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山東省武城縣第二中學(xué)高中物理 第五章 交變電流測(cè)試題 新人教版選修3-2

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1、第五章 交變電流測(cè)試題(二) 一、選擇題(每個(gè)4分,共48分) 1.將閉合多匝線(xiàn)圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中,線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,關(guān)于線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,下列表述正確的是(  ) A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線(xiàn)圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 2.矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在外力控制下靜止不動(dòng),磁感線(xiàn)方向與線(xiàn)圈平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖像如圖所示。t=0時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里。在0~4 s時(shí)間內(nèi),線(xiàn)框ab邊所受安培力隨時(shí)間

2、變化的圖像(力的方向規(guī)定以向左為正方向)可能是圖中的(  ) 3.如圖所示,Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,R1為光敏電阻,R2和R3均為定值電阻,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,為理想電壓表,現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,可能的原因是(  ) A.熱敏電阻溫度升高,其他條件不變 B.熱敏電阻溫度降低,其他條件不變 C.光照增強(qiáng),其他條件不變 D.光照減弱,其他條件不變 4.如圖,一理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)分別為n1、n2。原線(xiàn)圈通過(guò)一理想電流表接正弦交流電源,一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線(xiàn)圈的兩端。假設(shè)該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無(wú)窮大。用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d

3、端的電壓分別為Uab和Ucd,則(  ) A.Uab∶Ucd=n1∶n2 B.增大負(fù)載電阻的阻值R,電流表的讀數(shù)變小 C.負(fù)載電阻的阻值越小,cd間的電壓Ucd越大 D.將二極管短路,電流表的讀數(shù)加倍 5. 如圖,邊長(zhǎng)為2l的正方形虛線(xiàn)框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線(xiàn)框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直,導(dǎo)線(xiàn)框和虛線(xiàn)框的對(duì)角線(xiàn)共線(xiàn),從t=0開(kāi)始,使導(dǎo)線(xiàn)框從圖示位置開(kāi)始以恒定速度沿對(duì)角線(xiàn)方向進(jìn)入磁場(chǎng),直到整個(gè)導(dǎo)線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域,用I表示導(dǎo)線(xiàn)框中的感應(yīng)電流,取逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎瑒t下列表示I-t關(guān)系的圖線(xiàn)中,大致正確的是(  ) 6.如圖所示,與理想變壓器相連的四只燈泡

4、相同,變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為3∶1,接在副線(xiàn)圈上的三只燈泡正常發(fā)光,則對(duì)于串聯(lián)在原線(xiàn)圈上的燈泡L(  ) A.比正常發(fā)光時(shí)的亮度更大 B.也能正常發(fā)光 C.比正常發(fā)光時(shí)的亮度更暗 D.無(wú)法判斷其亮度變化情況 7.如圖所示,動(dòng)圈式話(huà)筒能夠?qū)⒙曇艮D(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?hào)(交變電流)。產(chǎn)生的電信號(hào)一般都不是直接送給擴(kuò)音機(jī),而是經(jīng)過(guò)一只變壓器(視為理想變壓器)之后再送給擴(kuò)音機(jī)放大,變壓器的作用是為了減少電信號(hào)沿導(dǎo)線(xiàn)傳輸過(guò)程中的電能損失,關(guān)于話(huà)筒內(nèi)的這只變壓器,下列判斷正確的是(  ) A.一定是降壓變壓器,因?yàn)镻=I2R,降壓后電流減小,導(dǎo)線(xiàn)上損失的電能減少 B.一定是降壓變壓器,因?yàn)?/p>

5、P=U2/R,降壓后電壓降低,導(dǎo)線(xiàn)上損失的電能減少 C.一定是升壓變壓器,因?yàn)镮=U/R,升壓后,電流增大,使到達(dá)擴(kuò)音機(jī)的信號(hào)加強(qiáng) D.一定是升壓變壓器,因?yàn)镻=UI,升壓后,電流減小,導(dǎo)線(xiàn)上損失的電能減少 8.如圖所示為某小型水電站的電能輸送示意圖,發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶(hù)供電,已知輸電線(xiàn)的總電阻R=10 Ω,降壓變壓器T2的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為4∶1,副線(xiàn)圈與用電器R0組成閉合電路。若T1、T2均為理想變壓器,T2的副線(xiàn)圈兩端電壓u=220sin 100πt (V),當(dāng)用電器電阻R0=11 Ω時(shí)(  ) A.通過(guò)用電器R0的電流有效值是20 A B.升壓變壓

6、器的輸入功率為4 650 W C.發(fā)電機(jī)中的電流變化頻率為100 Hz D.當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí),發(fā)電機(jī)的輸出功率減小 9. 如圖所示,用鋁板制成“U”形框,將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛在此框的上方,讓整體在垂直于水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左以速度v勻速運(yùn)動(dòng),懸線(xiàn)拉力為FT。則(  ) A.懸線(xiàn)豎直,F(xiàn)T=mg B.懸線(xiàn)豎直,F(xiàn)T

7、A.兩燈同時(shí)點(diǎn)亮、同時(shí)熄滅 B.合上S時(shí),B比A先到達(dá)正常發(fā)光狀態(tài) C.?dāng)嚅_(kāi)S時(shí),A、B兩燈都不會(huì)立即熄滅,通過(guò)A、B兩燈的電流方向都與原電流方向相同 D.?dāng)嚅_(kāi)S時(shí),A燈會(huì)突然閃亮一下后再熄滅 11.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab,以一定的初速度v0從一光滑平行金屬導(dǎo)軌底端向上滑行,導(dǎo)軌平面與水平面成30°角,兩導(dǎo)軌上端用一電阻R相連,如圖所示,磁場(chǎng)垂直斜面向上,導(dǎo)軌的電阻不計(jì),金屬桿向上滑行到某一高度之后又返回到底端時(shí)的速度大小為v,則金屬桿在滑行的過(guò)程中(  ) A.向上滑行的時(shí)間小于向下滑行的時(shí)間 B.在向上滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量大于向下滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量 C.向

8、上滑行時(shí)與向下滑行時(shí)通過(guò)電阻R的電荷量相等 D.金屬桿從開(kāi)始上滑至返回出發(fā)點(diǎn),電阻R上產(chǎn)生的熱量為m 12.(山東高考)如圖甲所示,兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。兩質(zhì)量、長(zhǎng)度均相同的導(dǎo)體棒c、d,置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方同一高度h處。磁場(chǎng)寬為3h,方向與導(dǎo)軌平面垂直。先由靜止釋放c,c剛進(jìn)入磁場(chǎng)即勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)再由靜止釋放d,兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸。用ac表示c的加速度,Ekd表示d的動(dòng)能,xc、xd分別表示c、d相對(duì)釋放點(diǎn)的位移。圖乙中正確的是(  )   甲 乙 二、計(jì)算題 13.(12分)如圖甲所示,平行金屬導(dǎo)軌豎直放置,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=1 m

9、,上端接有電阻R1=3 Ω,下端接有電阻R2=6 Ω,虛線(xiàn)OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)將質(zhì)量m=0.1 kg、電阻不計(jì)的金屬桿ab,從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放,桿下落0.2 m過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸,加速度a與下落距離h的關(guān)系圖像如圖乙所示。求: (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B; (2)桿下落0.2 m過(guò)程中通過(guò)電阻R2的電荷量q。 14.(14分)如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角θ=30°,在其上放置一矩形金屬框abcd,ab的邊長(zhǎng)l1=1 m,bc的邊長(zhǎng)l2=0.6 m,線(xiàn)框的質(zhì)量m=1 kg,電阻R=0.1 Ω,線(xiàn)框通過(guò)細(xì)線(xiàn)繞過(guò)定滑輪與

10、重物相連,細(xì)線(xiàn)與斜面平行且靠近,重物質(zhì)量M=2 kg,斜面上efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.5 T,方向垂直于斜面向上;已知ef到gh的距離為0.6 m,現(xiàn)讓線(xiàn)框從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(開(kāi)始時(shí)刻,cd與AB邊重合),在重物M達(dá)到地面之前,發(fā)現(xiàn)線(xiàn)框勻速穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,不計(jì)滑輪摩擦,取g=10 m/s2。 求: (1)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)前細(xì)線(xiàn)所受拉力的大?。? (2)線(xiàn)框從靜止運(yùn)動(dòng)開(kāi)始到ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)所用的時(shí)間; (3)線(xiàn)框abcd在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。

11、 15.(16分)如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線(xiàn)圈abcd的匝數(shù)為n,線(xiàn)圈電阻為r,外電路的電阻為R,ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線(xiàn)OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,現(xiàn)在線(xiàn)圈以O(shè)O′為軸,以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),求: (1)閉合電路中電流瞬時(shí)值的表達(dá)式; (2)線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量; (3)線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中電阻R上通過(guò)的電荷量; (4)電阻R上的最大電壓。 第五章 交變電流測(cè)試題(二)參考答案 1.解析:選C 線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,因此E=n,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線(xiàn)圈的匝數(shù)及磁通量的變化率有關(guān),匝數(shù)越多,磁通量變化越快,感

12、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則越大。若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在減小,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同,若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在增大,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反,C項(xiàng)正確。 2. 解析:選D 在B-t圖像中,0~2 s內(nèi),圖線(xiàn)斜率不變,線(xiàn)框上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變,產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變,此時(shí)安培力F正比于磁感應(yīng)強(qiáng)度B,故0~2 s內(nèi)F-t圖中圖線(xiàn)是一條傾斜直線(xiàn),D項(xiàng)正確。 3.解析:選AD 電壓表示數(shù)變大,而R3為定值電阻,說(shuō)明流經(jīng)R3的電流增大,由電路結(jié)構(gòu)可知,這可能是由于Rt減小或R1增大,由熱敏電阻和光敏電阻特性知,可能是由于溫度降低或光照減弱,故A、D正確,B、C錯(cuò)誤。 4.[解析] 根據(jù)變壓器的工作

13、原理、交流電的有效值解題。變壓器的變壓比=,其中U1、U2是變壓器原、副線(xiàn)圈兩端的電壓。U1=Uab,由于二極管的單向?qū)щ娞匦裕琔cd≠U2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。增大負(fù)載電阻R的阻值,負(fù)載的電功率減小,由于P入=P出,且P入=I1Uab,所以原線(xiàn)圈上的電流I1減小,即電流表的讀數(shù)變小,選項(xiàng)B正確。c、d端的電壓由輸入電壓Uab決定,負(fù)載電阻R的阻值變小時(shí),Uab不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。根據(jù)變壓器上的能量關(guān)系有E輸入=E輸出,在一個(gè)周期T的時(shí)間內(nèi),二極管未短路時(shí)有UabI1T=·+0(U為副線(xiàn)圈兩端的電壓),二極管短路時(shí)有UabI2T=T,由以上兩式得I2=2I1,選項(xiàng)D正確。 5. 解析:選D 從t=0開(kāi)

14、始,線(xiàn)框的位移從0到l,導(dǎo)線(xiàn)框切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度線(xiàn)性增加,感應(yīng)電流也線(xiàn)性增加;線(xiàn)框的位移從l到2l,導(dǎo)線(xiàn)框完全進(jìn)入磁場(chǎng),無(wú)感應(yīng)電流;線(xiàn)框的位移從2l到3l,導(dǎo)線(xiàn)框切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度線(xiàn)性減少,感應(yīng)電流也線(xiàn)性減小。D正確。 6.解析:選B 燈泡L的亮度如何,主要看燈泡L的實(shí)際功率多大,在本題中就是看通過(guò)燈泡L的電流如何變化。設(shè)每只燈泡的額定電流為I0,因并聯(lián)在副線(xiàn)圈兩端的三只燈泡正常發(fā)光,所以副線(xiàn)圈中的電流I2=3I0,由=得原線(xiàn)圈中的電流I1=I2=I0,恰為燈泡L的額定電流,因此燈泡L也正常發(fā)光。 7.解析:選D 根據(jù)題述變壓器的作用是為了減少電信號(hào)沿導(dǎo)線(xiàn)傳輸過(guò)程中的電能損失,話(huà)筒內(nèi)的

15、這只變壓器,一定是升壓變壓器,因?yàn)镻=UI,升壓后,電流減小,導(dǎo)線(xiàn)上損失的電能減少,選項(xiàng)D正確。 8. 解析:選AB 由T2的副線(xiàn)圈兩端電壓的表達(dá)式知,副線(xiàn)圈兩端的電壓有效值為220 V,電流為I= A=20 A,選項(xiàng)A正確;由于輸電線(xiàn)電流I′= A=5 A,所以升壓變壓器的輸入功率為P=P線(xiàn)+I(xiàn)2R0=52×10 W+202×11 W=4 650 W,選項(xiàng)B正確;發(fā)電機(jī)中的電流變化頻率與T2的副線(xiàn)圈兩端電壓的頻率相同,也為50 Hz,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí),其消耗的功率變大,發(fā)電機(jī)的輸出功率變大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 9. 解析:選A 設(shè)上、下兩板之間距離為d,當(dāng)框架向左切割磁感線(xiàn)

16、時(shí),由右手定則可知下板電勢(shì)比上板高,由動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)公式可知U=Bdv,故在兩板間產(chǎn)生從下向上的電場(chǎng),E==Bv,若小球帶正電,則受到向下的洛倫茲力qvB,向上的電場(chǎng)力qE=qvB,故繩的拉力FT=mg,同理,若小球帶負(fù)電,也可得到同樣的結(jié)論。 10. 解析:選B 閉合S時(shí),由于L的自感作用,A燈逐漸變亮,B燈立即變亮,穩(wěn)定時(shí)兩燈一樣亮,故A錯(cuò)B對(duì);斷開(kāi)S時(shí),由于L的自感作用,A、B兩燈都不會(huì)立即熄滅,通過(guò)A燈的電流方向不變,但通過(guò)B燈的電流反向,故C錯(cuò);又因通過(guò)A燈的電流不會(huì)比原來(lái)的大,故A燈不會(huì)閃亮一下再熄滅,故D錯(cuò)。 11.解析:選ABC 金屬桿向上滑行的加速度大于向下滑行的加速度,向上

17、滑行的時(shí)間小于向下滑行的時(shí)間,選項(xiàng)A正確;金屬桿在向上滑行時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大于向下滑行時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流,在向上滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量大于向下滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量,選項(xiàng)B正確;由法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律、電流定義可得通過(guò)電阻R的電荷量q=ΔΦ/R,所以向上滑行時(shí)與向下滑行時(shí)通過(guò)電阻R的電荷量相等,選項(xiàng)C正確;金屬桿從開(kāi)始上滑至返回出發(fā)點(diǎn),電阻R和金屬桿電阻r上產(chǎn)生的熱量為m(v-v2),電阻R上產(chǎn)生的熱量一定小于m(v-v2),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 12.解析:選BD c棒在未進(jìn)入磁場(chǎng)前做自由落體運(yùn)動(dòng),加速度為重力加速度;進(jìn)入磁場(chǎng)后,d棒開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng),在d棒進(jìn)入磁場(chǎng)前的這段時(shí)間

18、內(nèi),c棒運(yùn)動(dòng)了2h,此過(guò)程c棒做勻速運(yùn)動(dòng),加速度為零;d棒進(jìn)入磁場(chǎng)后,c、d棒均以相同速度切割磁感線(xiàn),回路中沒(méi)有感應(yīng)電流,它們均只受重力直至c棒出磁場(chǎng);而且c棒出磁場(chǎng)后不再受安培力,也只受重力,故B正確,A錯(cuò)。d棒自開(kāi)始下落到2h的過(guò)程中,只受重力,機(jī)械能守恒,動(dòng)能與位移的關(guān)系是線(xiàn)性的;在c棒出磁場(chǎng)后,d棒切割磁感線(xiàn)且受到比重力大的安培力,完成在磁場(chǎng)余下的2h的位移,動(dòng)能減小,安培力也減小,合力也減小,在Ekd—xd圖像中Ekd的變化趨勢(shì)越來(lái)越慢;在d棒出磁場(chǎng)后,只受重力,機(jī)械能守恒,Ekd—xd圖像中的關(guān)系又是線(xiàn)性的,且斜率與最初相同,均等于重力。故D正確,C錯(cuò)。 二、計(jì)算題 13.解析

19、:(1)由圖像知,桿自由下落距離是0.05 m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=10 m/s2,則桿進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度 v==1 m/s ① 由圖像知,桿進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度 a=-g=-10 m/s2 ② 由牛頓第二定律得mg-F安=ma ③ 回路中的電動(dòng)勢(shì)E=BLv④ 桿中的電流I= ⑤ R并= ⑥ F安=BIL= ⑦ 得B= =2 T。 ⑧ (2)桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)= ⑨ 桿中的平均電流=

20、 ⑩ 通過(guò)桿的電荷量Q=·Δt 通過(guò)R2的電量q=Q=0.05 C 答案:見(jiàn)解析 14.解析:(1)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)前,對(duì)線(xiàn)框和重物由牛頓第二定律有: FT-mgsin θ=ma ① Mg-FT=Ma ② 聯(lián)立①②解并代入數(shù)據(jù)得線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)前的細(xì)線(xiàn)所受拉力的大?。? FT=10 N 。 (2)因線(xiàn)框勻速穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,由物體的平衡條件有: F′=Mg ③ F′-mgsin θ-BIl1=0 ④ I=⑤ E=Bl1v

21、 ⑥ v=at ⑦ 由①②③④⑤⑥⑦解并代入數(shù)據(jù)得:t=1.2 s (3)由能量守恒:Q=2Mgl2-2mgl2sin θ⑧ 由⑧解并代入數(shù)據(jù)得:Q=18 J。 答案:(1)10 N (2)1.2 s (3)18 J 15. 解析:(1)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),總有一條邊切割磁感線(xiàn),且ad邊和bc邊轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小相等,當(dāng)線(xiàn)圈平行于磁場(chǎng)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,為 Em=nBLv=nBL·ω·L=nBL2ω。 由閉合電路歐姆定律可知Im=,當(dāng)以圖示位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí),流過(guò)R的電流表達(dá)式為 i=Im sin ωt=sin ωt。 (2)在線(xiàn)圈由圖示位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中,用有效值來(lái)計(jì)算電阻R產(chǎn)生的熱量 Q=I2R,其中I ==,T=,即 Q=I2R=。 (3)在轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為 =n==, 流過(guò)R的平均電流==, 所以流過(guò)R的電荷量q=·==。 (4)由部分電路歐姆定律可知電阻R上的最大電壓 Um=ImR=。 答案:見(jiàn)解析

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