高中物理 第五章 交变电流综合评估 新人教版选修32.doc

交变电流综合评估限时：90分钟 总分：100分答题表题号12345678910答案一、选择题(17为单选题，每小题5分；810为多选题，每小题6分，共53分)1下列提到的交流电，哪个指的不是交流电的有效值()a交流电压表的读数 b保险丝的熔断电流c电容器的击穿电压 d电动机铭牌上的额定电压2一矩形线圈在匀强磁场里转动产生的交变电压e220sin100tv，以下说法错误的是()a频率是50 hz b. t0时，线圈平面与中性面垂直c. t s时，e有最大值 d交变电压有效值为220 v3.如图所示为汽油机中点火装置示意图，它使用的是12 v直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10 000 v的高压，开关是自动控制的，如果我们在副线圈两端要得到一个高压，应该使()a开关总处于接通状态 b开关由接通时断开c开关由断开时接通 d开关总处于断开状态4一个电热器接在10 v直流电源上消耗的电功率是p，当把它接到一正弦交变电压上时消耗的电功率为p/4，则该交流电压的最大值为()a5 v b7.1 v c10 v d12 v5.将阻值为5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示下列说法正确的是()a电路中交变电流的频率为0.25 hzb通过电阻的电流为2 ac电阻消耗的电功率为2.5 wd用交流电压表测得电阻两端电压为5 v6.如图所示，两个相同的灯泡，分别接在理想变压器的原副线圈上，(灯泡电阻不随温度变化) 已知原、副线圈的匝数比n1n221，电源电压为u，则()a通过a、b灯的电流之比iaib21b灯泡a、b两端的电压之比uaub21c灯泡a、b两端的电压分别是uau，ubud灯泡a、b消耗的功率之比papb117.在变电站里，经常要监测电网上的强电流，用到的器材有电流互感器如图所示的四种有关电流互感器的连接方法中，能正确反映其工作原理的是()答案1c交流电压表测量的为交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选项c正确2b由e220sin100tv可知，100，则f50 hz，a选项说法正确；当t0时，感应电动势的瞬时值为零，故t0时线圈在中性面，b选项说法错误；当t s时，e220 v为最大值，c选项说法正确；该交变电压的有效值为220 v，d选项说法正确3b变压器也同样能改变变化直流电的电压，因为变化的电流通过原线圈，才能在副线圈产生感应电动势4b根据p，则u5 v，交流电的最大电压umu7.1 v故b选项正确5c由题意可知此交流电为正弦式交流电，其有效电动势e v，电阻消耗的功率p2.5 w，c选项正确；通过r的电流i a，故b选项错误；此交流电的频率f25 hz，故a选项错误；电压表所测电压为有效电压，应为 v，故d选项错误6c，故a选项错误；两个完全相同的灯泡，电阻相同，则uaubiaribr12，故b选项错误；由2，uu1ua，u2ub，得u2ubub，故ubu，uau，故c选项正确；两灯泡中电流不等，故d选项错误7a电流互感器是测量大的交变电流的器材，其工作原理是变压器，而且是升压变压器，原线圈串联在交流线路中，故a选项正确 8.一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e10sin 4t(v)，则()a该交变电动势的频率为2 hzb零时刻线圈平面与磁场垂直ct0.25 s时，e达到最大值 d在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次9如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为41，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中rt为热敏电阻(其随温度升高电阻变小)，r为定值电阻下列说法正确的是()a副线圈两端电压的瞬时值表达式为u9sin 50t(v)bt0.02 s时电压表的示数为9 vc变压器原、副线圈中的电流之比和输入、输出功率之比均为14drt处温度升高时，电流表的示数变大，电压表的示数不变10对电容器能通交变电流的原因，下列说法正确的是()a当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流b当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流c在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动d在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器二、填空题(共12分)11.如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为b的水平匀强磁场中，线框面积为s，电阻为r.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值i_.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q_.12某发电厂用2.2 kv的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kv的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率，前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为_，要将2.2 kv的电压升高到22 kv，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈匝数应该是_匝. 13.为了测定和描绘“220 v 40 w”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电调压变压器上有一种自耦变压器，它只有一组线圈l，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 v交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头p，移动它的位置，就可以使输出电压在0250 v之间连续变化，如图所示，画出的是调压变压器的电路图实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材(1)在图中完成实验电路图(2)按实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？为什么？答案8.ab由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4，由角速度和周期、频率的关系2f得到此交变电动势的频率为2 hz，周期是0.5 s，所以选项a正确周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项d错误代入表达式t0.25 s，得到e0，选项c错误零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项b正确综上所述，本题的正确选项为a、b.9bd由题中图乙可知u136 v，t2102 s，由得u29 v，所以副线圈两端电压的瞬时值表达式为u9sin100t(v)，a选项错；电压表示数为有效值，故b选项正确；由变压器原、副线圈电流关系及输入、输出功率关系知，c选项错；当rt处温度升高时rt电阻变小，u2不变，副线圈中电流i2变大，故d选项正确10bd电容器实质上是通过反复充、放电来实现通电的，并无电荷流过电容器11.解析：线框在磁场中转动切割磁感线产生正弦式交流电，有效值ebs，由欧姆定律得i，线框从中性面开始转过的过程，通过导线截面的电荷量由e，bs，i，qit，可得q.1210011 800解析：由于前后两次输送的电功率相等，则有iuiu，所以，100，由变压器的原理：，可得，所以n21 800匝13(1)如图(注意：电流表外接或内接均可)(2)如果电流表外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大；如果电流表内接，电压较低段误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大三、计算题(共35分)14.如图所示，圆形线圈共100匝，半径为r0.1 m，在匀强磁场中绕过直径的轴oo匀速转动，磁感应强度b0.1 t，角速度为 rad/s，电阻为r10 .(1)线圈由图示位置转过90时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图所示，图示位置为t0时刻)?(3)线圈转动过程中产生的热功率多大？15一居民小区有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？答案14.(1)3 a(2)i3sin t a(3)45 w解析：(1)当从图示位置转过90时，线圈中有最大感应电流最大感应电动势为emnbs1000.10.12 v30 vim3 a.(2)由题意知iimsin t，即i3sin t a.(3)感应电流的有效值i a.发热功率pi2r()210 w45 w.152209解析：未换时输电电流：i200 a输送电压u2u1240 v由uu2u用ir线，得r线0.1 换变压器后i500 a线路电压损失uir线50 v变压器输出电压u2u用u270 v变压器匝数比n1n2u1u22209.16.如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r0.10 m、匝数n20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)在线圈所在位置磁感应强度b的大小均为b t，线圈的电阻为r10.50 ，它的引出线接有r29.5 的小电珠l.外力推动线圈框架的p端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)求： (1)小电珠中电流的峰值；(2)电压表的示数；(3)t0.1102 s时外力f的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小电珠的功率提高，可采取什么办法(至少说出两种方法)?17.利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式，将直流电变为交流电的装置称为逆变器(1)用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？(请简要回答)(2)有一台内阻为1 的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为14，降压变压器匝数比为41，输电线的总电阻r4 ，全校共22个班，每班有“220 v40 w”灯6盏，若全部电灯正常发光，则发电机输出功率多大？发电机电动势多大？输电效率多少？答案16.(1)0.16 a(2)1.07 v(3)0.128 n(4)提高vm、用变压器解析：(1)由题意及法拉第电磁感应定律知道，由于线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为emnblvnb2rvm，电路总电阻为r1r2，那么小电珠中电流的峰值为im a0.16 a.(2)电压表示数为有效值uimr20.169.5 v0.76 v1.07 v.(3)当t0.1102 s也就是t/4时，外力f的大小为fnb2rimvm0.128 n.(4)提高vm、用变压器17(1)见解析(2)5 424