高中物理粤教版章末检测选修3-2章末检测卷二

章末检测卷(二)
(时间：90分钟满分：100分)
一、单项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分)
交流电的有效值( )
1．下列提到的交流电，哪个指的不是
．．
A．交流电压表的读数B．保险丝的熔断电流
C．电容器的击穿电压D．电动机铭牌上的额定电压
答案 C
解析交流电压表测量的是交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选C.
2．照明供电线路的路端电压大体上是维持不变的，可是咱们在晚上七八点钟用电顶峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时()
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大
D．干路电流必然，支路比深夜时多，分去了一部份电流
答案 C
解析总电阻减小，总电流增大，输电线电阻造成的电压损失ΔU＝IR线增大，电灯取得的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些．
3．一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e＝220sin 100πt V，现有如下的说法，其中正确的是()
A．在t＝0时，线圈中的磁通量为0
B．该交流发电机线圈的转速为50 r/s
C．若加在标有“220 V,100 W”的灯泡的两头，灯泡能正常发光
D．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变
答案 B
解析因为交变电流的瞬时表达式为e＝E m sin ωt，其中E m＝nBSω表示最大值，ω＝2πf.当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等．最大值为有效值的2倍，则该电动势的最大值为220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错误，选项B正确．当t＝0时，e＝0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A错误．
4．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V ,60 W ”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 ( )
图1
A ．电流表的示数为32
220 A
B ．电源输出功率为1200 W
C ．电流表的示数为3
220 A
D ．原线圈两头电压为11 V 答案 C
解析 副线圈电压U 2＝220 V ，电流I 2＝P U 2＝311 A ，则原线圈两头电压U 1＝20
1×U 2＝
4400 V ，电流I 1＝120×I 2＝3220 A ，所以电流表示数为3
220 A ，选项A 、D 错误，C 正确．电
源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60 W ，选项B 错误，故选C.
5．多数同窗家里都有调光台灯、调速电扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是本钱高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速．此刻的调光台灯、调速电扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图2所示为一个通过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个12周期中，前面的1
4被截去，从而改变了电灯
上的电压，那么此刻电灯上的电压的有效值为 ( )
图2
A ．U m
答案 C
解析 由有效值的概念知U 2R T ＝(U m 2)2
R ×T 2得U ＝U m
2
.C 项正确．
二、双项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每题只有两个选项正确，全数选对得5分，漏选得2分，错选得0分)
6．如图3所示，在远距离输电进程中，若维持升压变压器原线圈的输入功率不变，下
列说法正确的是 ( )
图3
A ．升高U 1会减小输电电流I 2
B ．升高U 1会增大线路的功率损耗
C ．升高U 1会增大线路的电压损耗
D ．升高U 1会提高电能的利用率 答案 AD
解析 提高输电电压U 1，由于输入功率不变，则I 1将减小，又因为I 2＝n 1
n 2
I 1，所以I 2
将减小，故A 对；线路功率损耗P
损＝I 2
2R ，因此功率损耗减小，电压损失减小，故
B 、C
错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高，D 对．
7．如图4甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A 的保险丝L ，原线圈匝数n 1
＝600匝，副线圈匝数n 2＝120匝．当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两头可以接 ( )
图4
A ．阻值为 Ω的电阻
B ．并联两盏“36 V,40 W ”的灯泡
C ．工作频率为10 Hz 的电视
D ．耐压值为36 V 的电容器 答案 AB
解析 理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为 s ，频率为50 Hz ，则副线圈取得的交变电流的频率也为50 Hz ，故接入工作频率为10 Hz 的电视不能正常工作，C 错误；由题图乙可知，原线圈所接电源的电压有效值为180 V ，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U 2＝120
600×180 V ，得U 2
＝36 V ，B 中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I 1＝4
9
A ≈0.44 A ＜0.5 A ，
B 正确；副线
圈两头电压的有效值为36 V ，但其最大值大于电容器的耐压值，故D 错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则(36 V )2
R
＝180 V ×0.5 A ，解得R ＝ Ω，A 正确．
8．如图5甲中理想变压器原、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 的转变关系如图乙所示．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( )
图5
A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin (100πt ) 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 W 答案 AD
解析 由题图可知，U m ＝20 2 V ，T ＝ s ，则ω＝2π
T ＝100π rad/s ，输入电压u ＝202sin
(100πt ) V ，故A 正确；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接一、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，副线圈两头电压不变，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，
B 错；此时P 出＝U 2
2
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，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 22
R ＝4220 W ＝ W ，D
正确．
9．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q 调节，如图6所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，在原线圈上加一电压为U 的交流电，则( )
图6
A ．维持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变大
B ．维持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变小
C ．维持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变大
D ．维持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变小 答案 BC
解析 维持Q 的位置不动，副线圈匝数不变，由U 1U 2＝n 1
n 2
知U 2不变，当P 向上滑动时，
R 变大，由I 2＝U 2
R 0＋R 知I 2减小，I 1减小，故电流表的读数变小，A 错误，B 正确；维持P
的位置不动，将Q 向上滑动时，副线圈的匝数增多，由U 1U 2＝n 1n 2知U 2增大，由I 2＝U 2
R ＋R 0知
I 2增大，I 1增大，故电流表的读数变大，C 正确，D 错误．
三、填空题(本题共2小题，共14分)
10．(6分)一交流电压随时间转变的图象如图7所示，则此交流电的频率是________ Hz ，若将该电压加在10 μF 的电容器上，则电容器的耐压值不该小于________V ；若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于________ A.
图7
答案 50 200
解析 由题图知T ＝ s ，U m ＝200 V 而f ＝1
T
所以f ＝50 Hz ，电容器耐压值应不小于200 V ， I ＝
U m 2·1R ＝10021000
A ≈0.14 A. 因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流不能低于0.14 A.
11．(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图8甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．
图8
(1)某同窗用一多用电表的同一欧姆挡前后测量了A、B线圈的电阻值，指针别离对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________线圈的匝数较多(选项“A”或“B”)．
(2)若是把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；
A线圈的匝数为n A＝______.(用所测物理量符号表示)
答案(1)24A
(2)①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；
②将A线圈与低压交流电源相连接；
③用多用电表的交流电压挡别离测量A线圈的输入电压U A和绕制线圈的输出电压U
U A
U n(其他方式，只要合理即可)
四、计算题(本大题共4小题，共46分)
12．(9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随时间按正弦规律转变，如图9所示，发电机内阻r＝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交流电流表(内阻不计)的读数．
图9 答案 1.4 A
解析从Φ－t图象可以看出
Φm＝×10－2 Wb，
T＝×10－2 s，
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×××10－2
×10－2×(95＋)
A＝2 A.
交流电流表读数I＝I m/2≈1.4 A.
13．(9分)如图10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，从中性面开始以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，则开始转动1
20s内在R上产生的热量为多少焦耳？
图10 答案150 J
解析电动势最大值为
E m＝nBSω＝100×2×××10π V＝80π V
有效值为：E ＝E m /2＝402π V 电流有效值为： I ＝
E R ＋r ＝402π6＋2
A ＝52π A 故产生的热量为Q ＝I 2Rt ＝150 J.
14．(14分)如图11所示，匀强磁场磁感应强度B ＝ T ，匝数为n ＝50匝的矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴OO ′匀速转动，每匝线圈长为L ＝25 cm ，宽为d ＝20 cm.线圈每分钟转动1 500转，在匀速转动进程中，从线圈平面通过图示位置时开始计时．
图11
(1)写出感应电动势e 的瞬时值表达式；
(2)若每匝线圈本身电阻r ＝ Ω，外接一阻值为13 Ω的用电器，使线圈与外电路组成闭合电路，写出感应电流i 的瞬时值表达式；
(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时，感应电动势e ′和感应电流i ′的瞬时值表达式如何？
(4)画出(1)(2)中的e －t 、i －t 图象． 答案 观点析
解析 (1)线圈匝数n ＝50，磁场的磁感应强度B ＝ T ，线圈转动的角速度ω＝2πf ＝2π×1 50060
rad/s ＝50π rad/s ，线圈的面积S ＝Ld ＝0.05 m 2
所以E m ＝nBSω＝50×××50π V ≈196 V
从图示位置计时，有e ＝E m cos ωt ＝196cos (50πt ) V . (2)若r ＝ Ω，则r ′＝50 r ＝×50 Ω＝1 Ω R 总＝R ＋r ′＝13 Ω＋1 Ω＝14 Ω I m ＝
E m R 总＝196
14
A ＝14 A
所以i ＝I m cos ωt ＝14cos (50πt ) A
(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式别离为e ′＝196sin (50π t ) V ，i ′＝14sin (50πt ) A.
(4)因为ω＝50π，
所以T ＝2π
ω
＝ s ，E m ＝196 V ，I m ＝14 A
(1)(2)中的e －t 、i －t 图象别离如图甲、乙所示．
甲
乙
15．(14分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW ，输出电压恒为500 V ，现用电阻率为×10－
8 Ω·m ，横截面积为10－
5 m 2的输电线向4×103 m 远处的输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%，求：
(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？
(2)若是用户用电器的额定电压为220 V ，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？
(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两头的电压是大于、小于仍是等于220 V ？若用电器电路中电流为100 A ，求此时用电器两头的电压数值．
答案 (1)1∶12 (2)288∶11 (3)大于220 V 227 V
解析 (1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r ＝ρ2l S ＝×10－8×2×4×10310－5 Ω＝ Ω
由题意知P 损＝P ×4%＝(P
U 2)2r
105
×＝(105U 2
)2
×
U 2＝6 000 V
升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝5006 000＝1
12.
(2)I 2＝P U 2＝1056×103 A ＝50
3 A
U 损＝I 2·r ＝503× V ＝240 V
而U 3＝U 2－U 损
＝6 000 V －240 V ＝5 760 V n 3n 4＝U 3U 4＝5 760220＝28811
降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11 (3)用电器总数减少时，用电器两头电压将增大 由题知I 4′＝100 A 则由I 4′I 3′＝n 3n 4＝28811
所以I 3′＝1 100
288
U 损′＝I 3′·r ＝1 100
288× V ＝55 V
而U 1、U 2不变
U 3′＝U 2－U 损′＝(6 000－55) V ＝5 945 V U 3′U 4′＝n 3
n 4
， U 4′＝n 4n 3×U 3′＝11
288×5 945 V ≈227 V .。