高中物理 第5章 交变电流综合能力测试 新人教版选修32.doc

第5章 交变电流本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(北京市朝阳区20142015学年高二下学期期末)如图甲至丁是交流电发电过程的示意图，图中只示意了一匝线圈，线圈的ab边连在金属滑环k上，cd边连在滑环l上，导体做的两个电刷e、f分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接线圈沿逆时针方向以角速度匀速转动，线圈的面积为s，磁场可视为水平向右的匀强磁场，磁感应强度为b，电路的总电阻为r、以下说法中正确的是()a由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向为abcdab由丙转到丁的过程中，线圈中的电流方向为abcdac转到丙位置时，穿过线圈的磁通量为零d转动一圈的过程中，线圈产生的电能为答案：b解析：a.由甲转到乙的过程中，穿过线圈的磁通量变小，根据楞次定律，可以判断电流方向为adcba；故a错误；b.当线圈由丙转到丁的过程中，通过线圈的磁通量变小，根据楞次定律，可以判断电流方向为abcda；故b正确；c.丙位置时，线圈处于中性面上，此时磁通量最大，故c错误；d.转动一圈过程中，线圈中产生的能量qt，故d错误。2(重庆一中20132014学年高二上学期期末)图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()a图甲表示交流电，图乙表示直流电b电压的有效值是311vc电压的有效值图甲大于图乙d图甲所示电压的瞬时值表达式为u220sin100t(v)答案：c解析：由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故a错误；两种电压的最大值是311v，有效值要小于311v，故b错误；由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，故c正确；从图甲可知，em311v，100 rad/s，所以图甲电压的瞬时值表达式为u311sin100t(v)，故d错误。3(北京市西城区20132014学年高二下学期期末)如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与盒子、中的三种元件串联，再将三者并联，接在正弦交变电路中，三只灯泡亮度相同。若保持电路两端电压有效值不变，将交变电流的频率增大，观察到灯a变暗、灯b变亮、灯c亮度不变。则三个盒子中的元件可能是()a为电阻，为电容器，为电感器b为电感器，为电阻，为电容器c为电感器，为电容器，为电阻d为电容器，为电感器，为电阻答案：c解析：当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯a变暗，灯b变亮可知，为电容器， 为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故为电阻。4(河北衡水中学20132014学年高二上学期期中)如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件(不分得电压)实现了无级调节亮度。给该台灯接220v的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为()a220vb110vc.vd.v答案：c解析：设交流电的有效值为u，将交流电与直流电分别通过相同电阻r，分析一个周期内热量：交流电q直流电qt解得：uv5(华北师大二附中20142015学年高二检测)如图所示电路中，电源电压u311sin100tv，a、b间接有“220v440w”的电暖宝、“220v220w”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是()a交流电压表的示数为311vb电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3ac电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍d1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32104j答案：d解析：由u311sin100tv可知，交变电压的有效值为220v，故交流电压表的示数为220v，选项a错误；由两用电器的额定功率为660w，根据pui可知，保险丝的额定电流应不小于3a，选项b错误；因抽油烟机220w包括热功率及机械功率，故电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍还要多，选项c错误；根据wpt可得1min内抽油烟机消耗的电能为1.32104j，选项d正确。6图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻r20，l1、l2为规格相同的两只小灯泡，s1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电流，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将s1接1，s2闭合，此时l2正常发光。下列说法正确的是()a输入电压u的表达式u20sin(50t)vb只断开s2后，l1、l2均正常发光c只断开s2后，原线圈的输入功率增大d若s1换接到2后，r消耗的电功率为0.8w答案：d解析：由题图知，um20v，t0.02s，则100rad/s，输入电压u20sin(100t)v，故a错；由变压器的变压规律知：，故u2v4v，由题中将s1接1，s2闭合时，灯泡l2正常发光可得，灯泡l2的额定电压为4v，当只断开s2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为l1、l2串联，故l1、l2均不能正常发光，b错；此时p出，副线圈负载r总增大，故p出减小，又p入p出，故原线圈的输入功率减小，c错误；当s1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻r，故pw0.8w，d正确。7.如图所示，为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压。某变电所将电压u011 000sin100tv的交流电降为220v供居民小区用电，则变电所变压器()a原、副线圈匝数比为50 1b副线圈中电流的频率是50hzc原线圈的导线比副线圈的要粗d输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和答案：ab解析：u011 000sin100tv中的11 000指的是电压的峰值，有效值为11 000v，则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比，即50 1，a正确；由100可得频率为50hz，变压器不改变电流的频率，因此，副线圈的频率也是50hz，b正确；电流与匝数成反比，即原线圈的电流比副线圈电流要小，因此，副线圈的导线要比原线圈粗，c错误；居民小区各个用电器都是并联的，它们的电流总和等于副线圈中的电流，故d错误。8.实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈(电阻不计)在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的oo轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻r和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10v。已知r10，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是()a线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零b从线圈经过中性面开始计时，线圈中电压瞬时值表达式为u10sin50t(v)c流过电阻r的电流每秒方向改变50次d电阻r上的热功率等于10w答案：cd解析：电压表的示数是有效值，故电压最大值um10v。图示位置与中性面垂直，此时产生的感应电流最大，故a错；产生的最大电压umu10v，225rad/s50 rad/s，从中性面开始计时的瞬时值表达式是uumsint10sin50t(v)，故b错；交变电流在一个周期内方向改变2次，因此流过电阻r的电流每秒钟方向改变50次，故c对；p10w，故d正确。9下图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1n42r，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()aa1、a2两表的示数相同bl1、l2两灯泡的亮度相同cr1消耗的功率小于r3消耗的功率dr2两端的电压小于r4两端的电压答案：cd解析：高压远距离输电的目的是使输送线路上损失的能量更少，因此必须使a1中的电流比a2中的电流小，即i1i2；r1和r3消耗的功率分别为p1ir1，p3ir3，r1r3r，所以p1p3；r2、r4两端电压分别是：u2i1r2i1r，u4i2r4i2r，所以u2u4，因此选项a、b错误，c、d正确。10(青岛市20142015学年高二下学期三校联考)可调理想变压器原线圈与一台小型发电机相连，副线圈与灯泡l、可调电阻r、平行板电容器c连成如图所示的电路。当副线圈上的滑片p处于图示位置时，灯泡l能发光。要使灯泡变亮，可以采取的方法有()a增大发动机的转速b将滑片p向下滑动c将可调电阻r减小d减小电容器极板间的距离答案：ad解析：要使灯泡变亮，应使副线圈两端电压增大，由emnbs知，当增大发动机的转速时，交流电源的电压增大，根据理想变压器工作原理可知，副线圈两端电压也增大，灯泡变亮，故a正确；当滑片p向下滑动时，副线圈匝数减少，根据理想变压器工作原理可知，副线圈两端电压减小，灯泡变暗，故b错误；将可调电阻r减小，副线圈两端电压不变，通过灯泡的电流不变，灯泡亮度不变，故c错误；当减小平行板电容器极板间的距离时，平行板电容器的电容增大，减小了容抗，通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故d正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)11(4分)下图中画出了六种电流随时间变化的图象。这六个图中的电流都随时间t做周期性变化，其中属于交流电的是_，属于正弦交流电的是_。答案：(a)(c)(e)(f)(c)解析：大小、方向周期性变化的电流为交变电流。按正、余弦规律变化的交变电流为正弦交流电。12(6分)一台理想变压器的原副线圈匝数比为21，原线圈接入20v的正弦交流电，一只理想二极管和一个阻值为10的指示灯串联后接在副线圈上，则指示灯消耗的功率为_。答案：5w解析：由于二极管的单向导电性，通过灯泡的电流为正弦半波电流，其有效值为u5v，所以p5w。13(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示。它有两个外观基本相同的线圈a、b，线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了a、b线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断_线圈的匝数较多(选填“a”或“b”)。(2)如果把它看成理想变压器，现要测量a线圈的匝数，提供的器材有，一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)。_a线圈的匝数为na_。(用所测物理量符号表示)答案：(1)a(2)步骤见解析nan解析：(1)由图乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值，由电阻定律可得a线圈的匝数多于b线圈的匝数。(2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代a线圈。把低压电源接b线圈，测得线圈的输出电压u。用a线圈换下绕制的线圈测得a线圈输出电压ua。nan三、论述计算题(共4小题，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)(福建省四地六校20142015学年高二下学期联考)如图所示为交流发电机示意图，匝数n100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5，在磁感应强度b0.5t的匀强磁场中绕oo轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20的电阻r相连接，已知线圈绕oo轴转动时产生的电动势最大值emnbs，求：(1)电压表和电流表示数？(2)电阻r上所消耗的电功率是多少？(3)由图示位置转过90的过程中，通过r的电量是多少？答案：(1)40v,2.0a(2)80w(3)0.04c解析：(1)感应电动势最大值emnbs1000.50.10.25050v有效值：e50v电键s合上后，由闭合电路欧姆定律得：i2.0a，uir22040v。(2)电阻r上所消耗的电功率piu24080w(3)由图示位置转过90的过程中，通过r上的电量qt0.04c。15(10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200kw，输出电压为500v，输电导线的总电阻为10，导线上损耗的电功率为16kw，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80kw，则该村还可以接“220v40w”的电灯多少盏？答案：(1)11023011(2)2 600解析：(1)因为p损ir线所以i240ai1400a则u3u2i2r线(500104010)v4 600v则(2)据降压变压器输入功率等于输出功率有p3p4184kw灯可以消耗的功率是p灯104kw所以还可装灯n104 000/402 600盏。16(10分)(河南大学附中高二期末)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴oo匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积s0.05m2，线圈转动的频率为50hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度bt。如果用此发电机带动两个标有“220v 11kw”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如下图。求：(1)发电机的输出电压为多少？(2)变压器原副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？答案：(1)1 100v(2)51(3)20a解析：(1)根据emnbs1 100v得输出电压的有效值为u11 100v(2)根据得(3)根据p入p出2.2104w再根据p入u1i1，解得i120a17(12分)如图所示，曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图甲为其结构示意图，图中n、s是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点与ab边平行，它的一端有一半径r01.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图乙所示。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而