2024_2025学年高中物理第五章交变电流章末质量检测卷二含解析含解析新人教版选修3_2

第五章章末质量检测卷(二)
(时间：90分钟满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．如图所示，磁带录音机既可用作录音，也可用作放音，其主要部件为匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b，不论是录音或放音过程，磁带或磁隙软铁会存在磁化现象．下面是对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的描述，正确的是( )
A．放音的主要原理是电磁感应，录音的主要原理是电流的磁效应
B．录音的主要原理是电磁感应，放音的主要原理是电流的磁效应
C．放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用
D．录音和放音的主要原理都是电磁感应
解析：选A 放音的主要原理是磁生电，所以是电磁感应现象，录音的主要原理是电生磁，是电流的磁效应，故A正确，B、C、D错误．
2．对交变电流能够通过电容器的正确理解是( )
A．在有电容器的沟通电路中，没有电荷定向移动
B．在有电容器的沟通电路中，有电荷定向移动，但移动方向是唯一的
C．当电容器接到交变电源上时，电容器交替进行充、放电，电路中才有交变电流
D．当电容器接到交变电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流
解析：选C 交变电流能够通过电容器，是通过电容器交替充、放电而进行的，事实上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，故C正确，D错误；既然电容器交替充、放电，电路中就有了电荷的定向移动，故A、B错误．
3．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )
A．线圈绕P1转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流
B．线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势
C．线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同，都是a→b→c→d
D．线圈绕P1转动时cd边受到的安培力大于绕P2转动时cd边受到的安培力
解析：选A 线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关，选项A 正确，B 错误；绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等，从上向下看，线框逆时针旋转，电流的方向应为a →d →c →b ，选项C 错误；电流相等，cd 边受到的安培力也相等，选项D 错误．
4．频率为50 Hz 的交变电流，其电压u ＝1202sin ωt V ，把它加在激发电压、熄灭电压均为85 V 的霓虹灯的两端，则在半个周期内霓虹灯点亮的时间是( )
A.1
50 s B.1100 s C.
1
150
s D.1200
s 解析：选C 该交变电压的周期T ＝1
50 s ＝0.02 s ，电压的最大
值U m ＝120 2 V≈170 V＝2×85 V．作出交变电压的u ­t 图象如图所示，由于加在霓虹灯两端电压大于85 V 时灯才发光，由图象可知在半个周期内霓虹灯点亮的时间是Δt ＝t 2－t 1，
u ＝170sin(2πft )V ＝85 V
则2πft 1＝π6，t 1＝1600 s,2πft 2＝5π6，t 2＝5
600 s
所以Δt ＝t 2－t 1＝1
150
s
即霓虹灯在半个周期内被点亮的时间为1
150
s. 5．以下说法正确的是( ) A ．交变电流的有效值就是它的平均值 B ．任何交变电流的有效值都是它最大值的
12 C ．假如交变电流接在电阻R 上产生的热量为Q ，那么该交变电流的有效值为Q R
D ．以上说法均不正确
解析：选D 有效值是依据电流的热效应来定义的，平均值并不是有效值，故A 错误；在正弦式交变电流中，其有效值为最大值的
12
，对于其他交变电流并不肯定满意此关系，故B
错误；交变电流要产生热量须要肯定的时间，C 选项中没有说明时间，错误．
6．在如图(a)的电路中，电阻R 2＝6R 1，D 1、D 2为志向二极管，当输入图(b)的正弦沟通电时，电压表的示数为( )
A.U 0
7 B.
4U 0
7
C.5U 0
7
D.U 0
解析：选C 由题意可知，0～T
2时间内两电阻串联，则电路总电阻R ＝R 1＋R 2
依据欧姆定律得出电压表读数U 1＝
U
R 1＋R 2
R 1＝U 0
7
T
2
～T 时间内电压反向，回路中只有电阻R 1，则电路总电阻R ′＝R 1
电压表读数U 2＝
2U 0
2
＝U 0， 依据沟通电的有效值定义得⎝ ⎛⎭⎪
⎫U 072R
·T 2＋U 02R ·T 2＝U 2
R
T 解得U ＝5
7
U 0，故C 正确．
7．如图甲所示，志向变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝3∶1，L 1、L 2为两相同灯泡，R 、
L 、D 和C 分别为定值电阻、志向线圈、志向二极管和电容器，其中C ＝10 μF.当原线圈两端
接如图乙所示的正弦沟通电压时，下列说法中正确的是( )
A ．灯泡L 1肯定比L 2暗
B ．电容器
C 所带电荷量的最大值为62×103
C C ．电容器C 放电周期为2×10－2
s D ．副线圈两端的电压最大值为12 2 V
解析：选D 原线圈有正弦沟通电，则副线圈中也有正弦式沟通电．由于L 1与电阻相串联，而L 2与电感器相串联，灯泡L 1与L 2，是谁亮和暗，取决于电感和电阻谁的阻碍作用大，本题
未给条件无法推断，故A 错误；由变压器的变压比U 1U 2＝n 1n 2
可知，副线圈两端的电压的最大值：
U 2m ＝n 2U 1m n 1＝13
×362＝122，故D 正确；电容器所带电荷量的最大值：Q ＝CU 2m ＝10×10－6×122
＝1.22×10－4
C ，故B 错误；电容器与二极管串联，含有电容的支路一次充电结束后就相当于断路，不存在周期，故C 错误．
8．图甲中志向变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变更关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )
A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin 50πt (V)
B ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光
C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大
D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W
解析：选D 由题图知，U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，则ω＝2π
T
＝100π rad/s，输入电压
U ＝202sin 100πt (V)，故A 错误；由变压器的变压规律知：U 1U 2＝n 1n 2，故U 2＝U 1n 2n 1＝20×1
5
V
＝4 V ，由题中将S 1接1、S 2闭合时，灯泡L 2正常发光可得，灯泡L 2的额定电压为4 V ，当只断开S 2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L 1、L 2串联，故L 1、L 2均不能正常发光，
故B 错误；此时P 出＝U 22
R 总，副线圈负载R 总增大，故P 出减小，又P 入＝P 出，故原线圈的输入功
率减小，故C 错误；当S 1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R ，故P ＝U 22R ＝42
20
W ＝0.8 W ，
故D 正确．
二、多项选择题(本题共7小题，每小题3分，共21分．全选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)
9．甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a 、b 是各部分电路的输入端，其中输入的沟通
高频成分用“”表示，沟通低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．则两图中负载电阻R上得到的电流特征是( )
A．图甲中R得到的是沟通成分
B．图甲中R得到的是直流成分
C．图乙中R得到的是低频成分
D．图乙中R得到的是高频成分
解析：选AC 当交变电流加在电容器上时，有“通沟通、隔直流，通高频、阻低频”的特性，图甲中电容器隔直流，R得到的是沟通成分，A正确，B错误；图乙中电容器通过沟通高频成分，阻碍沟通低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误．
10．室外天线放大器能将室外接收到的微弱电视信号放大，使得电视机更清楚．放大器放置在室外的天线旁边．为它供电的电源盒放置在室内，连接电源盒与放大器的两条电线兼有两种功能：既是天线放大器的50 Hz低频电源线，同时又将几百兆赫兹高频电视信号送入室内．供电视机运用．即低频电流和高频电流共用一个通道．室内电源盒的内部电路如图所示，关于电容器C和电感线圈L的作用．下面说法中正确的是( )
A．电容器C的作用是阻高频电视信号、通低频电流
B．电容器C的作用是阻低频电流、通高频电视信号使之输送到电视机
C．电感线圈L的作用是阻碍高频电视信号进入变压器
D．电感线圈L的作用是阻低频电流、通高频电视信号
解析：选BC 高频电视信号是沟通电，电容器有通高频、阻低频的特点，故A错误，B 正确；电感线圈L的作用是通低频、阻高频，故能够阻碍高频电视信号进入变压器，故C正确，D错误．
11．将电阻R、志向电压表V、开关S和沟通电源依据甲所示方式连接，其中R＝30 Ω，合上开关S后，沟通电源输出的正弦交变电压u随时间t变更的关系如图乙所示．则( )
A ．电压表V 的示数是36 V
B ．R 消耗的电功率是21.6 W
C ．通过R 的电流瞬时值表达式为i ＝1.2sin 100πt (A)
D ．通过R 的电流最大值为1.2 2 A
解析：选BC 从图乙可以看出，R 两端电压的最大值为36 V ，所以电压表的示数为U ＝
362
V ＝18 2 V ，故A 错误；依据P ＝U 2R 得：消耗的电功率P ＝(182)
2
30
W ＝21.6 W ，故B 正确；依
据图乙可知，沟通电的周期为0.02 s ，则ω＝2πT ＝100π rad/s，电流的最大值I m ＝E R ＝36
30 A
＝1.2 A ，所以通过R 的电流瞬时值表达式为i ＝1.2sin 100πt (A)，故C 正确，D 错误．
12．图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一志向变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，○V 为沟通电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下推断正确的是( )
A ．电压表的示数等于5 V
B ．电压表的示数等于
52 V
C ．实现点火的条件是n 2
n 1>1 000 D ．实现点火的条件是n 2n 1
<1 000
解析：选BC 沟通电压表测的是沟通电的有效值，对正弦沟通电，其电压有效值U ＝
U m
2
，B 正确，A 错误；依据题意，副线圈电压峰值大于5 000 V 时就可以点燃气体，对志向变压器
n 2n 1＝U 2m U 1m >5 0005
＝1 000，C 正确，D 错误． 13．某小型水电站的发电机输出电压为220 V ，若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输
电导线的总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1和n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3和n 4.都是志向变压器，要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作，则( )
A ．输电线上的电流I ＝P 0
U
B.n 2n 1
越大，输电线上损失的功率越大
C ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
D ．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
解析：选AC 依据志向变压器的工作原理可知，输入功率和输出功率相等，P 0＝UI ，解得输电线上的电流I ＝P 0U ，A 选项正确；n 2n 1
越大，输送电压越大，则输送电流越小，输电线上损失的功率越小，B 选项错误；输电线上有损耗，依据能量守恒可知，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，C 选项正确，D 选项错误．
14．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图乙所示，产生的交变电动势随时间变更规律的图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为1.0 Ω，外接一只电阻为9.0 Ω的灯泡，则( )
A ．电压表V 的示数为20 V
B ．电路中的电流方向每秒变更10次
C ．灯泡实际消耗的功率为36 W
D ．电动势随时间变更的瞬时表达式为e ＝20cos 5πt (V) 解析：选BC 交变电动势的有效值
E ＝
E m
2
＝20 V ，电压表的示数U ＝R
R ＋r ·E ＝18 V ，A
选项错误；交变电流的周期T ＝0.2 s ，一个周期内电流方向变更2次，每秒变更10次，B 选
项正确；灯泡实际消耗的功率P ＝U 2R ＝36 W ，C 选项正确；线圈转动的角速度ω＝2π
T
＝10π，
电动势随时间变更的瞬时表达式为e ＝202cos 10πt (V)，D 选项错误．
15．如图所示，一志向变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦沟通电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R ＝11R 0，V 是志
向电压表，现将负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V ，则( )
A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B ．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C ．原线圈两端原来的电压有效值约为68 V
D ．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V 解析：选AD 负载电阻减小为5R 0时，有
U 2
R 0＋5R 0＝5 V 5R 0，可得U 2＝6 V ，由U 1U 2＝n 1
n 2
可得U 1＝
24 V ，原线圈两端电压的最大值为2U 1＝24 2 V≈34 V，选项A 正确；保持变压器输入电流
不变即I 1不变，由I 1I 2＝n 1n 2知，负载电阻变更前后副线圈电流I 2不变，则5 V 5R 0＝U 2′
R 0＋11R 0，可得
U 2′＝12 V ，依据U 1′U 2′＝n 1
n 2
可得原线圈两端电压U 1′＝48 V ，选项D 正确．
三、非选择题(本题共5小题，共55分)
16.(8分)如图所示，匝数为100匝、边长为0.2 m 的正方形线圈，在磁感应强度为2 T 的匀强磁场中，从中性面起先以10π rad/s 的角速度绕OO ′轴匀速转动．若线圈自身电阻为2 Ω，负载电阻R ＝6 Ω，取π2
＝10，则起先转动120
s 内在R 上产生的热量为多少焦耳？
解析：电动势最大值为
E m ＝nBSω＝100×2×0.2×0.2×10π V＝80π V
有效值为E ＝
E m
2
＝402π V
电流有效值为I ＝
E
R ＋r ＝
402π
6＋2
A ＝52π A
故产生的热量为Q ＝I 2
Rt ＝150 J. 答案：150 J
17．(10分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n ＝100匝．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变更，如图所
示，发电机内阻r ＝5.0 Ω，外电路电阻R ＝95 Ω.已知感应电动势的最大值E m ＝nωΦm ，其中Φm 为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的沟通电流表(内阻不计)的读数．
解析：从Φ­t 图象可以看出
Φm ＝1.0×10－2Wb ， T ＝3.14×10－2s ，
已知E m ＝nωΦm ，
又ω＝2π
T
，故电路中电流最大值
I m ＝E m
R ＋r ＝n ·2π·Φm T (R ＋r )＝100×2×3.14×1.0×10－2
3.14×10－2
×(95＋5.0)
A ＝2 A. 沟通电流表读数I ＝I m
2
≈1.4 A.
答案：1.4 A
18．(10分)如图所示，变压器原线圈n 1＝800匝，副线圈n 2＝200匝，灯泡A 标有“10 V 2 W”，电动机D 的线圈电阻为1 Ω，将交变电流u ＝1002sin 100πt (V)加到志向变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：
(1)副线圈两端电压(有效值)； (2)电动机D 的电功率．
解析：(1)原线圈两端电压(有效值)
U 1＝
1002
2
V ＝100 V
由变压器变压比规律U 1U 2＝n 1n 2
知，副线圈两端电压
U 2＝n 2
n 1
U 1＝25 V.
(2)电动机两端电压U D ＝U 2－U A ＝15 V 通过电动机的电流I ＝I A ＝P A U A
＝0.2 A 电动机的功率P D ＝U D I ＝3 W. 答案：(1)25 V (2)3 W
19．(12分)如图甲所示，在铁芯上围着两个线圈A 和C ，线圈A 两端接一电源，线圈C 两端接一阻值为10 Ω的电阻R .已知线圈A 的匝数为11；线圈C 的电阻为5 Ω，匝数为7，横截面积为0.3 m 2
.
(1)若A 接的是一电动势为11 V 的电池组，则电阻R 两端的电压等于多少？
(2)若A 接某电源(电源上端为正极)使铁芯中的磁感应强度B 随时间变更如图乙所示，求电阻R 两端的电压值并指出流经电阻R 的电流方向；
(3)求(2)中t ＝0.35 s 时刻穿过线圈C 的磁通量大小．
解析：(1)依据电磁感应规律可知，若A 接的是一电动势为11 V 的电池组，线圈A 产生稳定的磁场，穿过线圈C 的磁通量不变，没有感应电动势产生，电阻R 两端的电压等于零．
(2)若线圈A 产生如题图乙所示的磁场，依据法拉第电磁感应定律可知，线圈C 产生的感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB
Δt
·S ＝0.6 V.
依据闭合电路欧姆定律可知，电阻R 两端的电压U ＝E
R ＋r
·R ＝0.4 V ，依据楞次定律可知，
流经电阻R 的电流方向向下．
(3)分析B ­t 图象可知，t ＝0.35 s 时，B ＝0.1 T ，穿过线圈C 的磁通量大小Φ＝BS ＝0.03 Wb.
答案：(1)零 (2)0.4 V 方向向下 (3)0.03 Wb
20．(15分)发电机的输出电压为220 V ，输出功率为44 kW ，每条输电线的电阻为0.2 Ω，求：
(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少？
(2)假如发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压上升，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供应用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？
解析：(1)输电线上的电流
I R ＝P U ＝44 000
220
A ＝200 A
损失的电压
U R ＝I R R ＝2×0.2×200 V＝80 V
损失的功率
P R ＝U R I R ＝80×200 W＝16 kW
故用户得到的电压
U 用户＝U －U R ＝140 V
用户得到的功率为
P 用户＝P －P R ＝28 kW.
(2)已知升压变压器的匝数比
n 1∶n 2＝1∶10
输入电压U 1＝220 V
因此，升压变压器的输出电压
U 2＝n 2
n 1
U 1＝2 200 V
输电线上的电流
I R ′＝P U 2＝44 0002 200
A ＝20 A
损失的电压
U R ′＝I R ′R ＝2×0.2×20 V＝8 V
损失的功率
P R ′＝U R ′I R ′＝8×20 W＝160 W
因此，降压变压器的输入电压
U 3＝U 2－U R ′＝2 192 V
已知降压变压器的匝数比
n 3∶n 4＝10∶1
所以用户得到的电压
U 4＝n 4
n 3
U 3＝219.2 V
用户得到的功率
P 用户′＝P －P R ′＝43.84 kW.
答案：(1)140 V 28 kW (2)219.2 V 43.84 kW。