人教版(新教材)高中物理選擇性必修2第三章 交變電流章末自測卷（三）

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE1章末自測卷(三)(時間：45分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題共7個小題，每小題6分，共42分)1．(2021·江蘇姜堰中學高二月考)一矩形線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸勻速轉動，線圈中的感應電動勢隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是()A．線圈每轉動一周，感應電流的方向改變兩次B．t2時刻穿過線圈的磁通量變化率為零C．t＝0時刻，線圈處于中性面位置D．t1和t3時刻穿過線圈的磁通量為零〖答案〗A〖解析〗線圈每轉動一周，感應電流方向改變兩次，故A正確；由圖可知，t2時刻線圈的感應電動勢最大，故磁通量的變化率也最大，通過線圈的磁通量為零，故B錯誤；由圖可知，t＝0時刻線圈的感應電動勢最大，故磁通量的變化率也最大，通過線圈的磁通量為零，不是中性面的位置，故C錯誤；由圖可知，t1和t3時刻線圈的感應電動勢為零，則磁通量的變化率也為零，所以通過線圈的磁通量最大，故D錯誤。2．(2021·東莞市光明中學高二月考)在我國北方部分地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)低溫雨雪冰凍天氣，高壓輸電線因結冰而造成嚴重損毀，如圖所示。為消除高壓輸電線上的冰凌，有人設計了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應除冰。在正常供電時，高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為ΔP；若輸電功率和輸電線電阻不變，除冰時，需要輸電線上熱耗功率為9ΔP，則除冰時()A．輸電電流為eq\f(1,3)I B．輸電電流為9IC．輸電電壓為3U D．輸電電壓為eq\f(1,3)U〖答案〗D〖解析〗根據(jù)ΔP＝I2r，導線上的熱損失功率變?yōu)樵瓉淼?倍，電流應增加為原來的3倍，即為3I；由P＝UI知，則輸送電壓變?yōu)閑q\f(1,3)U。故選項D正確。3．如圖表示一交變電流隨時間變化的圖像，由圖可知()A．用理想交流電流表測該電流，其示數(shù)為10eq\r(2)AB．該交變電流的頻率為50HzC．在t＝0.25×10－2s和t＝0.75×10－2s時，線圈位于中性面D．在t＝eq\f(T,8)(T為該交變電流的周期)時刻，該電流大小與其有效值相等〖答案〗D〖解析〗由題圖可知，電流的最大值為10eq\r(2)A，周期為0.01s，則頻率為100Hz，電流有效值為eq\f(10\r(2),\r(2))A＝10A，因為電流表測的是有效值，故電流表的示數(shù)為10A，A、B錯誤；在t＝0.25×10－2s和t＝0.75×10－2s時電流最大，此時線圈平面與中性面垂直，C錯誤；該交變電流瞬時值表達式為i＝Imsinωt＝10eq\r(2)sin(200πt)A，在t＝eq\f(T,8)時，電流為i＝10eq\r(2)(sineq\f(π,4))A＝10A，D正確。4．(2021·浙江紹興市高二期末)圖甲是一臺小型發(fā)電機的構造示意圖，線圈逆時針轉動，產(chǎn)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＝1Ω，外接燈泡的電阻為R＝9Ω，電壓表為理想交流電表。則()A．在t＝0.01s時刻，穿過線圈的磁通量為零B．電壓表的示數(shù)為5.4eq\r(2)VC．燈泡消耗的電功率為3.24WD．若其他條件不變，僅將線圈轉速提高一倍，則線圈電動勢表達式e＝12eq\r(2)sin(100πt)V〖答案〗C〖解析〗在t＝0.01s的時刻，電動勢為0，此時線圈恰好通過中性面，穿過線圈磁通量最大，故A錯誤；電動勢的最大值為Em＝6eq\r(2)V，有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝6V，由閉合電路的歐姆定律可得I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(6,9＋1)A＝0.6A電壓表示數(shù)為U＝IR＝0.6×9V＝5.4V，故B錯誤；燈泡消耗的功率P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(5.42,9)W＝3.24W，故C正確；轉速提高一倍后，ω＝2πn，故角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，電動勢的最大值Em＝BSω變?yōu)樵瓉淼?倍，即為12eq\r(2)V，線圈電動勢表達式應為e＝12eq\r(2)sin(200πt)V，故D錯誤。5．如圖所示，匝數(shù)n＝50的矩形閉合導線框ABCD處于磁感應強度大小B＝eq\f(\r(2),10)T的水平勻強磁場中，線框面積S＝0.4m2，線框電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω＝100rad/s勻速轉動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈端接入三個阻值相等的電阻，當開關S斷開時電壓表讀數(shù)為20V。則()A．如圖所示時刻，穿過線框ABCD的磁通量變化率最大B．變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1C．原線圈兩端電壓的有效值為200eq\r(2)VD．閉合開關后，電壓表示數(shù)變小〖答案〗B〖解析〗如圖所示時刻，穿過線框ABCD的磁通量最大，磁通量變化率最小，故A錯誤；線框產(chǎn)生感應電動勢的峰值為Em＝nBSω＝200eq\r(2)V，則有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝200V，由于線框電阻不計，則理想變壓器原線圈兩端電壓有效值為U1＝E＝200V，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(200V,20V)＝eq\f(10,1)，故B正確，C錯誤；閉合開關后，由于副線圈輸出電壓由原線圈輸入電壓和匝數(shù)比決定，故副線圈輸出電壓不變，即電壓表示數(shù)不變，故D錯誤。6．(2021·遼西育明中學高二月考)如圖所示，理想變壓器的原線圈通過保險絲接在一個交變電源上，交變電壓瞬時值隨時間變化的規(guī)律為u＝220eq\r(2)sin(100πt)V，副線圈所在電路中接有電燈L、電阻R、理想交流電壓表和理想交流電流表。已知理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，電燈額定功率為44W，電阻阻值為22Ω，電燈以額定功率正常發(fā)光。則()A．電壓表示數(shù)為62.2V B．電流表的示數(shù)為2AC．電阻消耗的功率為88W D．通過保險絲的電流為15A〖答案〗C〖解析〗原線圈電壓的有效值為220V，根據(jù)變壓比可知eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得U2＝44V，故電壓表示數(shù)為44V，故A錯誤；根據(jù)歐姆定律可知，通過電阻R的電流為IR＝eq\f(U2,R)＝2A，通過燈泡的電流為IL＝eq\f(P,U2)＝1A，則電流表示數(shù)I2＝IR＋IL＝3A，故B錯誤；根據(jù)功率公式可知，電阻消耗的功率為P＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)＝88W，故C正確；根據(jù)電流與匝數(shù)關系可知eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得原線圈輸入電流I1＝0.6A，故D錯誤。7．(2021·1月河北學業(yè)水平選擇性考試模擬演練)如圖所示，理想變壓器原線圈匝數(shù)為1100匝，接有一阻值為R的電阻，電壓表V1示數(shù)為110.0V。副線圈接有一個阻值恒為RL的燈泡，繞過鐵芯的單匝線圈接有一理想電壓表V2，示數(shù)為0.10V。已知RL∶R＝4∶1，則副線圈的匝數(shù)為()A．225 B．550C．2200 D．4400〖答案〗C〖解析〗因為電壓表V2的示數(shù)為0.10V，由變壓器原、副線圈匝數(shù)與電壓之間的關系，可知原線圈的輸入電壓為U1＝110V；根據(jù)電路連接，可知原線圈中的電流I1＝eq\f(UR,R)；副線圈兩端電壓為U2，電流為I2＝eq\f(U2,RL)，又U1I1＝U2I2，RL∶R＝4∶1，聯(lián)立得U2＝220V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得，n2＝2200，故C正確。二、多項選擇題(本題共3個小題，每小題8分，共24分)8．(2021·湖南長沙市高二期末)下列圖像描述的電流屬于交變電流的是()〖答案〗AD〖解析〗電流的大小和方向周期性變化的電流為交變電流，而B、C電流的方向沒有發(fā)生變化，因此不屬于交變電流，而A、D電流的方向發(fā)生周期性變化，屬于交變電流，故選項A、D正確。9．一交流電壓為u＝100sin(100πt)V，由此表達式可知()A．用電壓表測該電壓其示數(shù)為50VB．該交流電壓的周期為0.02sC．將該電壓加在“100V100W”的燈泡兩端，燈泡的實際功率小于100WD．t＝eq\f(1,400)s時，該交流電壓的瞬時值為50V〖答案〗BC〖解析〗由交流電壓瞬時值表達式可知電壓的有效值為50eq\r(2)V，故用電壓表測該電壓其示數(shù)為70.7V，A錯誤；ω＝100πrad/s，則周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，B正確；該電壓加在“100V100W”的燈泡兩端，其電壓小于額定電壓，則實際功率小于額定功率，C正確；把t＝eq\f(1,400)s代入瞬時值表達式得電壓的瞬時值為50eq\r(2)V，D錯誤。10．(2021·麻城市實驗高級中學高二月考)如圖所示，一小水電站，輸出的電功率為P＝20kW，輸出電壓U0＝400V，經(jīng)理想升壓變壓器T1變?yōu)?000V電壓遠距離輸送，輸電線總電阻為r＝10Ω，最后經(jīng)理想降壓變壓器T2降為220V向用戶供電。下列說法正確的是()A．變壓器T1的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶5B．輸電線上的電流為50AC．輸電線上損失的電功率為25kWD．變壓器T2的匝數(shù)比n3∶n4＝95∶11〖答案〗AD〖解析〗根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關系可得eq\f(n1,n2)＝eq\f(U0,U2)＝eq\f(400V,2000V)＝eq\f(1,5)，所以A正確；由理想變壓器原、副線圈電功率相等知，輸電線上的電流為I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(20×103,2000)A＝10A，所以B錯誤；輸電線上損失的電功率為ΔP＝Ieq\o\al(2,2)r＝102×10W＝1000W，所以C錯誤；變壓器T2的原線圈電壓為U3＝U2－I2r＝2000V－10×10V＝1900V變壓器T2的匝數(shù)比為eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(1900V,220V)＝eq\f(95,11)，所以D正確。三、計算題(本題共2個小題，共34分)11．(14分)(2021·贛州市贛縣三中高二月考)如圖所示，N＝50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l1＝20cm，ad邊長l2＝25cm，放在磁感應強度B＝0.4T的勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸以n＝3000r/min的轉速勻速轉動，線圈電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝9Ω，t＝0時線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉出紙外、cd邊轉入紙里，求：(1)感應電動勢的瞬時值表達式；(2)從圖示位置轉過90°的過程中流過電阻R的電荷量?！即鸢浮?1)e＝314cos(100πt)V(2)0.1C〖解析〗(1)n＝3000r/min＝50r/s，線圈的角速度ω＝2πn＝100πrad/s，感應電動勢的最大值為Em＝NBSω＝314V所以感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSωcosωt＝314cos(100πt)V。(2)線圈由如圖位置轉過90°的過程中，ΔΦ＝BSsin90°通過R的電荷量為q＝eq\f(NΔΦ,R＋r)＝0.1C。12．(20分)(2021·遼西育明高級中學高二月考)風力發(fā)電作為新型環(huán)保能源，近年來得到了快速發(fā)展，如圖所示的風車陣中發(fā)電機輸出功率為100kW，輸出電壓是250V，用戶需要的電壓是220V，輸電線總電阻為10Ω。若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%。(1)畫出此輸電線路的示意圖；(2)求在輸電線路中設置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；(3)求用戶得到的電功率?！即鸢浮?1)見〖解析〗(2)1∶20240∶11(3)96kW〖解析〗(1)如圖所示(2)輸電線損耗功率P線＝100×4%kW＝4kW又P線＝Ieq\o\al(2,2)R線，得輸電線電流I2＝20A原線圈中輸入電流I1＝eq\f(