粤教版高中物理选择性必修第二册章末训练（三）含答案

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章末核心训练（三）交变电流1.（2021年·浙江卷）（多选）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示.其他电阻不计，图乙中的Um为已知量.则金属框转动一周（　　）A.框内电流方向不变B.电动势的最大值为UmC.流过电阻的电荷量q＝D.电阻产生的焦耳热Q＝解析：本题考查交变电流相关知识.当金属框转动时，每经过中性面一次框内电流方向都要变化一次，选项A错误；由题图乙可知，电动势的最大值为Um，选项B正确；当金属框转过半周，流过电阻的电荷量q′＝Δt＝Δt＝＝，则金属框转过一周流过电阻的电荷量q＝2q′＝，选项C错误；因为Um＝BωL2，则ω＝，金属框转过一周电阻产生的焦耳热Q＝T＝·＝，选项D正确.答案：BD2.（2021·广东卷）某同学设计了一个充电装置，如图所示.假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交变电流，周期为0.2 s，电压最大值为0.05 V.理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60.下列说法正确的是（　　）A.交变电流的频率为10 HzB.副线圈两端电压最大值为3 VC.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率解析：本题考查正弦式交变电流的产生和理想变压器原理.交变电流的周期为0.2 s，则交变电流的频率为5 Hz，A错误；螺线管产生的电压即为变压器原线圈的输入电压，则原线圈两端电压最大值为0.05 V，原、副线圈匝数比为1∶60，故副线圈两端电压最大值为3 V，B正确；永磁铁磁场越强，一定时间内永磁铁在原线圈中引起的磁通量的变化量越大，原线圈产生电压的峰值越大，C错误；理想变压器没有能量损失，则充电电路的输入功率和变压器的输入功率相等，D错误.答案：B3.（2020·全国卷Ⅲ）（多选）如图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表.已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图乙所示.下列说法正确的是（　　）A.所用交变电流的频率为50 HzB.电压表的示数为100 VC.电流表的示数为1.0 AD.变压器传输的电功率为15.0 W解析：由题图可知交变电流的周期为0.02 s，则频率f＝＝50 Hz，A正确；通过电阻R2的电流的最大值为 A，则有效值I2＝＝1 A，R2的阻值为R3的一半，由串、并联电路的特点可知，R3中电流的有效值I3＝0.5 A，所以电流表的示数为0.5 A，C错误；副线圈两端的电压U2＝I2R2＝10 V，根据理想变压器电压与匝数的关系＝，可得原线圈两端电压的有效值U1＝100 V，则电压表的示数U＝220 V－100 V＝120 V，B错误；副线圈的总功率P2＝IR2＋IR3＝15.0 W，则变压器传输的电功率为15.0 W，D正确.答案：AD4.（2021·湖南卷）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同.在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　）A.L1先变暗后变亮，L2一直变亮B.L1先变亮后变暗，L2一直变亮C.L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗D.L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗解析：本题考查理想变压器的性质及动态电路分析.设C、D端接入的电压为U，变压器原、副线圈两端的电压、电流分别为U1、U2和I1、I2，副线圈所接电路的电阻为R并，变压器原线圈两端的电压为U1＝U－I1R0，由变压器原理可得＝，＝，又U2＝I2R并；联立可得R并＝·－R0，U2＝（U－R0I1），滑动变阻器的滑片从a端滑动到b端的过程中，R并先增大后减小，由上式可知I1先减小后增大，流过灯泡L1的电流为I1，所以灯泡L1先变暗后变亮，故U2先增大后减小，I2先减小后增大；滑动变阻器的滑片从a端滑到中点的过程中，U2增大，灯泡L2所在支路的电阻（R0＋Rb）减小，所以流过灯泡L2的电流增大，L2变亮；滑动变阻器的滑片从中点滑到b端的过程中，U2减小，I2增大，电阻R0所在支路的电阻（R0＋Ra）增大，所以流过R0所在支路的电流减小，则流过灯泡L2所在支路的电流增大，L2变亮，故L2一直变亮，A正确.答案：A5.（2021·广东适应考）科学中心某款手摇点火器的原理图如图所示.当钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花.已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2 T，手摇发电机线圈的面积为0.25 m2，共50匝，不计内阻.变压器为理想变压器，其原、副线圈匝数比为1∶100.下列说法正确的是（　　）A.线圈转速等于2 r/s时，点火器可以产生电火花B.线圈转速等于4 r/s时，点火器可以产生电火花C.电压表的示数为5 V时，点火器可以产生电火花D.电压表的示数为25 V时，点火器可以产生电火花解析：本题通过手摇点火器的原理考查正弦式交变电流和变压器的原理.线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，设转速为n，则发电机的最大电动势为Em＝NBSω＝NBS·2πn，发电机的最大电动势等于变压器的输入线圈两端电压的最大值，即U1m＝Em，根据变压器原、副线圈两端的匝数比等于电压比，有＝＝，钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花，现令U2m＝5 000 V，联立各式解得U1m＝50 V，n＝ r/s≈3.18 r/s，故线圈转速等于4 r/s时，副线圈两端的电压最大值超过了5 000 V，能产生电火花，故A错误，B正确；电压表的示数为原线圈两端电压的有效值，刚能点火时，则有Uv＝＝25 V，5 V和25 V均小于25 V，则点火器不能产生电火花，故C、D错误.答案：B