.(12分)某愛好小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置,如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為49π,磁場(chǎng)均沿半徑方向。匝數(shù)為n的矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)lab=lcd=l,lbc=lad=2l