2024高中物理第二章交變電流章末質(zhì)量評(píng)估含解析粵教版選修3-2

PAGE9-章末質(zhì)量評(píng)估(二)(時(shí)間：90分鐘分值：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共8小題，每小題4分，共32分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，選對(duì)的得3分，選錯(cuò)或不答的得0分)1.一電阻接在10V直流電源上，電熱功率為P；當(dāng)它接到電壓u＝10sinωt(V)上時(shí)功率為()A．0.25P B．0.5PC．P D．2P解析：電阻接在10V直流電源上，電熱功率為P，則P＝eq\f(102,R)；當(dāng)它接到電壓u＝10sinωt(V)上時(shí)功率為P′＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10,\r(2))))\s\up12(2),R)＝eq\f(102,2R)＝0.5P，故B正確．答案：B2.一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的改變狀況如圖所示．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則結(jié)合圖中所給信息可判定()A．t1時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量為BL2B．t2時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量為零C．t3時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量改變率為零D．線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為eq\f(Em,BL2)解析：t1時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，穿過(guò)線框的磁通量應(yīng)為零，A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻，穿過(guò)線框的磁通量最大為Φm＝BL2，B錯(cuò)誤；t3時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則磁通量改變率也最大，C錯(cuò)誤；交變電流的最大值為Em＝BL2ω，則ω＝eq\f(Em,BL2)，D正確．答案：D3．如圖所示為某小型溝通發(fā)電機(jī)的示意圖，其矩形線圈abcd的面積為S＝0.03m2，共有10匝，線圈總電阻為r＝1Ω，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(2\r(2),π)T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可繞與磁場(chǎng)方向垂直的固定對(duì)稱軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，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電阻R＝9Ω的連接．在外力作用下線圈以10πrad/s繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A．電阻R的發(fā)熱功率是3.6WB．溝通電流表的示數(shù)是0.6AC．用該溝通發(fā)電機(jī)給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí)，打點(diǎn)的時(shí)間間隔肯定為0.02sD．假如將電阻R換成標(biāo)有“6V3W”字樣的小燈泡，小燈泡能正常工作解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值：Em＝nBωS＝10×eq\f(2\r(2),π)×10π×0.03V＝6eq\r(2)V，電動(dòng)勢(shì)有效值：E＝eq\f(Em,\r(2))＝6V；電路中的電流：I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(6,9＋1)A＝0.6A，則溝通電流表的示數(shù)是0.6A，選項(xiàng)B正確；電阻R的發(fā)熱功率是PR＝I2R＝3.24W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；溝通電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,10π)s＝0.2s，則用該溝通發(fā)電機(jī)給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí)，打點(diǎn)的時(shí)間間隔肯定為0.2s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；假如將電阻R換成標(biāo)有“6V3W”字樣的小燈泡，燈泡的電阻RL＝eq\f(U2,P)＝eq\f(36,3)Ω＝12Ω，燈泡兩端的電壓UL＝eq\f(E,RL＋r)RL＝eq\f(6,12＋1)×12V＝5.54V，故小燈泡不能正常工作，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：B4．在電阻兩端并聯(lián)二極管如圖所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為志向二極管(正向電阻可看作零，反向電阻可看作無(wú)窮大)，在A、B間加一正弦交變電流u＝20eq\r(2)sin100πt(V)，則加在R2上的電壓有效值為()A．10V B．20VC．15V D．5eq\r(10)V解析：電壓值取正值時(shí)，即在前半個(gè)周期內(nèi)，二極管電阻為零，R2上的電壓等于輸入電壓值，電壓值取負(fù)值時(shí)，即在后半周期內(nèi)，二極管電阻無(wú)窮大可看作斷路，R2上的電壓等于輸入電壓值的一半，據(jù)此可設(shè)加在R2的電壓有效值為U，依據(jù)電流的熱效應(yīng)，在一個(gè)周期內(nèi)滿意eq\f(U2,R)T＝eq\f(202,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(102,R)·eq\f(T,2)，可求出U＝5eq\r(10)V．故選項(xiàng)D正確．答案：D5.如圖所示為某交變電流隨時(shí)間改變的圖象，此交變電流有效值是()A．3eq\r(2)A B．5AC.eq\r(17)A D．2eq\r(5)A解析：將交變電流與直流電流通過(guò)阻值都為R的電阻，設(shè)直流電流為I，則依據(jù)有效值的定義，有(eq\f(4\r(2),\r(2)))2R·eq\f(T,2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3\r(2)))eq\s\up12(2)R·eq\f(T,2)＝I2RT，解得I＝eq\r(17)A.答案：C6．如圖所示電路中，L為電感線圈，C為電容器，當(dāng)開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)變?yōu)殚]合時(shí)()A．燈LA中無(wú)電流通過(guò)，不行能變亮B．燈LA中有電流通過(guò)，方向由a到bC．燈LB漸漸熄滅，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)電勢(shì)D．燈LB漸漸熄滅，c點(diǎn)電勢(shì)低于d點(diǎn)電勢(shì)解析：若開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)變?yōu)殚]合，則電容器C和燈LA將被短路，電容器放電，燈LA中電流方向?yàn)橛蒪到a，A、B錯(cuò)誤；由于在L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，在線圈L、燈LB和電鍵形成回路，使得燈LB漸漸熄滅，電流方向?yàn)閺腸到d，由于L是電源，所以c點(diǎn)電勢(shì)低于d點(diǎn)電勢(shì)，選項(xiàng)D正確．答案：D7．如圖，利用志向變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，發(fā)電廠的輸出電壓恒定，輸電線路的電阻不變，當(dāng)用電高峰到來(lái)時(shí)()A．輸電線上損耗的功率減小B．電壓表V1的示數(shù)減小，電流表A1增大C．電壓表V2的示數(shù)增大，電流表A2減小D．用戶功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小解析：當(dāng)用電高峰到來(lái)時(shí)，用戶消耗的功率變大，則電流表A2讀數(shù)變大，輸電線上的電流變大，輸電線上損耗的功率變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流表A1增大，因?yàn)榘l(fā)電廠的輸出電壓恒定，則升壓變壓器的次級(jí)線圈電壓不變，即電壓表V1的示數(shù)不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輸電線上的電壓損失變大，故降壓變壓器的初級(jí)線圈電壓減小，降壓變壓器次級(jí)線圈電壓也減小，即電壓表V2的示數(shù)減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；用戶消耗的功率占發(fā)電廠輸出總功率的比例eq\f(P－P損,P)＝1－eq\f(I2R,U1I)＝1－eq\f(ΔU,U1)，因?yàn)檩旊娋€上的電流增大，則電壓損失增大，U1不變，所以用戶消耗的功率占發(fā)電廠輸出總功率的比例減小，故D正確．答案：D8．如圖所示，有一矩形線圈繞OO′軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流，通過(guò)滑環(huán)接一志向變壓器．線路中接有電壓表和電流表，不計(jì)矩形線圈和導(dǎo)線的電阻．滑動(dòng)接頭P可以上下移動(dòng)，副線圈上接有可調(diào)電阻R.下列推斷正確的是()A．當(dāng)P位置不動(dòng)、R增大時(shí)，電壓表的示數(shù)增大B．當(dāng)P位置不動(dòng)、R增大時(shí)，電壓表的示數(shù)減小C．當(dāng)P位置向上移動(dòng)、R不變時(shí)，電流表的示數(shù)增大D．當(dāng)P位置向上移動(dòng)、R不變時(shí)，電流表的示數(shù)減小解析：因不計(jì)矩形線圈和導(dǎo)線的電阻，電壓表的示數(shù)即電動(dòng)勢(shì)的有效值，電動(dòng)勢(shì)不變，電壓表示數(shù)不變，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；依據(jù)志向變壓器變壓規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，副線圈輸出電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1，因n1減小，U2會(huì)增大，由輸出功率等于輸入功率P2＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)＝P1＝U1I1知，電流表示數(shù)I1會(huì)增大，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)9．如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交變電流的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，其在同一磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生正弦交變電流的圖象如圖線b所示.以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交變電流的說(shuō)法正確的是()A．在圖中t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2C．交變電流a的瞬時(shí)值為u＝10sin5πt(V)D．交變電流b電壓的最大值為eq\f(20,3)V解析：由題圖可知，t＝0時(shí)刻線圈均在中性面，穿過(guò)線圈的磁通量最大，所以A錯(cuò)誤；由圖象可知TA∶TB＝2∶3，故nA∶nB＝3∶2，所以B正確；由圖象可知，溝通電a的最大值為10V，角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.4)rad/s＝5πrad/s，所以溝通電a的瞬時(shí)值為u＝10sin5πt(V)，所以C正確；溝通電最大值Um＝nBSω，故Uma∶Umb＝3∶2，故Umb＝eq\f(2,3)Uma＝eq\f(20,3)V，D正確．答案：BCD10．如圖所示，變頻交變電源的頻率可在20Hz到20kHz之間調(diào)整，在某一頻率時(shí)，L1、L2兩只燈泡的炙熱程度相同，則下列說(shuō)法中正確的是()A．假如將頻率增大，L1炙熱程度減弱、L2炙熱程度加強(qiáng)B．假如將頻率增大，L1炙熱程度加強(qiáng)、L2炙熱程度減弱C．假如將頻率減小，L1炙熱程度減弱、L2炙熱程度加強(qiáng)D．假如將頻率減小，L1炙熱程度加強(qiáng)、L2炙熱程度減弱解析：某一頻率時(shí)，兩個(gè)燈泡炙熱程度相同，應(yīng)有兩燈泡消耗的功率相同，頻率增大時(shí)，感抗增大，而容抗減小，故通過(guò)L1的電流增大，通過(guò)L2的電流減小，故B項(xiàng)正確，同理可得C項(xiàng)正確．答案：BC11．如圖甲所示的電路中，志向變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，?均為志向電表，R是光敏電阻(其阻值隨光強(qiáng)增大而減小)、L是志向線圈、D是燈泡．原線圈接入如圖乙所示的正弦溝通電，下列說(shuō)法正確的是()A．溝通電的頻率為50HzB．電壓表的示數(shù)為22eq\r(2)VC．當(dāng)光照增加時(shí)，?的示數(shù)變小D．若用一根導(dǎo)線來(lái)代替線圈L，則燈D變亮解析：因溝通電的周期是0.02s，所以頻率為f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，故A正確；原線圈接入電壓的最大值是220eq\r(2)V，所以原線圈接入電壓的有效值是U1＝220V，依據(jù)志向變壓器變壓比：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，代入數(shù)據(jù)解得副線圈的電壓為：U2＝22V，故B錯(cuò)誤；有光照增加時(shí)，R阻值隨光強(qiáng)增大而減小，依據(jù)P＝eq\f(U2,R總)，得副線圈輸出功率增大，所以原線圈輸入功率增大，所以電流表?的示數(shù)變大，故C錯(cuò)誤；用導(dǎo)線代替線圈，對(duì)電流的阻礙減小，所以D變亮，故D正確．答案：AD12．如圖甲所示為一交變電壓隨時(shí)間改變的圖象，每個(gè)周期內(nèi)，前二分之一周期電壓恒定，后二分之一周期電壓按正弦規(guī)律改變．若將此交變電流連接成如圖乙所示的電路，電阻R阻值為100Ω，則()A．志向電壓表讀數(shù)為100VB．志向電流表讀數(shù)為0.75AC．電阻R消耗的電功率為56WD．電阻R在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5625J解析：依據(jù)電流的熱效應(yīng)，一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝eq\f(U2,R)T＝eq\f(1002,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(50,\r(2))))\s\up12(2),R)·eq\f(T,2)，解得U＝75V，A錯(cuò)誤；電流表讀數(shù)I＝eq\f(U,R)＝0.75A，B正確；電阻R消耗的電功率P＝I2R＝56.25W，C錯(cuò)誤；在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝Pt＝5625J，D正確．答案：BD三、非選擇題(本題共3小題，共52分．解答題應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程和重要演算步驟，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(16分)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是匝數(shù)n＝100，邊長(zhǎng)L＝20cm的正方形線圈，其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圍著垂直磁場(chǎng)方向的軸以ω＝100πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)起先計(jì)時(shí)．線圈的電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝99Ω.(1)寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)求外電阻上消耗的功率；(3)從計(jì)時(shí)起先，線圈轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,3)過(guò)程中，通過(guò)外電阻的電荷量是多少？解析：(1)電動(dòng)勢(shì)的最大值：Em＝nBωL2＝628V，依據(jù)閉合電路歐姆定律得Im＝eq\f(Em,R＋r)＝6.28A，故交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為：i＝6.28sin100πt(A)．(2)電流的有效值I＝eq\f(1,\r(2))Im，由P＝I2R得外電阻上的消耗功率：P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,\r(2))Im))eq\s\up12(2)R≈1.95×103W.(3)從計(jì)時(shí)起先到線圈轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,3)過(guò)程中，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，得＝neq\f(Φm－Φmcos60°,Δt)＝n·eq\f(BL2,2Δt)，故平均電流＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)＝eq\f(nBL2,2（R＋r）·Δt)，通過(guò)外電阻的電荷量q＝·Δt＝eq\f(nBL2,2（R＋r）)＝1×10－2C.答案：(1)i＝6.28sin100πt(A)(2)1.95×103W(3)1×10－2C14．(18分)如圖所示，志向變壓器原線圈中輸入電壓U1＝3300V，副線圈兩端電壓U2為220V，輸出端連有完全相同的兩個(gè)燈泡L1和L2，繞過(guò)鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)U＝2V.(1)原線圈n1等于多少？(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，表A2的示數(shù)I2＝5A，則表A1的示數(shù)I1為多少？(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，表A1的示數(shù)I1′等于多少？解析：(1)設(shè)伏特表所接線圈輸出端電壓為U3，得eq\f(U1,U3)＝eq\f(n1,n3)，得n1＝eq\f(3300,2)×1＝1650.(2)由U1I1＝U2I2，得I1＝eq\f(U2I2,U1)＝eq\f(220×5,3300)A≈0.33A.(3)當(dāng)S閉合時(shí)，I′2＝2I2＝10A，U1I′1＝U2I′2，I′1＝eq\f(U2I′2,U1)＝eq\f(220×10,3300)A≈0.67A.答案：(1)1650(2)0.33A(3)0.67A15．(18分)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的最大輸出功率為100kW，輸出電壓恒為500V，用電阻率為1.8×10－8Ω·m，橫截面積為10－5m2的輸電線向4×103m遠(yuǎn)處的用戶輸電，要使發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輸電線上的損失功率不得超過(guò)發(fā)電機(jī)總功率的4%.(1)所用的志向升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？(2)假如用戶用電器的額定電壓為220V，那么所用的志向降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？(3)想一想，當(dāng)深夜接入電路的用電器削減時(shí)，用電器兩端的電壓是大于、小于還是等于220V？若用電器電路中電流為100A，求此時(shí)用電器兩端的電壓數(shù)值．解析：(1)輸電要用兩根導(dǎo)線，則輸電線的電阻為r＝ρeq\f(2l,S)＝1