名师一号人教版物理选修32第5章交变电流单元测评.docx
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名师一号人教版物理选修32第5章交变电流单元测评
单元测评
(二) 交变电流
(时间:
90分钟 满分:
100分)
第Ⅰ卷(选择题,共48分)
一、选择题(本题有12小题,每小题4分,共48分.)
1.在下图中,不能产生交变电流的是( )
A
B
C
D
解析:
矩形线圈绕着垂直于磁场方向的转轴做匀速圆周运动就产生交流电,而A图中的转轴与磁场方向平行,线圈中无电流产生,所以选A.
答案:
A
2.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的正弦式交变电流i=Imsinωt.若保持其他条件不变,使线圈的匝数和转速各增加1倍,则电流的变化规律为( )
A.i′=Imsinωt B.i′=Imsin2ωt
C.i′=2ImsinωtD.i′=2Imsin2ωt
解析:
由电动势的最大值知,最大电动势与角速度成正比,与匝数成正比,所以电动势最大值为4Em,匝数加倍后,其电阻也应该加倍,此时线圈的电阻为2R,根据欧姆定律可得电流的最大值为Im′=
=2Im,因此,电流的变化规律为i′=2Imsin2ωt.
答案:
D
3.(多选题)如图是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的( )
A.周期是0.01s
B.最大值是311V
C.有效值是220V
D.表达式为u=220sin100πt(V)
解析:
由波形图可知:
周期T=0.02s,电压最大值Um=311V,所以有效值U=
=220V,表达式为u=Umsin
t(V)=311sin100πt(V),故选项B、C正确,选项A、D错误.
答案:
BC
4.(多选题)如图所示,变频交变电源的频率可在20Hz到20kHz之间调节,在某一频率时,L1、L2两只
灯泡的炽热程度相同.则下列说法中正确的是( )
A.如果将频率增大,L1炽热程度减弱、L2炽热程度加强
B.如果将频率增大,L1炽热程度加强、L2炽热程度减弱
C.如果将频率减小,L1炽热程度减弱、L2炽热程度加强
D.如果将频率减小,L1炽热程度加强、L2炽热程度减弱
解析:
某一频率时,两只灯泡炽热程度相同,应有两灯泡消耗的功率相同,频率增大时,感抗增大,而容抗减小,故通过A1的电流增大,通过A2的电流减小,故B项正确;同理可得C项正确,故选B、C.
答案:
BC
5.(多选题)如图所示,在远距离输电过程中,若保持原线圈的输入功率不变,下列说法正确的是(
)
A.升高U1会减小输电电流I2
B.升高U1会增大线路的功率损耗
C.升高U1会增大线路的电压损耗
D.升高U1会提高电能的利用率
解析:
提高输电电压U1,由于输入功率不变,则I1将减小,又因为I2=
I1,所以I2将减小,故A项对;线路功率损耗P损=I
R,因此功率损耗在减小,电压损失减小,故B项、C
项错误;因线路损耗功率减小,因此利用率将升高,D项正确.
答案:
AD
6.如图甲所示,a、b为两个并排放置的共轴线圈,a中通有如图乙所示的交变电流,则下列判断错误的是( )
甲
乙
A.在t1到t2时间内,a、b相吸
B.在t2到t3时间内,a、b相斥
C.t1时刻两线圈间作用力为零
D.t2时刻两线圈间吸引力最大
解析:
t1到t2时间内,a中电流减小,a中的磁场穿过b且减小,因此b中产生与a同向的磁场,故a、b相吸,A选项正确;同理B选项正确;t1时刻a中电流最大,但变化率为零,b中无感应电流,故两线圈的作用力为零,故C选项正确;t2时刻a中电流为零,但此时电流的变化率最大,b中的感应电流最大,但相互作用力为零,故D选项错误.因此,错误的应是D.
答案:
D
7.如图所示是四种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽灯泡相同,且都是“220V 40W”,当灯泡所消耗的功率都调到20W时,消耗功率最小的台灯是( )
A
B
C
D
解析:
利用变阻器调节到20W时,除电灯消耗电能外,变阻器由于热效应也要消耗一部分电能,使台灯消耗的功率大于20W,利用变压器调节时,变压器的输入功率等于输出功率,本身不消耗电能,所以C中台灯消耗的功率最小.
答案:
C
8.一电阻接一直流电源,通过4A的电流时热功率为P,若换接一正弦交流电源,它的热功率变为
,则该交流电电流的最大值为( )
A.4A B.6A
C.2A D.4
A
解析:
由P=I2R得R=
=
,接交流电时,
=I′2
,2I′2=16,I′=
A,所以Im=
I′=4A.应选A.
答案:
A
9.(多选题)如图所示为两个互感器,在图中圆圈内a、b表示电表,已知电压比为100∶1,电流比为10∶1,电压表的示数为220V,电流表的示数为10A,则( )
A.a为电流表,b为电压表
B.a为电压表,b为电流表
C.线路输送电功率是2200W
D.线路输送电功率是2.2×106W
解析:
电压互感器应并联在电路中,并且是降压变压器,即图中a为电压互感器,由其读数知,输电线上的电压为22000V,同理可知输电线上的电流为100A.
答案:
BD
10.水电站向小山村输电,输送电功率为50kW,若以1100V送电,则线路损失为10kW,若以3300V送电,则线路损失可降为( )
A.3.3kWB.1.1kW
C.30kWD.11kW
解析:
由P=UI,ΔP=I2R可得:
ΔP=
R,所以当输送电压增大为原来3倍时,线路损失变为原来的
,即ΔP=1.1kW.
答案:
B
11.如图所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1,原线圈接正弦式交流电,副线圈接电动机,电动机线圈电阻为R,当输入端接通电源后,电流表读数为I,电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升,若电动机因摩擦造成的能量损失不计,则图中电压表的读数为( )
A.4IR+
B.
C.4IRD.
IR+
解析:
根据电流与匝数的关系知变压器的输出电流为2I,电动机消耗的总功率为P2=mgv+4IR,又变压器的输入功率P1=UI=P2=mgv+4I2R,则U=
+4IR,故A项正确.
答案:
A
12.(多选题)如图所示,M是一小型理想变压器,接线
柱a、b接在电压u=311sin314t(V)的正弦交流电源上,变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R2是半导体热敏传感器(温度升高时R2的电阻减小),电流表A2安装在值班室,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所在处出现火警时,以下说法中正确的是( )
A.A1的示数增大,A2的示数减小
B.A1的示数不变,A2的示数增大
C.V1的示数不变,V2的示数减小
D.V1的示数增大,V2的示数增大
解析:
传感器R2所在处出现火警,温度升高,则R2电阻减小,副线圈负载电阻减小.因输出电压不变,所以副线圈电流增大,则电阻R3两端电压增大,电压表V2的示数减小,电流表A2的示数减小.副线圈电流增大,则原线圈电流增大,但输入电压不变,即电流表A1的示数增大,电压表V1的示数不变.
答案:
AC
第Ⅱ卷(非选择题,共52分)
二、计算题(本题有4小题,共52分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(12分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数n=100匝.穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化,如图甲所示.发电机内阻r=5.0Ω,外电路电阻R=95Ω.已知感应电动势的最大值Em=nωΦm,其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数.
甲
乙
解析:
从Φ-t图线看出
Φm=1.0×10-2Wb,T=3.14×10-2s.(2分)
已知感应电动势的最大值Em=nωΦm,
又ω=
.(3分)
故电路中电流最大值Im=
=
=
A=2A(4分)
交流电流表读数是交变电流的有效值,
即I=
=1.4A.(3分)
答案:
1.4A
14.(12分)有一个电子元件,当它两端的电压的瞬时值高于u=110
V时则导电,低于u=110
V时不导电,若把这个电子元件接到220V、50Hz的正弦式交变电流的两端,则它在1s内导电多少次?
每个周期内的导电时间为多少?
解析:
由题意知,加在电子元件两端电压随时间变化的图象如图所示,
表达式为u=220
sinωtV.(2分)
其中ω=2πf,f=50Hz,T=
=0.02s,
得u=220
sin100πtV.(2分)
把u′=110
V代入上述表达式得到t1=
s,t2=
s(2分)
所以每个周期内的通电时间为Δt=2(t2-t1)=
s=
s.(3分)
由所画的u-t图象知,一个周期内导电两次,
所以1s内导电的次数为n=2
=100.(3分)
答案:
100次
s
15.(14分)如图所示,变压器原线圈输入电压为220V,副线圈输出电压为36V,两只灯泡的额定电压均为36V,L1额定功率为12W,L2额定功率为6W.求:
(1)该变压器的原、副线圈匝数比.
(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L1工作时原线圈中的电流.
解析:
(1)由变压比公式得
=
(2分)
=
=
.(2分)
(2)两灯均工作时,由能量守恒得P1+P2=U1I1(3分)
I1=
=
A=0.082A(2分)
只有L1灯工作时,由
能量守恒得P1=U1I′1(3分)
解得I′1=
=
A=0.055A.(2分)
答案:
(1)55∶9
(2)0.082A 0.055A
16.(14分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站,发电机的输出功率为100kW,输出电压为500V,输电导线的总电阻为10Ω,导线上损耗的电功率为4kW,该村的用电电压是220V.
(1)输电电路如图所示,求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比;
(2)如果该村某工厂用电功率为60kW,则该村还可以装“220V,40W”的电灯多少盏?
解析:
(1)因为P损=I
R线(2分)
所以I2=
=
A=20A(1分)
I1=
=
A=200A(2分)
则
=
=
=
(1分)
U3=U2-I2R线=(500×10-20×10)V=4800V(2分)
则
=
=
=
.(1分)
(2)设还可装灯n盏,据功率相等有P3=P4(1分)
其中P4=(n×40+60×103)W(1分)
P3=(100-4)kW=96kW(1分)
所以n=900.(2分)
答案:
(1)1∶10 240∶11
(2)900盏
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