高中物理 第五章 交变电流测评B（含解析）新人教版选修32.doc

【优化设计】2015-2016学年高中物理 第五章 交变电流测评b 新人教版选修3-2 (高考体验卷)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。其中第16题为单选题;第710题为多选题,全部选对得5分,选不全得2分,有选错或不答的得0分)1.(2014江苏单科)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为u1、u2,电流分别为i1、i2,输电线上的电阻为r。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是()a.b.i2=c.i1u1=rd.i1u1=i2u2解析:理想变压器电流与匝数的关系为,选项a错误;设降压变压器原线圈电压为u3,则i2=,选项b错误;理想变压器没有功率损失,有i1u1=i2u2,选项d正确;由i1u1=r+i2u3可知,选项c错误。答案:d2.(2014四川理综)如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则()a.用户用电器上交变电流的频率是100 hzb.发电机输出交变电流的电压有效值是500 vc.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定d.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:由图象知f=50 hz,选项a错误;发电机输出交流电压的有效值为 v=250 v,选项b错误;输电线的电流由降压变压器原、副线圈的匝数比及负载大小决定,选项c错误;用电器总电阻变大,则降压器原、副线圈中电流减小,输电线上损失功率也减小,选项d正确。答案:d3.(2014浙江理综)如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是u,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是i1,其末端间的电压为u1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为i2。则()a.用户端的电压为b.输电线上的电压降为uc.理想变压器的输入功率为rd.输电线路上损失的电功率为i1u解析:根据理想变压器原、副线圈的功率相等,有u1i1=u2i2,解得用户端电压为u2=,选项a正确;输电线上的电压降为i1r,选项b错误;理想变压器的输入功率为ui1-r,选项c错误;输电线路上损失的电功率为r,选项d错误。答案:a4.(2014福建理综)如图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n42r,忽略灯丝电阻随温度的变化。当a、b端接入低压交流电源时()a.a1、a2两表的示数相同b.l1、l2两灯泡的亮度相同c.r1消耗的功率大于r3消耗的功率d.r2两端的电压小于r4两端的电压解析:设两电流表示数分别为ia1、ia2,则ia2=。由题意知,升压变压器的升压比与降压变压器的降压比相等,设为k,由变压器匝数与电流、电压的关系可知,升压变压器副线圈两端电压u2=ku,降压变压器副线圈中电流i4=kia1,u4=i4rl=kia1rl,则降压变压器原线圈两端电压u3=ku4=k2ia1rl,则ia1=,解得ia1=,则1,故ia11,故两灯泡亮度不同,选项b错误;由p=i2r可知,pr1pr3,选项c错误;由u=ir可知,ur2ur4,选项d正确。答案:d5.(2013四川理综)用220 v的正弦交变电流通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 v,通过负载的电流图象如图所示,则()a.变压器输入功率约为3.9 wb.输出电压的最大值是110 vc.变压器原、副线圈匝数比是12d.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100t+) a解析:由图象知,副线圈电流的有效值i2=0.05 a,副线圈的输出功率是p2=u2i2=1100.05 w=3.9 w,a正确;输出电压的有效值是110 v,b错误;根据理想变压器电压与匝数的关系,c错误;从图象可以看出,交变电流的周期是0.02 s,角速度是100 rad/s,负载电流的函数表达式i=0.05sin 100t a,d错误。答案:a6.(2013山东聊城模拟)如图所示理想变压器原、副线圈匝数比为12,两端分别接有四个阻值相同的灯泡,已知4盏灯均能发光,则l1和l2的功率之比为()a.11b.13c.91d.31解析:根据变压器变压公式可知,l2的电压与l3的电压相等,功率相等。变压器原线圈中输入电流为副线圈中输出电流的2倍,l1中的电流为副线圈中输出电流的3倍,亦即为l2中电流的3倍,由p=i2r知,l1的功率为l2的功率的9倍。选项c正确。答案:c7.(2014天津理综)如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示,则()a.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合b.曲线a、b对应的线圈转速之比为23c.曲线a表示的交流电动势频率为25 hzd.曲线b表示的交流电动势有效值为10 v解析:线圈经过中性面时不切割磁感线,此时感应电动势为零,选项a正确;由题图可知曲线a、b的周期之比为23,则对应的线圈转速之比为32,选项b错误;曲线a的周期为ta=410-2 s,其频率为fa=25 hz,选项c正确;曲线a、b表示的交变电流的峰值之比为,又ema=15 v,则emb=10 v,ub=emb=5 v,选项d错误。答案:ac8.(2014山东理综)如图,将额定电压为60 v的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关s后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 v和2.2 a。以下判断正确的是()a.变压器输入功率为484 wb.通过原线圈的电流的有效值为0.6 ac.通过副线圈的电流的最大值为2.2 ad.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113解析:理想变压器的输入功率等于输出功率,所以有p1=u1i1=u2i2=602.2 w=132 w,选项a错误;原线圈电流i1=0.6 a,选项b正确;副线圈电流最大值i2max=i2= a,选项c错误;原副线圈匝数比,选项d正确。答案:bd9. (2014广东理综)如图所示的电路中,p为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压u1不变,闭合开关s,下列说法正确的是()a.p向下滑动时,灯l变亮b.p向下滑动时,变压器的输出电压不变c.p向上滑动时,变压器的输入电流变小d.p向上滑动时,变压器的输出功率变大解析:p向上或向下滑动时,由变压器的电压特点可知,u2是不变的,灯l亮度也不变,a项错误,b项正确;p向上滑动时,滑动变阻器的阻值减小,由p=可知,变压器的输出功率p2变大,又理想变压器的输入功率等于输出功率,则输入功率p1也变大,由p1=u1i1及u1不变可知,变压器的输入电流变大,c项错误,d项正确。答案:bd10.(2014课标全国)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表a接正弦交流电源,一个二极管和阻值为r的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为uab和ucd,则()a.uabucd=n1n2b.增大负载电阻的阻值r,电流表的读数变小c.负载电阻的阻值越小,cd间的电压ucd越大d.将二极管短路,电流表的读数加倍解析:设副线圈两端电压为u2,则有,由于二极管具有单向导电性,根据有效值定义可知,t,则ucd=,故选项a错误;增大负载电阻,则变压器的输出功率减小,输入功率也减小,由p1=uabi1可知,电流表读数减小,选项b正确;cd间的电压ucd与r大小无关,选项c错误;将二极管短路,变压器的输出功率p2=,为原来的2倍,由p2=p1=uabi1可知,电流表的读数变为原来的2倍,选项d正确。答案:bd二、实验题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)11.(8分)(2011安徽理综,19改编)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为b。电阻为r、半径为l、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的o轴以角速度匀速转动(o轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为。解析:切割磁感线产生的感应电动势为e=bl2,一个周期内有电动势的时间是,故根据有效值定义有()2r=i2rt,解得i=。答案:12.(8分)(2011海南单科,11)如图,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。解析:小灯泡a的额定电压ua= v=3 v,原、副线圈的匝数比。由功率关系可得ui=pa+uaib,则ib=0.2 a。答案:1030.2三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)(2014北京门头沟区模拟)有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图,如图甲所示,当汽车减速时,线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速,同时产生电能储存备用。线圈的匝数为n,ab长度为l1,bc长度为l2。图乙是此装置的侧视图,有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90,切割处磁场的磁感应强度大小恒为b。某次测试时,外力使线圈以角速度逆时针匀速转动,电刷m端和n端接电流传感器,电流传感器记录的i-t图象如图丙所示(i为已知量),取ab边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻t=0。不计线圈转动轴处的摩擦,则(1)求线圈在图乙所示位置时,产生电动势e的大小,并指明电刷m和n哪个接电源正极。(2)求闭合电路的总电阻r和外力做功的平均功率p。(3)为了能够获得更多的电能,依据所学的物理知识,请你提出改进该装置的三条建议。解析:(1)感应电动势e=2nbl1v又v=l2得e=nbl1l2根据右手定则,可知m端是电源正极。(2)由电流i=得r=线圈转动一个周期时间内,产生电流的时间是半个周期外力平均功率p=i2r即p=。(3)增加磁感应强度;增加线圈匝数;增加磁场区域面积;适当增减线圈面积;变成多组线圈等。答案:(1)nbl1l2m端是电源正极(2)(3)增加磁感应强度;增加线圈匝数;增加磁场区域面积;适当增减线圈面积;变成多组线圈等。14.(10分)(2012江苏单科,13)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为,磁场均沿半径方向。匝数为n的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为b、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为r。求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小em。(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小f。(3)外接电阻上电流的有效值i。解析:(1)bc、ad边的运动速度v=感应电动势em=4nblv解得em=2nbl2。(2)电流im=安培力f=2nbiml解得f=。(3)一个周期内,通电时间t=tr上消耗的电能w=rt且w=i2rt解得i=。答案:(1)2nbl2(2)(3)15.(14分)(2014北京通州模拟)十三陵抽水蓄能电站的工作原理是,在用电低谷时,电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中,到用电高峰时,再利用蓄水池中的水发电。电站利用十三陵水库为下游水库,在蟒山后上寺沟头修建上游水库。电站的年发电量约为10亿kwh,年抽水用电量约为14亿kwh。如图所示,上游水库近似视为长方体,可用于发电的库容量为v,蓄水后上游水库的平均水深为d,水位高出下游水面高度为h。已知下游水库的库容量远大于上游水库的库容量。(1)求十三陵抽水蓄能电站的总效率。(2)求能用于发电的水的最大重力势能ep。(3)若把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区。已知输电功率为p,输电线路的总阻值为r。要使输电线路上损耗的功率小于p,a.求输电电压的最小值u。b.在输电功率p一定的情况下,请提出两种能够降低输电过程中功率损耗的方法,并加以评述。解析:(1)总效率=100%=100%=71%。(2)能用于发电的水的总质量:m=v能用于发电的水的平均下落高度:h=h-所以,能用于发电的