【创新设计】高中物理 第五章 交变电流 章末检测同步训练 新人教版选修32.doc

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合要求，选对的得5分，选错或不答的得0分)1中央电视台焦点访谈多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其中客观原因是电网陈旧老化，近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗从而降低电费价格，可采取的措施有()a提高输送功率b应用超导体材料做输电线c提高高压输电的电压d减小输电导线的横截面积解析电路中损失的功率pi2r，可见，要减少远距离输电的损耗，一是可以减小输电线的电阻，如增加输电导线的横截面积，或换用导电性能好的材料，但目前超导材料还没有能进入大规模实用阶段，b、d不正确；二是减小输电电流，即提高高压输电的电压，c正确；提高输送功率，损失也相应增加，不能达到目的，a错答案c2某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器如果正常工作时输入电压为220 v，输出电压为4.2 v，输出电流为0.65 a，则()a原线圈的输入电流约为0.20 ab原线圈的输入电流约为0.10 ac原、副线圈的匝数比约为521d原、副线圈的匝数比约为152解析本题联系生活中常用的充电器的工作原理，考查变压器的原理和应用根据变压器的原理设原线圈的输入电压和输入电流分别为u1、i1，副线圈的输出电压和输出电流分别为u2、i2，根据可以得到原、副线圈的匝数比约为521，又根据i1u1i2u2可得i1i2，原线圈的输入电流约为0.01 a，所以c正确、abd错误答案c3某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图1所示，下列说法中正确的是()图1a交变电流的频率为0.02 hzb交变电流的瞬时表达式为i5cos 50t ac在t0.01 s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大d若发电机线圈电阻为0.4 ，则其产生的热功率为5 w解析由图象知，交流电的周期为0.02 s，故频率为50 hz，a错；转动的角速度100 ，故电流瞬时表达式为i5 cos 100 ta，b错；t0.01 s时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，c错；交流电电流的有效值ia，故pi2r20.4 w5 w，故d正确答案d4如图2所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图，若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，表示产生的电流随时间变化关系的下列图象中正确的是()图2解析由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直，磁感应强度b、导线有效长度l和导线切割速率v等都不变化，由eblv，可知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变根据右手定则，电流方向做周期性变化，c正确答案c5如图3所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为u，额定功率均为p，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1n2和电源电压u1分别为()图3a122ub124uc214u d212u解析设灯泡正常发光时，额定电流为i0.由题图可知，原线圈中电流强度i原i0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流强度i副2i0，u副u，根据理想变压器的基本规律：i原n1i副n2得n1n221；u原/u副n1/n2得u原2u，所以u14u.答案c6如图4所示电路，电阻r1与电阻r2阻值相同，都为r，和r1并联的d为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在a、b间加一正弦交变电流u20sin(100 t)v，则加在r2上的电压的有效值为()图4a10 v b20 vc15 v d5v解析根据电压有效值的定义可知：t，解得加在r2上电压的有效值u5 v，d正确答案d二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分)7某发电站采用高压输电向外输送电能若输送的总功率为p0，输电电压为u，输电导线的总电阻为r线则下列说法正确的是()a输电线上的电流ib输电线上的电流ic输电线上损失的功率p2r线d输电线上损失的功率p解析输电线上的电流i线，故a错误，b正确；输电线上的功率损失pir线2r，故c正确，d错误答案bc8如图5甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n261，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中l为电感线圈、c为电容器、r为定值电阻当原线圈两端接有如图5乙所示的交变电流时，三只灯泡都能发光如果加在原线圈两端的交变电流的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交变电流的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是()图5a副线圈两端电压的有效值均为216 vb副线圈两端电压的有效值均为6 vc灯泡变亮d灯泡变亮解析根据变压器的变压比公式u1u2n1n2可知，副线圈两端电压的有效值u26 v，a错误，b正确；因为电感线圈有“通低频、通直流，阻高频”的作用，所以当交变电流的频率增大时，通过灯泡的电流减小，灯泡变暗，灯泡亮度不变，c错误；因为电容器有“通交流、隔直流、通高频、阻低频”的作用，所以当交变电流的频率增大时，通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，d正确答案bd9如图6所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为1n，副线圈接有一个定值电阻r，则()图6a若ab之间接电动势为u的蓄电池，则r中的电流为b若ab之间接电动势为u的蓄电池，则原、副线圈中的电流均为零c若ab之间接电压为u的交流电，则原线圈中的电流为d若ab之间接电压为u的交流电，则副线圈中的电流为解析蓄电池的电动势恒定，若a、b间接电动势为u的蓄电池，在变压器的铁芯中不能产生变化的磁场，不能在副线圈中产生感应电动势，副线圈中无电流，但原线圈中电流不为零故a、b错；若a、b间接电压为u的交流电，副线圈两端的电压为nu，电流为，由i1i2n2n1得：i1，故c、d均对答案cd10如图7所示，面积为s、匝数为n、电阻为r的线圈与阻值为r的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻r的两端线圈在磁感应强度为b的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度匀速转动设线圈转动到图示位置的时刻t0.则()图7a在t0时刻，线圈处于中性面，流过电阻r的电流为0，电压表的读数也为0b1秒钟内流过电阻r的电流方向改变次c在电阻r的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小d在电阻r的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变解析图示位置为中性面，但由于产生的是正弦交流电，故流过电阻的电流和电压表的读数都为其有效值，不是0，故a错；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为2f2，b正确；r两端再并联电阻时，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，c正确；并上电容后，由于电路与交变电源相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，d错误答案bc三、填空题(本题共10分)11(4分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1 320匝、144匝，将原线圈接在220 v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.解析由得u224 v，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.答案2412(6分)如图8所示，理想变压器原线圈与一10 v的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3 w，正常发光时电阻为30 ，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 a，可计算出原、副线圈的匝数比为_，流过灯泡b的电流为_a.图8解析副线圈两端电压u2等于小灯泡a两端电压ua，由pa得，ua3 v，则原、副线圈的匝数比；流过灯泡a的电流ia0.1 a又，得i20.3 a流过灯泡b的电流ibi2ia0.3 a0.1 a0.2 a.答案1030.2四、解答题(本题共4小题，共36分解答应写出必要的文字说明，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(8分)交流发电机的原理如图9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9乙所示，已知线圈的电阻为r2.0 ，求：图9(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，1 min内外力对线圈做的功是多少？解析(1)由题图知，im2 a.(2)t4103 s.(3)电流有效值iim/，电阻上产生的电热功率pi2rr4 w.(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，1 min内外力对线圈做的功wpt240 j.答案(1)2 a(2)4103 s(3)4 w(4)240 j14(8分)如图10所示，理想变压器原线圈中输入电压u13 300 v，副线圈两端电压u2为220 v，输出端连有完全相同的两个灯泡l1和l2，绕过铁芯的导线所接的电压表v的示数u2 v求：图10(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关s断开时，电流表a2的示数i25 a则电流表a1的示数i1为多少？(3)当开关s闭合时，电流表a1的示数i1等于多少？解析(1)由电压与变压器匝数的关系可得：u1/n1u2/n2u，则n11 650匝(2)当开关s断开时，有：u1i1u2i2，i1u2i2/u1 a(3)当开关s断开时，有：r1u2/i244 .当开关s闭合时，设副线圈总电阻为r，有rrl/222 ，副线圈中的总电流为i2u2/r10 a由u1i1u2i2可知，i1u2i2/u1a.答案(1)1 650匝(2) a(3) a15(10分)一居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100 w，使用的区间变压器匝数比为1656，恰好能使额定电压为220 v的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为250 w，若变压器输入电压仍为6 600 v，区间输电线线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器，则此变压器的匝数比为多少？解析未换时输电电流ia200 a，输送电压u2u16 600 v240 v，则由u线u2u用ir线知r线0.1 .换变压器后ia500 a线路损失电压u线ir线50 v，变压器输出电压u2u用u线220 v50 v270 v变压器匝数之比为n1n2u1u26 6002702209.答案220916(10分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，如图11所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等图11(1)利用总电阻r10 的线路向外输送风力发电机产生的电能输送功率p0300 kw，输出电压u10 kw，求导线上损失的功率与输送功率的比值；(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积设空气密度为，气流速度为v，风轮机叶片长度为r，求单位时间内流向风轮机的最大风能pm；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施(3)已知风力发电机的输出功率p与pm成正比某风力发电机在风速v19 m/s时能够输出电功率p1540 kw.我国某地区风速不低于v2 6 m/s的时间每年约为5 000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千