2023版新教材高中物理第三章交流電核心素養(yǎng)檢測卷教科版選擇性必修第二冊-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

第三章核心素養(yǎng)檢測卷考試時間：75分鐘，滿分：100分一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的) 1．下列關(guān)于交變電流和直流電流的說法正確的是(　　) A．若電流大小做周期性變化，則一定是交變電流 B．直流的大小可以變化，但方向不一定變化 C．交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的 D．交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變化 2．在小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示．此線圈與一個R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，電路中的其他電阻不計．下列說法正確的是(　　) A.交變電流的周期為0.125s B．交變電流的頻率為8Hz C．交變電流的有效值為eq \r(2)A D．交變電流的最大值為4A 3．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的高電壓，所用的器材叫電壓互感器．如下所示的四個圖中，能正確反映其工作原理的是(　　) 4．如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin (ωt＋φ)的交流電源上，副線圈接三個阻值相同的電阻R，不計電表內(nèi)電阻影響．閉合開關(guān)S后(　　) A.電流表A2的示數(shù)減小 B．電壓表V1的示數(shù)減小 C．電壓表V2的示數(shù)不變 D．電流表A1的示數(shù)不變 5. 如圖所示是一交變電流隨時間變化的圖像，則此交變電流的有效值為(　　) A．4A B．3A C．5A D．5eq \r(2)A 6. 如圖為交流發(fā)電機(jī)的模型圖，下列說法正確的是(　　) A．僅對調(diào)磁極N和S，發(fā)電機(jī)將輸出直流電 B．僅增加線圈匝數(shù)，產(chǎn)生電動勢將增大 C．僅提高線圈轉(zhuǎn)速，輸出電流頻率不變 D．僅采用更粗的導(dǎo)線制作的線圈產(chǎn)生電動勢更大 7．一含有理想變壓器的電路如圖甲所示，圖中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電阻R1和R2的阻值分別為3Ω和10Ω，電流表、電壓表都是理想交流電表，a、b輸入端輸入的電流如圖乙所示，下列說法正確的是(　　) A.0.03s時，通過電阻R1的電流為0 B．電流表的示數(shù)為1.4A C．電壓表的示數(shù)為1.4V D．0～0.04s內(nèi)，電阻R1產(chǎn)生的焦耳熱為0.48J 二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分．在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分) 8. 如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖．發(fā)電機(jī)輸出功率恒定，升、降壓變壓器均為理想變壓器．在輸電線路的起始端接入A、B兩個互感器(均為理想)，互感器原、副線圈的匝數(shù)比分別為100∶1和1∶10，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為5A，線路總電阻r＝10Ω，則下列說法正確的是(　　) A．線路上損耗的功率250W B．發(fā)電機(jī)輸出的電功率1100kW C．互感器A是電壓互感器，互感器B是電流互感器 D．用戶使用的用電設(shè)備越多，降壓變壓器輸出電壓U4大小不會改變 9．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，電壓表和電流表均為理想電表，R為熱敏電阻(溫度升高時其電阻減小)，R0為定值電阻．當(dāng)原線圈接如圖乙所示的正弦交流電時，下列說法正確的是(　　) 　 A．電壓表V2的示數(shù)為77.8V B．R溫度升高時，變壓器原線圈的輸入功率減少 C．R溫度降低時，電流表的示數(shù)變小，電壓表V2的示數(shù)不變 D．原線圈輸入電壓瞬時值的表達(dá)式為u＝220eq \r(2)sin100πt(V) 10. 如圖(a)所示，在勻強(qiáng)磁場中，一電阻均勻的正方形單匝導(dǎo)線框abcd繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸ab勻速轉(zhuǎn)動，線圈產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖(b)所示，若線框總電阻為5Ω，則(　　) A．線圈的轉(zhuǎn)速為100r/s B．當(dāng)線框平面與中性面的夾角為45°時，線框產(chǎn)生的電動勢的大小為22V C．在0～0.01s時間內(nèi)，通過線框某一橫截面的電荷量約為4.0×10－2C D．線框轉(zhuǎn)動一周，cd邊產(chǎn)生的焦耳熱為3.87J 三、非選擇題(本題共5小題，共54分) 11. (6分)某實驗小組利用學(xué)生電源、小型可拆變壓器、交流電壓表、導(dǎo)線等器材進(jìn)行變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系的探究活動．根據(jù)實驗原理圖連接電路，如圖所示，在原線圈兩端依次加上不同的電壓，用電壓表分別測量原、副線圈兩端的電壓，實驗數(shù)據(jù)如下表： (1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線完成圖中的電路連接． (2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，可以得出實驗結(jié)論：變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系為________(用題中給出的字母表示). (3)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)知副線圈匝數(shù)n3＝________． 12．(10分)圖甲為課堂演示用的手搖發(fā)電機(jī)，現(xiàn)將此手搖發(fā)電機(jī)的輸出端與電壓傳感器并聯(lián)后接入數(shù)據(jù)采集器，在計算機(jī)顯示屏上得到如圖乙所示的波形電壓．　 (1)研究此交變電流的波形，發(fā)現(xiàn)屏上出現(xiàn)第1個向上的“尖峰”到出現(xiàn)第31個向上的“尖峰”經(jīng)歷的時間為1min，則手搖發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動的平均角速度為________rad/s. (2)屏上出現(xiàn)的電壓波形不是正弦波，其原因可能是________________________．(寫出一條即可) (3)將發(fā)電機(jī)輸出的電流通過變頻、整流后得到如圖丙所示的正弦交變電流圖像，此電流的瞬時值表達(dá)式為________________． 13. (10分)如圖所示，電阻r＝1Ω的單匝金屬直角線框abcd放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝eq \f(\r(2),10)T的勻強(qiáng)磁場中，a、d兩點連線與磁場垂直，ab、cd長為l1＝20cm，bc長為l2＝50cm，定值電阻R＝4Ω.線框繞ad連線以角速度ω＝100rad/s勻速轉(zhuǎn)動．求： (1)電壓表的讀數(shù)U； (2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過180°，通過電阻R的電荷量q. 14. (12分)在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq \r(2)T的勻強(qiáng)磁場中有一矩形線圈，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：匝數(shù)N＝10匝，面積S＝0.02m2，電阻r＝1Ω.線圈繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，通過電刷與一理想變壓器原線圈相接，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2.副線圈兩端的交流電壓表讀數(shù)為36V、接入電燈電阻R＝36Ω.求： (1)矩形線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電流有效值； (2)從矩形線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計時，矩形線圈產(chǎn)生的電動勢的瞬時值的表達(dá)式． 15．(16分)水力發(fā)電的基本原理就是將水流的機(jī)械能(主要指重力勢能)轉(zhuǎn)化為電能．某小型水力發(fā)電站水的流量為Q＝5m3/s(流量是指流體在單位時間內(nèi)流過某一橫截面的體積)，落差為h＝10m，發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻不計)的輸出電壓為U1＝250V，輸電線總電阻為r＝4Ω，為了減小損耗采用了高壓輸電．在發(fā)電機(jī)處安裝升壓變壓器，而在用戶處安裝降壓變壓器，其中n3∶n4＝190∶11，用戶獲得的電壓U4＝220V，用戶獲得的功率P4＝1.9×105W，若不計變壓器損失的能量，已知水的密度為ρ＝1×103kg/m3、重力加速度g取10m/s2.求： (1)高壓輸電線中的電流強(qiáng)度I2； (2)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2； (3)該發(fā)電站將水能轉(zhuǎn)化為電能的效率η. 第三章核心素養(yǎng)檢測卷 1．答案：D 解析：若電流大小做周期性變化，則不一定為交變電流，因為沒有提及電流方向隨時間做周期性變化，A錯誤；直流電流的大小可以變化，但直流電流的方向一定不變，B錯誤；交變電流的方向發(fā)生周期性的變化，但不一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的，C錯誤；交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變化，D正確． 2．答案：C 解析：由圖可知交變電流的周期為0.250s，因為f＝eq \f(1,T)，所以頻率為4Hz，交變電流的峰值電壓為20V，所以其電壓的有效值為eq \f(20,\r(2))V，則電流的最大值為2A，電流的有效值為eq \r(2)A． 3．答案：B 解析：由電壓互感器的工作原理可知，電壓互感器應(yīng)跨接在火線與零線之間，且由于電壓與匝數(shù)成正比，故電壓互感器應(yīng)使高壓電線并聯(lián)接入匝數(shù)較多的線圈上，故B符合題意，A、C、D不符合題意． 4．答案：A 解析：開關(guān)S閉合時，副線圈總的電阻減小，由于變壓器的匝數(shù)比和輸入的電壓都不變，所以輸出的電壓也不變，即V1示數(shù)不變，但因副線圈的總電阻減小，則副線圈的總電流增大，則原線圈的電流增大，故A1的示數(shù)變大；由于副線圈的電流增大，故串聯(lián)在副線圈的電阻R兩端的電壓增大，而副線圈的總電壓不變，所以副線圈并聯(lián)部分的電壓減小，即V2的示數(shù)減小，故電流表A2的示數(shù)減小，故A正確，B、C、D錯誤．故選A. 5．答案：C 解析：設(shè)該交變電流的有效值為I，讓該交變電流和直流分別通過同一電阻(阻值為R)，在一個周期(T＝0.2s)內(nèi)，該交變電流產(chǎn)生的熱量Q′＝I eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)) Rt1＋I(xiàn) eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)) Rt2 在一個周期內(nèi)，直流通過該電阻產(chǎn)生的熱量Q＝I2RT 由Q＝Q′，代入數(shù)據(jù)，解得I＝5A 故A、B、D錯誤，C正確． 6．答案：B 解析：集電環(huán)的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，但通過磁極的對調(diào)只是實現(xiàn)了電流的方向改變，故A錯誤；旋轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生電動勢峰值為E＝NBSω，增加匝數(shù)N產(chǎn)生的電動勢自然會增大，故B正確；由于ω＝2πn，提高線圈的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的交變電流頻率增大，故C錯誤；用更粗的導(dǎo)線制作的線圈能夠減小線圈內(nèi)阻，可以提高輸出電壓，但不影響電動勢，故D錯誤． 7．答案：A 解析：由題圖乙可知，在0.03s的前后，原線圈中的電流不變化，則副線圈中沒有感應(yīng)電流，所以通過電阻R1的瞬時電流為0，故A正確；設(shè)電流表的示數(shù)為I1，則有I eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)) RT＝(eq \f(\r(2),\r(2)))2Req \f(T,2)＋(eq \r(2))2Req \f(T,2)，求得I1＝eq \f(\r(6),2)A，故B錯誤；原線圈中只有交流部分電流才能輸出到副線圈中，故副線圈中電流最大值為2eq \r(2)A，設(shè)副線圈交流電的有效值為I2，則I eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)) RT＝(eq \f(2\r(2),\r(2)))2Req \f(T,2)，求得I2＝eq \r(2)A，因此電壓表的示數(shù)為U＝I2R2＝14.1V，故C錯誤；在0～0.04s內(nèi)，電阻R1產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)) R1t＝0.24J，故D錯誤． 8．答案：BC 解析：根據(jù)eq \f(I,IA)＝eq \f(nB2,nB1)，代入數(shù)據(jù)得I＝50A，線路上損耗功率P損＝I2r＝25000W，故A錯誤；根據(jù)變壓器原理可知eq \f(U2,UV)＝eq \f(nA1,nA2)，代入數(shù)據(jù)得U2＝22000V，發(fā)電機(jī)輸出電功率P發(fā)＝U2I＝22000×50W＝1100kW，故B正確；互感器A并聯(lián)接入電路是電壓互感器，互感器B串聯(lián)接入電路是電流互感器，故C正確；用戶使用的用電設(shè)備增多，用戶電流增大，輸電電流增大，輸電線損失電壓增大，降壓變壓器輸入電壓減小，降壓變壓器輸出電壓減小，故D錯誤． 9．答案：CD 解析：由U1∶U2＝n1∶n2，電壓表V1示數(shù)為220V，則電壓表V2的示數(shù)為55V，A錯誤；副線圈兩端的電壓不變，R溫度升高時，阻值變小，根據(jù)I2＝eq \f(U2,R＋R0)，I1∶I2＝n2∶n1，P1＝U1I1，副線圈電流增大，變壓器原線圈的電流增大，輸入功率增大，B錯誤；R溫度降低時，阻值變大，同理，副線圈電流減小，電流表的示數(shù)變小，電壓表示數(shù)不受影響，保持不變，C正確；交流電周期為0.02s，原線圈輸入電壓瞬時值的表達(dá)式為u＝220eq \r(2)sineq \f(2π,T)t(V)＝220eq \r(2)sin100πt(V)，D正確． 10．答案：BC 解析：由圖(b)可知，周期為0.02s，則線圈的轉(zhuǎn)速為n＝f＝eq \f(1,T)＝50r/s，故A錯誤；由圖(b)可知，周期為0.02s，Emax＝22eq \r(2)V，角速度ω＝eq \f(2π,T)＝100πrad/s，則該交流電的瞬時表達(dá)式為e＝22eq \r(2)sin100πt(V)，矩形金屬線框平面與中性面的夾角為45°時，e＝22eq \r(2)sin45°(V)＝22V，故B正確；當(dāng)t＝0.01s時刻感應(yīng)電動勢等于零，所以穿過線框回路的磁通量最大，線框平面與中性面重合，矩形金屬線框平面與磁感線垂直，從t＝0到t＝0.01s時間內(nèi)，磁通量變化量為ΔΦ＝2BS＝eq \f(2Emax,ω)＝2×eq \f(22\r(2),100π)Wb，通過線框某一截面的電荷量為q＝eq \f(ΔΦ,R)＝2×eq \f(22\r(2),100π)×eq \f(1,5)C＝4.0×10－2C，故C正確；線框轉(zhuǎn)動一周cd邊產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝eq \f(1,4)eq \f(E2,R)T＝eq \f(1,4)×eq \f(222,5)×0.02J＝0.484J，故D錯誤． 11．答案：(1)見解析　(2)eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)　(3)400 解析：(1)連接電路圖，如圖所示 (2)由第一組數(shù)據(jù)得eq \f(n1,n2)＝eq \f(800,600)＝eq \f(4,3)，eq \f(U1,U2)＝eq \f(5.6,4.2)＝eq \f(4,3) 可得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) 由第二組數(shù)據(jù)得eq \f(U1,U2)＝eq \f(9.7,7.3)≈1.33，eq \f(n1,n2)＝eq \f(800,600)＝eq \f(4,3)≈1.33 可得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) 由第三組數(shù)據(jù)得eq \f(U1,U2)＝eq \f(13.7,10.3)≈1.33，eq \f(n1,n2)＝eq \f(800,600)＝eq \f(4,3)≈1.33 可得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) 綜上所述，所以可得結(jié)論：變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系為eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2). (3)根據(jù)上面三組數(shù)據(jù)可以得到變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系為eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) 根據(jù)eq \f(U1,U3)＝eq \f(n1,n3) 可得n3＝eq \f(U3,U1)·n1＝400 12．答案：(1)π　(2)線圈所在的磁場不是勻強(qiáng)磁場 (3)i＝0.2sin5πt(A) 解析：(1)該交流電的周期為T＝eq \f(60,31－1)s＝2s，則手搖發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動的平均角速度為ω＝eq \f(2π,T)＝πrad/s. (2)屏上出現(xiàn)的電壓波形不是正弦波，其原因可能是線圈所在的磁場不是勻強(qiáng)磁場． (3)該正弦交流電的角速度為ω′＝eq \f(2π,T′)＝5πrad/s 所以此電流的瞬時值表達(dá)式為 i＝0.2sinωt(A)＝0.2sin5πt(A) 13．答案：(1)0.8V　(2)eq \f(\r(2),250)C 解析：(1)線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝NBSω 解得Em＝eq \r(2)V 由電路知識可知U＝eq \f(Em,\r(2))·eq \f(R,R＋r)＝0.8V (2)計算電荷量用電流的平均值計算，即q＝eq \o(I,\s\up6(－))Δt＝eq \f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)·Δt＝eq \f(\f(ΔΦ,Δt),R＋r)·Δt＝eq \f(2Bl1l2,R＋r)＝eq \f(\r(2),250)C 14．答案：(1)2A　(2)e＝20eq \r(2)sin (100t) V 解析：(1)因為電壓表讀數(shù)為36V，電燈電阻為36Ω，所以電燈的電流為I2＝eq \f(U,R)＝1A 設(shè)原線圈的電流為I1，有eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1) 解得I1＝2A 由題意可知I1為電流的有效值． (2)設(shè)原線圈的電壓為U，則有eq \f(U1,U)＝eq \f(n1,n2) 解得U1＝18V 根據(jù)閉合電路歐姆定律得其電動勢為E＝U1＋I(xiàn)1r＝20V 所以矩形線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值為20V；線圈產(chǎn)生的電動勢最大值為Em＝eq \r(2)E＝20eq \r(2)V 又因為Em＝NBSω 解得ω＝100rad/s 所以從矩形線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計時，電動勢隨時間變化規(guī)律為e＝20eq \r(2)sin (100t) V． 15．答案：(1)50A　(2)1∶16　(3)40% 解析：(1)根據(jù)eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，解得U3＝3800V，根據(jù)理想變壓器無能量損失，知P3＝P4＝1.9×105W，根據(jù)P3＝U3I2，得I2＝50A. (2)高壓輸電線損失的電壓ΔU＝I2r＝200V，得U2＝U3＋ΔU＝4000V，故n1∶n2＝U1∶U2＝1∶16. (3)高壓輸電線損失的電功率ΔP＝I eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)) r＝10000W，故發(fā)電機(jī)輸出電功率P1＝P3＋ΔP＝2×105W，水流每秒產(chǎn)生的機(jī)械能即功率P0＝eq \f(mgh,t)＝ρQgh＝5×105W，故水能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝eq \f(P1,P0)×100%＝40%.實驗序號原線圈匝數(shù)n1＝800，原線圈兩端電壓U1(V)副線圈匝數(shù)n2＝600，副線圈兩端電壓U2(V)副線圈匝數(shù)n3＝________，副線圈兩端電壓U3(V)15.64.22.829.77.34.8313.710.36.8