高中沪科版物理选修3-2试题.doc

1、高中沪科版物理选修 3-2 试题最新第一章 研究交变电流-恒定电流与交变电流例 1.如图 86 所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中 R3 为用半导体热敏材料制成的传感器，值班室的显示器为电路中的电流表，a 、b 之间接报警器.当传感器 R3 所在处出现火情时，显示器的电流 I、报警器两端的电压 U 的变化情况是（ ）A、I 变大，U 变大 B、I 变大，U 变小C、I 变小，U 变小 D、I 变小，U 变大解析：当出现火情、温度升高，对于半导体热敏电阻，其电阻减小，所以显示器的电流 I、报警器两端的电压 U 均减小。答案：C反思：本题与实际相联系，考查了半导体的电阻随温度变化的规律及电路

2、的动态分析问题，能很好地考查同学们的分析问题的能力，提高学习物理的兴趣。例 2.高温超导限流器被公认为目前最好的且唯一行之有效的短路故障电流限制装置。中国科学院电工研究所完成了一种具有自主知识产权的高温超导限流器样机的研制工作，超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图 87 所示.超导部件有一个超导临界电流 Ic，当通过限流器的电流 II c 时，将造成超导体失超，从超导态 (本题认为电阻为零)转变为正常态(本题认为是一个纯电阻)，以此来限制电力系统的故障电流。已知超导部件的正常态电阻为 R1=3，超导临界电流 Ic=1.2A，限流电阻 R2=6，小灯泡 L 上标有“6V6W”，电源电动势

3、 E=8V，内阻 r=2.原来电路正常工作，现 L 突然发生短路，则（ ）A、短路前通过 R1 的电流为 2/3A B、超导部件将由超导态转为正常态C、短路后通过 R1 的电流为 4/3A D、短路后通过 R1 的电流为 2A解析：小灯泡 L 上标有“6V6W”，故该灯泡的电阻 RL=U2/P=62/6=6，短路前电路的总电阻为 R=(R1R2)/(R1+R2)+RL+r=2+6+2=10，总电流为 I=E/R=0.8A，超导部件两端的电压为 U1=E-I(RL+r)=1.6V，所以短路前通过 R1 的电流为 I1=1.6V/3=8/15A，所以 A 选项错误；当 L 突然短路后，则电路中总电

4、阻为 R，R=2+2=4，总电流I=E/R=8V/4=2A，则超导部件两端的电压为 U=E-Ir=4V，所以短路后通过 R1 的电流为 I1=4V/3=4/3A，故 C 选项正确；由上述计算可知 L 突然短路后，超导部件的电流为4/3A，超过了临界电流 1.2A，故短路后超导部件将由超导态转为正常态，B 选项正确，D 错。答案：BC反思：本题以新情景下考查了闭合电路的欧姆定律及部分电路的欧姆定律的知识，同学们要能从长篇的背景介绍中提取有用的解题信息。例 3.如图 88 所示是实验时用的原、副线圈都有中间抽头的理想变压器，在原线圈上通过一个单刀双掷开关与一只安培表 连接，在副1S线圈上通过另一个

5、单刀双掷开关与一个定值电阻 相连接，0R通过 、 可以改变原、副线1S2圈的匝数，在原线圈上加一电压为 U 的交流电后，当 接1Sa， 接 c 时，安培表的示数为 ；当 接 a， 接 d 时，安培表的示数为 ；当2SI1S2 2I接 b， 接 c 时，安培表的示数为 ；当 接 b， 接 d 时，安培表的示数为 ，1 3S4则（ ）A、 B、 1I21I4C、 D、 32解析：设变压器原、副线圈的匝数分别为 、 ，所接交流电的电压 ，理想变1n21U压器在原线圈上的输入功率与在副线圈的输出功率相同，即 ，当 接 a，出入 PS接 c 时，在定值电阻上消耗的功率 而在原线圈的输入功率 ，2S 02

6、RUP出 1I入又 ，012RUI21n 120)(I当 接 a， 接 d 时， 不变， ，1S21n2n 121024)(InRUI 接 b， 接 c 时，即 ， ；1212 12103)(II，当 接 b， 接 d 时，即 ， ，1S21n2 1201204)()(InRUI答案：B反思：本题的情况多，物理量也多，同学们要能分步进行分析，对于变压器的动态分析问题要注意谁决定谁的问题。例 4.图 1 中所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，可见两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故.参考这根曲线，回答下列问题(不计电流表和电池的内阻 ).(1)若把三个这

7、样的电灯串联后，接到电动势为 12V 的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻.(2)如图 810 所示，将两个这样的电灯并联后再与 10 的定值电阻串联，接在电动势为 8V 的电源上，求通过电流表的电流值及各灯泡的电阻值.解析：(1)由于三个电灯完全相同中，所以每个电灯两端的电压UL=12/3V=4V，在图 3 中画出 U=4V 的直线，得到和曲线的交点坐标为(4V， 0.4A)，所以流过电灯的电流为 0.4A，此时每个电灯的电阻值为.10LIR(2)设此时电灯两端的电压为 U，流过每个电灯的电流为 I，根据闭合电路欧姆定律得：E=2IR 0+U，代入数据得：U=8-20I.在图 89 上

8、画出此直线，得到如图 811 所示的图象，可求得到直线和曲线的交点坐标为(2V，0.3A) ，即流过电灯的电流为 0.3A，流过电流表的电流强度为 0.6A，此时电灯的电阻为 .76LIUR反思：题中的电阻变化是非线性的，所以其电阻值不能直接求得，只能从图象上得出电流和电压再求之，另外要注意图象中交点的物理意义。例 5.如图 812 所示电路中，电源电动势 E=6V，内阻 r=1，电阻R1=3，R 2=6，电容器的电容 C=3.6F，二极管 D 具有单向导电性，开始时开头 S1 闭合，S 2 断开 .(1)合上 S2，待电路稳定以后，求电容器 C 上电量变化了多少？(2)合上 S2，待电路稳定

9、以后再断开 S1，求断开 S1 后，流过 R2 的电量是多少？U/VI/A0 2 4 6 80.20.40.6图 89AR0图 810U/VI/A0 2 4 6 80.20.40.6图 811解析：s 1 闭合，s 2 断开时，电容器两端电压：U 1=I1R1= =4.5V1rES2 闭合后有： I2= =2ArRE21电压 U2=I2 =4V1电容器上电量变化了 Q=(U 2-U1)C=-1.810-6C(2)合上 S2 后电容器上的电量 Q=CU2=1.4410-6C断开 s1 后，R 1，R 2 并联，电阻与电流成反比，又 q=It，因此流过的电量与电阻成反比，流过 R2 的电量 Q2=

10、 Q=4.810-6C21反思：含容电路和分析是高考的热点，解决此类问题要明确电容器两极板的电压是多少，有时还需注意极板带电的电性。例 6.如图甲所示为一个灯泡两端的电压与通过的电流的关系曲线，参考这根曲线回答下列问题（不计电流表和电池的内阻） （1 ）若把三个这样的灯泡串联后，接到电动势为 12 V 的电源上，则流过灯泡的电流为A，每个灯泡的电阻为 （2 ）如图乙所示，将两个这样的灯泡并联后再与 l 0 的定值电阻串联，接在电动势为8V 的电源上，求通过电流表的电流为 A，各灯泡的电阻值为 解析：（1）因三个灯泡的电阻相同，故每个灯泡的电压也相同，都为 4V结合灯泡的伏安特性曲线可知，此时流

11、过灯泡的电流为 0.4A，每个灯泡的电阻为 10（2 ）设每盏灯的电压为 U，电流为 I则有： ， ，作图线如图所示解得 V，U0RI8I208 2U，故通过电流表的电流为 0.6A，各灯泡的电阻值为 6.7.3A IR答案：（1）0.4A 10 （2）0.6A 6.7反思：不能通过图象的转换，巧妙利用图象交点的物理含义求解例 7在磁感应强度为 B=0.4 T 的匀强磁场中放一个半径 r0=50 cm 的圆形导轨，上面搁有互相垂直的两根导体棒，一起以角速度 =103 rad/s 逆时针匀速转动圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接，若每根导体棒的有效电阻为U/VI/A0 2 4 6 80.2

12、0.40.6R0=0.8 ，外接电阻 R=3.9 ，如图所示，求：（1 ）每半根导体棒产生的感应电动势（2 ）当电键 S 接通和断开时两电表示数分别为多少？（假定两电表均为理想电表）解析：（1）每半根导体棒产生的感应电动势为：E1=Bl = Bl2= .410 3（0.5 ） 2 V=50 Vv（2 ）两根棒一起转动时，每半根棒中产生的感应电动势大小相同、方向相同（从边缘指向中心） ，相当于四个电动势和内阻相同的电池并联，得总的电动势和内电阻：为E=E1=50 V，r= R0=0.1 214当电键 S 断开时，外电路开路，电流表示数为零，电压表示数等于电源电动势，为50 V当电键 S接通时，全

13、电路总电阻为：R=r+R =（0.1+3.9）=4 由全电路欧姆定律得电流强度（即电流表示数）为：I= A=12.5 A此时电压表示数即路端电压为：450RrEU=E-Ir=50-12.50.1 V=48.75 V（电压表示数）或 U=IR=12.53.9 V=48.75 V答案：（1）50V （2）电键 S 断开 0A 50V 电键 S接通 12.5 A 48.75 V反思：本题在求解两导体棒产生电动势时容易出错，不能正确理解各电源的连接关系。交变电流基础测试一、选择题1有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“220 V”的字样，这“220 V”是指 A交流电电压的瞬时值 B交流电电压的最

14、大值 C交流电电压的平均值 D交流电电压的有效值 2图 17-1 中矩形线圈 abcd 在匀强磁场中以 ad 边为轴匀速转动，产生的电动势瞬时值为 e = 5sin20t V，则以下判断正确的是 A此交流电的频率为 10/Hz B当线圈平面与中性面重合时，线圈中的感应电动势为 5V图 17-1a bcdBC当线圈平面与中性面垂直时，线圈中的感应电流为 0D线圈转动一周，感应电流的方向改变一次3一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的电动势为 e msint 若将线圈的转速加倍，其它条件不变，则产生的电动势为 A msin2t B2 msint C2 msin t D2 msin2t4理想变

15、压器正常工作时，原线圈一侧与副线圈一侧保持不变的物理量是 A频率 B电压 C电流 D电功率5理想变压器正常工作时，若增加接在副线圈两端的负载，则 A副线圈中电流增大 B副线圈输出的电功率增大C原线圈中电流增大 D原线圈输入的电功率增大6一交流电流的图象如图 17-2 所示，由图可知 A用电流表测该电流其示数为 10 AB该交流电流的频率为 100 HzC该交流电流通过 10 电阻时，电阻消耗的电功率为 1 000 WD该交流电流即时值表达式为 i10 sin628t A2二、填空题7一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为： e = 311sin314t V，则此发电机产生的电动势的最大值为_V

16、，有效值为_V，发电机转子的转速为_转/秒，产生的交流电的频率为_Hz 8一台理想变压器，原、副线圈匝数之比是 5：1，则原、副线圈两端电压之比为_；这台变压器工作时，原、副线圈中的电流强度之比为_；输出与输入功率之为比_9如图 17-3 所示，理想变压器原、副线圈匝数之比图 17-3220V n2n1CR图 17-2t/si/A010 2100.01n1： n21：2，加在原线圈两端的电压为 220 V， C 为额定电流为 1 A 的保险丝， R 为接在副线圈两端的可变电阻要使保险丝不会熔断，则可变电阻的阻值不能小于 10如图 17-4 所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和 n2，

17、所接负载 4R1 R2当只闭合 S1时，电流表示数为 1 A，当S1和 S2都闭合时，电流表示数为 2 A，则 n1： n2为 三、计算题11在远距离输电时，如果输送一定的功率，当输电电压为 220 V 时，在输电线上损失的功率为 75 kW；若输电电压提高到 6 000 V 时，在输电线上损耗的功率又是多少? 12有一个负载电阻值为 R，当将它接在 20 V 的直流电源上时，消耗的电功率为 P，若将 R 接在图 17-5 中的变压器的次级电路中消耗的电功率是 P/2已知变压器的输入电压的最大值为200 V，求此变压器的原、副线圈的匝数之比13某小水电站发电机输出的电功率为 100 kW，输出

18、电压为 250 V现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为 8 ，要求输电损失在输电线上的电功率不超过 5%，用户获得 220 V 电压，求所选用的升压变压器原、副线圈的匝数比和降压变压器原、副线圈的匝数比交变电流提高测试一、选择题1矩形线圈绕垂直磁力线的轴匀速转动，对于线圈中产生的交流电 A交流电的周期等于线圈转动周期 B交流电的频率等于线圈的转速C线圈每次通过中性面，交流电改变一次方向D线圈每次通过与中性面垂直的位置，交流电达到最大值图 17-5U2 R图 17-4UR1R2n2n1S1S3A2一交流电压为 u100 sin100 t V，由此表达式可知 2A用电压表测该电压其示数为 100

19、 VB该交流电压的周期为 0.02 sC将该电压加在 100 的电阻两端，电阻消耗的电功率为 100 WD t1/400 s 时，该交流电压的即时值为 100 V 33 A 直流电通过电阻 R 时， ts 内产生的热量为 Q现让一交流电通过电阻 R，若2ts 内产生的热量为 Q，则该交流电流的有效值和最大值分别为 A A， Im3 A B I 有 3 A， A2有I 2mIC I 有 A， A D A， Im6 A6有4如图 17-6 所示，一理想变压器有两个副线圈，输出电压分别为 3 V 和 5 V，要获得 8 V 输出电压，两个副线圈连接方法是 A b、 c 连接， a、 d 两端输出 8

20、 V 电压B a、 d 连接， b、 c 两端输出 8 V 电压C a、 c 连接， b、 d 两端输出 8 V 电压D b、 d 连接， a、 c 两端输出 8 V 电压5如图 17-7 所示，理想变压器两个线圈都接有负载正常工作时，如下关系正确的是 A U1： U3 n1： n3， U2： U3 n2： n3B I1： I2 n2： n1， I1： I3 n3： n1C I1n1 I2n2 +I3n3D U1I1 U2I2+U3I36如图 17-8 所示，竖直直导线 ab，左侧放有一个轻质闭合线圈现向直导线中通入如图 17-9 所示的正弦交流电流，设电流由 a 流向 b 为正方向，则线圈运

21、动方向相同的时间是 图 17-6abcd5V3V图 17-9tit1 t2 t3 t40ba图 17-8图 17-7U1U2U3n3n2I2I3I1n1A0 t1和 t2t3两段时间内B t1t2和 t3t4两段时间内C0 t1和 t3t4两段时间内D t1t2和 t2t3两段时间内二、填空题7将如图 17-10 所示交流电压加在电阻 R=10 两端，则通过电阻的交流电流表达式 i 8一交流电流随时间变化的图象如图 17-11 所示，此交流电流的有效值为 9如图 17-12 所示， a、 b、 c 三种交流电，分别通过同一电阻，在 0.8 s 内，电阻产生的热量分别为 Qa、 Qb和 Qc，则

22、 Qa： Qb： Qc 三、计算题10边长为 l、匝数为 n、总电阻为 R 的正方形闭合线圈，在磁感强度为 B 的水平匀强磁场中，绕垂直磁感线的转轴以角速度 匀速转动求：（1）转至线圈平面与磁感线成 角的位置时，受到的安培力矩（2）转至线圈平面与中性面成 角的位置时，受到的安培力矩（3）转动 ts 时间内，外界驱动线圈转动所做的功11面积为 S 的矩形线圈，在匀强磁场中以其一边为轴匀速转动，转轴与磁感线垂直，线圈中感应电动势 e 与时间 t 的关系如图所示，感应电动势最大值和周期可由图中读出求：（1）该匀强磁场的磁感强度的大小（2）在 t T/12 时刻，线圈平面与磁感线的夹角图 17-12t/s02-20.1 0.3 0.5ia/At/s02-20.1 0.3 0.5ib/At/s02-20.1 0.3 0.5ic/Aa b c图 17-11t/si/A04 230.040.02图 11-8te0 m- mT/2 T