第十章综合测试题Word文件下载.docx

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[解析]　根据变压器原理，P1上调，n1增大，由

可知U2减小，导致U3、U4都减小，故A错误；

P1下调，n1减小，U4增大，I4＝

增大，I3增大即输电电流增大，则由ΔP＝I2R可知，线路损失增大，故B错误；

P2下调，U4减小，D错误；

P2上调，U4增大，线路损失增大，C正确。

3．（2014·

沈阳模拟）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。

如图乙所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图甲所示，已知线框内阻为1.0Ω，外接一只电阻为9.0Ω的灯泡，则（　　）

A．电压表V的示数为20V

B．电路中的电流方向每秒改变5次

C．灯泡实际消耗的功率为36W

D．电动势随时间变化的瞬时值表达式为e＝20cos5πt（V）

[解析]　电压表测量的是路端电压，由闭合回路欧姆定律可知，电动势有效值为20V，路端电压为18V，选项A错误；

由电动势变化规律可知，该交流电的周期为0.2秒，每个周期电流方向改变两次，所以每秒电流改变10次，选项B错误；

由题意知灯泡两端电压有效值为18V，因此灯泡实际消耗功率为36W，选项C正确；

由图象可知，电动势瞬时值表达式为e＝20

cos10πt（V），选项D错误。

答案选C。

4．（2014·

潍坊模拟）如图甲所示的电路中，S为单刀双掷开关，电表为理想电表，Rt为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流电。

则（　　）

A．变压器原线圈中交流电压u的表达式u＝110

sin100πt（V）

B．S接在a端，Rt温度升高时，变压器的输入功率变小

C．S接在a端，Rt温度升高时，电压表和电流表的示数均变大

D．S由a切换到b，Rt消耗的功率变大

[解析]　由交变电流图象，可知电压最大值为100

V，周期为0.02s，所以ω＝100rad/s，A项正确；

副线圈输出电压由变压器变压比和输入电压决定，故温度升高时，Rt电阻阻值减小，两端电压不变，C项错；

由P＝

可知，变压器输出功率增大，故其输入功率也随之增大，B项错；

S由a切换到b，副线圈匝数减小，故输出电压减小，Rt电阻不变，由P＝

知，消耗功率减小，D项错。

5.

如图所示，以300r/min绕中心轴匀速转动的线圈abdc的面积是0.05m2，线圈共100匝，线圈电阻r＝1Ω，定值电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度大小B＝

T，从如图所示的线圈位置开始计时，则（　　）

A．电路中电压表的示数约为32V

B．线圈转动

s时，磁通量的变化量大小为

Wb

C．线圈转动

s时，通过电阻R的电流为

A

D．线圈转过90°

的过程中通过电阻R的电荷量为

C

[答案]　D

[解析]　线圈匀速转动产生的电动势为e＝nBSωcosωt＝100cos10πt（V），所以电压表示数为U＝

≈64V，A错；

线圈转动

s，即线圈转过的角度为θ＝ωt＝

，磁通量的变化量大小为ΔΦ＝BSsin

Wb，B错；

s时，通过电阻R的电流为i＝

cos

（A）＝5A，C错；

由q＝

t＝

C，D对。

6．（2014·

潍坊模拟）如图甲所示电路中，L1、L2、L3为三只“6V　3W”的灯泡，变压器为理想变压器，各电表均为理想电表，当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光，下列说法中正确的是（　　）

A．变压器原副线圈的匝数比为3：

1

B．输出端交流电的频率为50Hz

C．电流表的示数为0.5A

D．电压表的示数为18V

[答案]　B

[解析]　由三只灯泡均正常发光知，原副线圈中电流之比为1：

2，所以变压器原副线圈匝数比为2：

1，选项A错误，由乙图可知交流电频率为50Hz，选项B正确，灯泡正常发光时的电流为0.5A，此时电流表示数应为1A，选项C错误，由图知灯泡L1与原线圈两端电压之和为18V，选项D错误。

7．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e－t图象如图乙所示。

发电机线圈的内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则（　　）

A．电压表的示数为6V

B．发电机的输出功率为4W

C．在1.0×

10－2s时刻，穿过线圈的磁通量最大

D．在2.0×

10－2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大

[答案]　CD

[解析]　根据e－t图象可知产生的交变电流的电动势最大值为6

V，有效值为6V，根据闭合电路欧姆定律可求得电压表的示数为U＝

×

6V＝5.4V，A错；

根据电功率公式得发电机的输出功率为P＝（

）2×

9W＝3.24W，B错；

根据e－t图象可知在1.0×

10－2s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2.0×

10－2s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。

8．（2014·

广州模拟）

如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为101，原线圈接在频率为50Hz的正弦交流电源上，串接的电流表为理想电流表，副线圈接入“220V　60W”灯泡一只，此时灯泡正常发光。

A．电流表的示数为

B．电流表的示数为

C．电源的输出功率为60W

D．副线圈中交变电流的频率为5Hz

[答案]　AC

[解析]　由灯泡正常发光可知变压器副线圈的输出电压为220V，输出功率为60W，因此输出电流为

A，由变压关系可知，输入电流与输出电流的比值等于线圈匝数的反比，可知输入电流为

A，选项A正确，B错误；

变压器输入、输出功率相等，频率不变，因此选项C正确，D错误；

所以答案选AC。

9．（2014·

兰州模拟）如图所示，a、b间接入正弦交流电，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，所有电表均为理想电表，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻。

当传感器R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是（　　）

A．A1的示数增大，A2的示数增大

B．A1的示数增大，A2的示数减小

C．V1的示数减小，V2的示数减小

D．V1的示数不变，V2的示数减小

[答案]　BD

[解析]　当传感器R2所在处出现火情时，R2的电阻减小，导致电路的总电阻减小，所以电路中的总电流将会增大，A1测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以A1示数也要增大；

由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变，由于副线圈中电流增大，R3的电压变大，所以V2的示数要减小。

即R1的电压也要减小，所以A2的示数要减小，所以选项BD正确，选项AC错误。

10．2013年9月25日，世界首个商业化运行的同塔双回路特高压交流输电工程——皖电东送淮南至上海特高压交流工程正式投入运行。

如图甲所示，某变电所的调压装置可视为理想变压器，当滑动接头上下移动时可改变输出电压。

原线圈两端接正弦交流电源，电压u1保持不变，用户电压u2随时间变化的规律如图乙所示，下列说法中正确的是（　　）

A．用户电压的瞬时值表达式为u2＝190

B．为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移

C．原线圈匝数不变的情形下用户更换不同额定功率的用电器时，原线圈输入功率随之变化

D．原线圈匝数不变的情形下用户更换不同额定功率的用电器时，原线圈两端电压随之变化

[解析]　由于用户电压u2随时间t变化的曲线周期为0.02s，所以u2＝190

sin100πt（V），选项A正确；

由题图乙可知，副线圈输出电压的有效值U2＝190V，根据

，为使用户电压稳定在220V，应减小变压器原线圈匝数n1，即将P适当上移，故选项B错误；

理想变压器副线圈电压随原线圈电压的变化而变化，只要原线圈中滑片的位置不变，原、副线圈的匝数比不变，副线圈的输出电压就不变，用户更换不同额定功率的用电器时，副线圈中的电流I2发生变化，故原线圈的输入功率发生变化，选项C正确，D错误。

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、填空题（共3小题，每小题6分，共18分。

把答案直接填在横线上）

11．（6分）如图甲、乙、丙、丁所示是四种常见的电容式传感器示意图。

电容器的电容C决定于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。

如果某一物理量变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化。

那么，通过测定电容器的电容就可以确定该物理量的变化。

（1）图甲可用来测定角度θ，当动片与定片之间的角度θ变大时，可使电容C________（填“变大”“变小”或“不变”）。

（2）图乙可用来测定液面高度h。

在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的________，导线芯外面的绝缘物质就是________。

液面高度h变大时，可使电容C________（填“变大”“变小”或“不变”）。

（3）图丙可以测定________。

它是通过改变___________________而使电容C发生变化的。

（4）图丁可以测定位移x。

它是通过改变极板间的________，而使电容C发生变化的。

[答案]　

（1）变小　

（2）两个极　电介质　变大　（3）待测压力F　极板间距离　（4）电介质

[解析]　

（1）图甲，是通过动片的旋进和旋出来改变电极之间的正对面积使电容C变化的。

角度θ变大，电极之间的正对面积减小，故电容C变小。

（2）图乙，导线芯和导电液体相当于电容器的两个极板，导线芯外面的绝缘物质相当于电介质，液面高度h变大时，相当于增大了两板的正对面积，使电容C变大。

（3）图丙用来测定待测压力F。

压力F的变化引起极间距离的变化，从而改变电容C。

（4）图丁是通过改变电介质插入板间的多少，即改变电介质而使电容C发生变化的。

12．（6分）如图所示，L1和L2是高压输电导线，甲是电压互感器（将高电压转化为便于测量的低电压），乙是电流互感器（将大电流转化为便于测量的小电流）。

若已知变压比为1001，变流比为160，并且知道电压表示数为220V，电流表示数为2.5A，则输电线的输送功率为________W。

[答案]　3.3×

106

[解析]　电压互感器的变压比即为原、副线圈匝数比，

解得，U1＝

U2＝2.2×

104V

电流互感器的变流比即为原、副线圈匝数的反比，

解得，I1＝

I2＝150A

输电线的输电功率P＝U1I2＝3.3×

106W。

13．（6分）有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝，将原线圈接在220V的交流电压上，副线圈上电压为________V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为________Wb/s。

[答案]　24　

[解析]　由

得U2＝24V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率等于每一匝线圈中产生的自感电动势的最大值，即

m＝

Wb/s＝

Wb/s。

三、论述计算题（共4小题，共42分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14．（10分）交流发电机的原理如图（甲）所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图（乙）所示，已知线圈的电阻为R＝2.0Ω，求：

（1）通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？

（2）矩形线圈转动的周期是多少？

（3）线圈电阻上产生的电热功率是多少？

（4）保持线圈匀速转动，1min内外力对线圈做的功是多少？

[答案]　

（1）2A　

（2）4×

10－3s　（3）4W　（4）240J

[解析]　

（1）由题图知，Im＝2A

（2）T＝4×

10－3s

（3）电流有效值I＝Im/

电阻上产生的电热功率P＝I2R＝

R＝4W

（4）外力对线圈做功，其他形式的能转化为电能再转化为内能，1min内外力对线圈做的功W＝Pt＝240J

15．（10分）一正弦交变电压的电压u随时间t变化的规律如图所示。

（1）写出该交变电压的瞬时值表达式；

（2）求出该交变电压的有效值；

（3）将该交变电压接在匝数比为12的理想变压器原线圈上，副线圈给R＝16Ω的小灯泡供电，求灯泡消耗的功率。

[答案]　

（1）u＝10sin（50πt）V　

（2）7.1V　（3）12.5W

[解析]　

（1）由题中图象知电压最大值为10V，周期为0.04s，其角频率ω＝

＝50πrad/s

所以瞬时值表达式为u＝10sin（50πt）V。

（2）有效值为U＝

＝5

V＝7.1V。

（3）副线圈输出电压U2＝

U1＝10

V。

小灯泡的功率为P＝

＝12.5W。

16．（11分）如图所示，一个被x轴与曲线方程y＝0.2sin

x（m）所围的空间中存在着匀强磁场。

磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度B＝0.2T。

正方形金属线框的边长L＝0.40m，电阻R＝0.1Ω，它的一边与x轴重合，在拉力F的作用下，以v＝10m/s的速度水平向右匀速运动。

求：

（1）拉力F的最大功率是多少？

（2）拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区？

[答案]　

（1）1.6W　

（2）0.048J

[解析]　

（1）当线框的一条竖直边运动到x＝0.15m处时，线圈的感应电动势最大。

Em＝BLv＝0.2×

0.2×

10V＝0.4V

根据欧姆定律可得，最大电流

Im＝

＝4A

所以拉力F的最大值

Fm＝BLIm＝0.2×

4N＝0.16N

拉力F最大功率Pm＝Fmv＝0.16×

10W＝1.6W。

（2）把线框拉过磁场区域时，因为有效切割长度是按正弦规律变化的，所以，线框中的电流也是按正弦规律变化的。

电动势的有效值E＝

V

通电时间t＝

s＝0.06s

拉力做功W＝

t＝0.048J。

17．（11分）如图所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长L1＝0.4m，ad和bc边长L2＝0.2m，匝数n＝100匝，它在磁感应强度B＝0.2T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动。

当开关S断开时，电压表的示数为10

V，开关S闭合时，外电路上标有“10V　10W”的灯泡恰好正常发光。

（1）导线框abcd在磁场中转动的角速度。

（2）S闭合后，当导线框从图示位置转过θ＝60°

时的过程中通过灯泡的电荷量。

[答案]　

（1）12.5rad/s　

（2）

[解析]　

（1）E＝10

V，Em＝20V＝nBωS，

ω＝

rad/s＝12.5rad/s。

（2）S闭合后，UL＝10V，PL＝10W，I＝

＝1A，所以

R总＝

＝10

Ω。

q＝n

＝100×

C＝

C。