2019年秋人教版物理选修3-2《第五章 交变电流》章末质量评估试卷（含解析）

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1、章末质量评估（二）（时间：90 分钟 分值：100 分）一、单项选择题（本题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分.在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1.对于理想变压器，下列说法中不正确的是（ ）A.原线圈的输入功率随着副线圈输出功率的增大而增大B.原线圈的输入电流随着副线圈输出电流的增大而增大C.副线圈的输出电压随负载电阻的增大而增大D.原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比解析：对于理想变压器，输入功率等于输出功率，输入功率由输出功率决定，输入电流由输出电流决定，输入电压决定输出电压，输出电压不随负载电阻的变化而变化，故A、B 、 D 正确，C 错误.答案：C2.如图所

2、示是一交变电流的 i-t 图象，则该交流电流的有效值为（ ）A.4 A B. A2303C. A D.2 A83 2解析：设交流电流的有效值为 I，周期为 T，电阻为 R，则I2RT R 4 2R T，(22 4)2 T3 23解得 I A.故选 B.2303答案：B3.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，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（ ）图甲 图乙 A.t0.005 s 时线框的磁通量变化率为零B.t0.01 s 时线框平面与中性面重合C.线框产生的交变电动势有效值为 311 VD.线框产生的交变电动势频率为 100 Hz解析：由题图象知，该交变电流

3、电动势峰值为 311 V，交变电动势的频率为 f50 Hz，C 、 D 错； t0.005 时，e 311 V ，磁通量变化最快， t0.01 s 时 e0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A 错误， B 正确.答案：B4.如图所示，矩形线圈的面积为 S，匝数为 N，线圈电阻为 r，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 OO轴以角速度 匀速转动，外电路的电阻为 R，在线圈由图示位置转过90的过程中，下列说法中正确的是（ ）A.磁通量的变化量 NBSB.通过电阻 R 的电荷量 qBSR rC.电阻 R 上产生的焦耳热 Q（ NBS） 22RD.电阻 R 上产生的焦耳热 Q（ NBS） 2R4（ R

4、 r） 2解析：线圈由题图示位置转过 90，磁通量变化量 BS，故选项 A 错误；通过电阻 R的电荷量 q ，故选项 B 错误；感应电动势最大值 EmNBS，转动时间 t NR r T4，所以 QI 2Rt Rt ，故选项 C 错误，选项 D 正确.2 Em2（R r）2 （NBS）2R4（R r）2答案：D5.用 220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是 110 V，通过负载的电流图象如图所示，则（ ）A.变压器输入功率约为 3.9 WB.输出电压的最大值是 110 VC.变压器原、副线圈的匝数比是 12 D.负载电流的函数表达式 i0.05sin （A ）(10

5、0t 2)解析：通过负载的电流有效值为 0.025 A，变压器输入功率约为2PUI1100.025 W3.9 W，选项 A 正确.变压器输出电压的最大值是 110 V，选项2 2B 错误. 由变压公式，变压器原、副线圈的匝数比是 21，选项 C 错误.负载电流的函数表达式 i0.05sin 100t A，选项 D 错误 .答案：A6.如图所示电路中，L 为电感线圈，R 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压 u220 sin 100t （V ） ，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为2100 Hz，下列说法正确的是（ ）A.电流表示数增大 B.电压表示数减小C.灯泡变暗

6、D.灯泡变亮解析：由 u220 sin 100t V 可得电源原来的频率为 f Hz50 Hz.当电源频率21002由原来的 50 Hz 增为 100 Hz 时，线圈的感抗增大；线圈两端电压有效值增大，电压表示数增大，故选项 B 错误.在总电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减小，选项 A 错.灯泡 R的电阻是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，选项 C 正确，D错.答案：C7.如图甲所示，电阻为 1 的矩形线圈绕垂直匀强磁场的转轴 OO匀速旋转产生交流电，现将此电流给阻值为 R10 的小灯泡 L 供电，通过电流传感器得到灯泡中电流的图象如图乙，不考虑温度对灯泡阻值的影响，下

7、列说法中正确的是（ ）A. 在 t510 3 s 时，线圈处于中性面位置B. 在 t1010 3 s 时，穿过线圈的磁通量最大C. 交变电流的瞬时表达式为 i5cos 50 t（A ）D. 线圈产生的交流电的电动势为 55 V解析：由题图可知 t0.005 s 时刻，感应电流最小为零，此时线圈所在平面处于中性面位置，故 A 正确；t1010 3 s 时刻，感应电流最大，此时线圈所在平面与中性面位置垂直，所以穿过线框回路的磁通量最小，故 B 错误；周期 T0.02 s，角速度 100 2Trad/s，电流的瞬时表达式为 i5cos 100t（A） ，故 C 错误； 线圈产生的交流电的电动势最大值

8、为 EmI m（R r ） 55 V，故 D 错误.答案：A8.如图所示，有一台交流发电机 E.通过理想升压变压器 T1 和理想降压变压器 T2 向远处用户供电，输电线的总电阻为 R.T1 的输入电压和输入功率分别为 U1 和 P1，它的输出电压和输出功率分别为 U2 和 P2；T 2 的输入电压和输入功率分别为 U3 和 P3，它的输出电压和输出功率分别为 U4 和 P4，设 T1 的输入电压 U1 一定，当用户消耗的电功率变大时，有（ ）A.P2 变大，P 3 变大 B.P1 变小，P 2 变小C.U2 变小，U 3 变小 D.U2 变小，U 4 变大解析：P 1P 2PP 3，且 P3P

9、 4，由于 P4增大，所以 P3及 P1、P 2均变大，A 对，B 错；U 2 U1，U 1一定，所以 U2不变，C 、D 错.n2n1答案：A9.在如图所示的电路中，理想变压器的变压比为 21，四个灯泡完全相同，若已知灯泡 L3 和 L4 恰能正常工作，那么（ ）A.L1 和 L2 都能正常工作B.L1 和 L2 都不能正常工作C.L1 和 L2 只有一个能正常工作D.条件不足，无法判断解析：由于副线圈两端并联着两个相同的灯泡 L3、L 4.每个灯泡正常工作时的实际电流都等于额定电流，因此副线圈中的电流等于一个灯泡额定电流的两倍.根据原、副线圈的电流与匝数成反比，可知原线圈中的电流等于副线圈

10、中电流的 ，即恰好等于灯泡 L1、L 212的额定电流，从而可以得出 L1和 L2都能正常工作.答案：A10.某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成.发电机中矩形线圈所围的面积为 S，匝数为 N，电阻不计 .它可绕水平轴 OO在磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中以角速度 匀速转动.矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头 P 上下移动时可改变输出电压，R 0 表示输电线的电阻.以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是（ ）A.若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最小B.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为 eNBS cos tC.

11、当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头 P 应向下滑动D.当滑动触头 P 向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高解析：若发电机线圈某时刻处于图示位置，磁通量变化最快，感应电动势最大，最大值为 NBS，变压器原线圈的电流瞬时值最大，发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为 eNBS cos t，选项 B 正确， A 错误；当用户数目增多时，总电流增大，输电线上的电势降落得多，为使用户电压保持不变，滑动触头 P应向上滑动才能增大变压器的输出电压，选项 C 错误；滑动触头 P向下或向上移动，变压器原线圈两端的电压都不变，选项 D错误.答案：B二、多项选择题（本题共 4 小题，每小题 6 分，

12、共 24 分.在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得 6 分，漏选得 3 分，错选或不选得 0 分）11.一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e10 sin 4t （V） ，则（ ）2A.该交变电动势的频率为 2 HzB.零时刻线圈平面与磁场垂直C.t0.25 s 时，e 达到最大值D.在 1 s 时间内，线圈中电流方向改变 100 次解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是 4 rad/s，由角速度和周期、频率的关系 2 f得到此交变电动势的频率为 2 Hz，周期是 0.5 s，2T所以选项 A 正确.周期是 0.5 s，

13、所以 1 s 内线圈中的电流方向改变 4 次，选项 D 错误.代入表达式 t0.25 s，得到 e0，选项 C 错误.零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项 B 正确.综上所述，本题的正确选项为 A、B.答案：AB12.如图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其 et 图象如图乙所示.发电机线圈的内阻为 1 ，外接灯泡的电阻为 9 ，则（ ）A.电压表的示数为 6 VB.发电机的输出功率为 4 WC.在 1.0102 s 时刻，穿过线圈的磁通量最大D.在 2.0102 s 时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大解析：根据 et图象可知产生的

14、交变电流的电动势最大值为 6 V，有效值为 6 V，根2据闭合电路欧姆定律可求得电压表的示数为 U 6 V5.4 V，A 错误；根据电功率99 1公式得发电机的输出功率为 P 9 W3.24 W，B 错误；根据 e-t图象可知在(69 1)2 1.0102 s 时刻，电动势为零，说明此时线圈处于中性面，磁通量最大，C 正确；在2.0102 s 时刻，电动势为最大，说明此时线圈处于与中性面垂直的位置，磁通量最小，但是磁通量的变化率最大，D 正确.答案：CD13.在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下

15、列说法中正确的有（ ）A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析：由题意可知升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，A 错误；在电能输出过程中有 I ，U 线 IR 线 ，U 3U 2U 线 ，因 P变大，I 变大，所以 U 线 变大，降压PU变压器原线圈电压 U3变小，则降压变压器的输出电压变小，B 错误；由 P 损 R 线 ，因(PU)2 P变大，所以 P 损 变大，C 正确；根据 ，因 P变大，所以比值变大，P损P (PU)2 R线P PR线U2D 正确.答案：CD14.如图所示，一理想变压器原线圈接入

16、一交流电源，副线圈电路中 R1、R 2、R 3、R 4均为定值电阻，开关 S 是闭合的. 和 为理想电压表，读数分别为 U1 和 U2；、 和 为理想电流表，读数分别为 I1、 I2 和 I3.现断开 S，U 1 数值不变，下列推断中正确的是（ ）A.U2 变小、I 3 变小 B.U2 不变、I 3 变大C.I1 变小、I 2 变小 D.I1 变大、I 2 变大解析：因为变压器的匝数与 U1不变，所以 U2与两电压表的示数均不变，当 S 断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流 I2减小， 知 I1也将减小，C 正确；因为I1I2 n2n1R1两端的电压减小，故 R2、R 3两端的电压将增大

17、，I 3变大， B 正确.正确选项为 B、C.答案：BC三、填空题（本题共 2 小题，共 14 分）15.（6 分）如图所示，电表均为理想的交流电表，保险丝 P 的熔断电流为 2 A，电容器 C 的击穿电压为 300 V.若在 a、 b 间加正弦交流电压，并适当地调节 R 接入电路中的阻值，使 P 恰好不被熔断，C 恰好不被击穿，则电流表的读数为 A，电压表的读数为 V.解析：电阻 R0和 R串联接入交流电路中，通过保险丝的电流与通过电流表的电流相等；电容器与电阻 R并联，故电容器两端的电压与 R两端的电压相同.电压表的读数是电阻R两端电压的有效值，而电容器的击穿电压是加在电容器两端的交流电压

18、的最大值，故电流表的读数为 2 A，电压表的读数为 V212.1 V. 3002答案：2 212.116.（8 分）有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈 A、B，线圈外部还可以绕线 .图甲 图乙 （1）某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了 A、B 线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的 a、b 位置，由此可推断 线圈的匝数较多（选填“A”或“B” ）.（2）如果把它看成理想变压器，现要测定 A 线圈的匝数，提供的器材有一根足够长的绝缘导线、一个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）：_.（3）A 线圈的匝数为 nA （用所测物

19、理量符号表示）.解析： （1）由题图乙可知 a位置的阻值大于 b位置的阻值，由电阻定律可得 A线圈的匝数多于 B线圈的匝数.（2）用长导线绕一个 n匝线圈，作为副线圈替代 A线圈；把低压交流电源接 B线圈，测得 B线圈的输出电压为 U；用 A线圈换下绕制的线圈测得 A线圈的输出电压为UA.（3）由（2）知 nA n.UAU答案：（1）A （2）用长导线绕一个 n 匝线圈，作为副线圈替代 A 线圈；把低压交流电源接 B 线圈，测得 B 线圈的输出电压 U；用 A 线圈换下绕制的线圈测得 A 线圈的输出电压 UA （3） nUAU四、计算题（本题共 3 小题，共 32 分，解答时应写出必要的文字说

20、明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）17.（10 分）如图甲所示，矩形线圈匝数 N100 匝，ab30 cm，ad20 cm，匀强磁场磁感应强度 B0.8 T，绕轴 OO从图示位置开始匀速转动，角速度 100 rad/s.图甲 图乙（1）穿过线圈的磁通量最大值 m 为多大？线圈转到什么位置时取得此值？（2）线圈产生的感应电动势最大值 Em 为多大？线圈转到什么位置时取得此值？（3）写出感应电动势 e 随时间变化的表达式，并在图乙中作出图象.解析：（1）当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值.mBS 0.8 0.30.2 Wb0.048 Wb.（2）线圈与磁感线平行时，感应电动势有最

21、大值Em NBS480 V.（3）表达式 eE mcos t480cos 100t V.图象如图所示.18.（10 分）如图所示，一个变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在 220 V 的电网上，向额定电压为 1.80104 V 的霓虹灯供电 .（1）为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，当副线圈电路中电流超过 12 mA 时，熔丝就熔断.熔丝的熔断电流是多大？（2）若霓虹灯正常发光时，副线圈电路中电流为 10 mA，则变压器的输入功率是多大？解析：（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为 U1、U 2、I 1、I 2，则 .当U1U2 n1n2 I2I1I212 mA 时，I 1即为熔断电流.

22、代入数据，得 I10.98 A.（2）设副线圈中电流为 I210 mA 时，变压器的输入功率为 P1，此时霓虹灯正常发光，其两端电压为 U21.8 104 V，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1I 2U2，代入数据得，P 1180 W.19.（12 分）用均匀导线弯成正方形闭合线框 abcd，线框每边长 10 cm，每边的电阻值为 0.1 .把线框放在磁感应强度为 B0.1 T 的匀强磁场中，并使它绕轴 O1O2 以 100 rad/s 的角速度旋转，旋转方向如图所示（沿 O2O1，由 O2 向 O1 看为顺时针方向）.已知O1、O 2 两点分别在 ad 和 bc 上，轴 O1O2

23、在线框平面内，并且垂直于B，O 1d3O 1a，O 2c3O 2b.（1）当线框平面转至和 B 平行的瞬时（如图所示位置）：每个边产生的感应电动势的大小各是多少？线框内感应电流的大小是多少？方向如何？（2）求线框由图示位置旋转 的过程中产生的平均电动势的大小；3（3）线框旋转一周产生的热量为多少？解析：（1）令 l表示正方形线框的边长， R表示其每边的电阻值，则 l0.1 m，R 0.1 ，设此时 cd段感应电动势的大小为 E1，ab 段感应电动势的大小为 E2，则E1Bl v1 0.075 V，3Bl24E2Bl v2 0.025 V，Bl24da段和 bc段不切割磁感线，所以它们的电动势都是 0.线框中的感应电动势 EE 1E 20.1 V，线框中的感应电流为 I 0.25 A.根据E4R楞次定律或右手定则，可判断电流方向沿 dcbad.（2）根据法拉第电磁感应定律，线框由图示位置旋转 的过程中产生的平均电动势3的大小 V0.083 V.E tBST6 3Bl2sin 60 3320 （3）线框旋转一周产生的热量为 Q R 总 T 4R 2.5 104 (Im2)2 (I2)2 2J7.85 104 J.