高二物理同步訓(xùn)練：5章末綜合

PAGEPAGE8第五章交變電流綜合檢測(cè)測(cè)試時(shí)間：90分鐘，分值120分班級(jí)________姓名________分?jǐn)?shù)________第Ⅰ卷(選擇題，共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確．全部選對(duì)得5分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的對(duì)稱軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈通過中性面時(shí)，則()A．線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直B．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?qū)l(fā)生變化C．通過線圈的磁通量達(dá)到最大值D．通過線圈的磁通量的變化率達(dá)到最大值答案：ABC解析：知道線圈通過中性面這個(gè)特殊位置時(shí)各物理量及它們的變化情況是解題的關(guān)鍵．2．一個(gè)電熱器接在10V直流電源上消耗的電功率是P，當(dāng)把它接到一個(gè)正弦交流電壓上時(shí)消耗的電功率為P/4，則該交流電壓的最大值為()A．5V B．7.1VC．10V D．12V答案：B解析：設(shè)電熱器電阻為R，接直流電時(shí)：P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(102,R)，接交流電時(shí)：eq\f(P,4)＝eq\f(U′2,R)，由以上兩式聯(lián)立得：U′＝5V，所以Um＝eq\r(2)U′＝5eq\r(2)V≈7.1V，應(yīng)選B.3.如圖所示，L為電感線圈，C為電容器，A、B為兩只相同的燈泡，將它們接在電壓為u的交流電源上，兩只燈泡的亮度一樣．若保持電源電壓不變，而將電源頻率增大，下列說法中正確的是()A．兩燈泡的亮度不變B．A燈泡亮度不變，B燈泡變亮C．A燈泡變暗，B燈泡變亮D．A燈泡變亮，B燈泡變暗答案：C解析：頻率越高，線圈的感抗越大，電容器的容抗越小，所以頻率增加時(shí)，IA減小，IB增大，應(yīng)選C.4.一個(gè)按正弦規(guī)律變化的交變電流的圖象如圖所示，由圖可知()①該交變電流的頻率為0.2Hz；②該交變電流的有效值為14.1A；③該交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝20sin0.02tA；④t＝eq\f(T,8)時(shí)刻，該交變電流大小與其有效值相等．A．①② B．②④C．③④ D．①③答案：B解析：由圖象知T＝0.02s，頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，電流最大值Im＝20A，故有效值為I＝eq\f(Im,\r(2))＝10eq\r(2)A≈14.1A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝2πf＝100π，瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝20sin100πtA.將t＝eq\f(T,8)代入瞬時(shí)值公式：i＝20sin(100π×eq\f(1,8)×0.02)A＝10eq\r(2)A＝14.1A，由上可知②④正確，應(yīng)選B.5．如圖所示的四個(gè)圖中，能正確表示電流互感器工作的是()答案：D解析：電流互感器串聯(lián)在電路中，而且連電流表的線圈電流小，匝數(shù)多，所以D項(xiàng)正確，A錯(cuò)；電壓互感器并聯(lián)在電路中，且原線圈匝數(shù)多，而連接電壓表的副線圈匝數(shù)少，所以B、C錯(cuò)．6.如圖所示是一調(diào)壓變壓器原理圖，如將它作為升壓變壓器使用，則()A．將交流電源接a、b端，用電器接在c、d端B．將交流電源接c、d端，用電器接在a、b端C．將交流電源接在a、c端，用電器接在b、d端D．若要進(jìn)一步升壓，應(yīng)使P逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)答案：B解析：根據(jù)變壓器電壓關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，要升壓就必須增加副線圈的匝數(shù)，即要保證輸出端的匝數(shù)多于輸入端的匝數(shù)，故B正確．7．圖1、圖2分別表示兩種電壓的波形，其中圖1所示電壓按正弦規(guī)律變化．下列說法正確的是()A．圖1表示交流電，圖2表示直流電B．兩種電壓的有效值相等C．圖1所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝311sin100πtVD．圖1所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為101的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,10)答案：C解析：交流電的概念：大小和方向都隨時(shí)間變化．在t軸的上方為正，下方為負(fù)，A錯(cuò)．有效值E＝eq\f(Em,\r(2))只對(duì)正弦交流電使用，最大值一樣，所以B錯(cuò)．由圖可知，C對(duì)．變壓之后頻率不變，D錯(cuò)．8.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C為電容器，已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則()A．交流電的頻率為0.02HzB．原線圈輸入電壓的最大為200eq\r(2)VC．電阻R2的電功率約為6.67WD．通過R3的電流始終為零答案：C解析：由圖乙可知交流電頻率為50Hz，所以A錯(cuò)．副線圈電壓最大值U2＝I1R1＝20V，由eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)可知U1＝200V，B錯(cuò)．R1和R2并聯(lián)P2＝(eq\f(U2,\r(2)))2/30≈6.67W．因電容器接交流電有充放電電流，故D錯(cuò)．9.如圖所示，觀察電流表的指針，可以看到()A．從圖示位置開始，指針隨著線圈轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng)，并且線圈旋轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次B．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線垂直的平面位置時(shí)，電流表的指針的偏轉(zhuǎn)最大C．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線平行的位置時(shí)，電流表的指針的偏轉(zhuǎn)偏大D．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流按正弦規(guī)律變化的答案：C10.如圖所示，理想變壓器原線圈a、b兩端接正弦交變電壓，副線圈c、d兩端通過輸電線接兩只相同的燈泡L1和L2.輸電線的等效電阻為R.在圖示狀態(tài)，電鍵S是閉合的，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，下列各量中減小的是()A．副線圈c、d兩端的輸出電壓B．副線圈輸電線等效電阻R上的電壓C．通過燈泡L1的電流D．原線圈上的電流答案：BD解析：由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，A錯(cuò)，S斷開，副線圈電路中電流減小，所以B正確．燈泡兩端電壓UL1＝U2－UR，UR減小，U2不變，UL1增大，C錯(cuò)．由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，可知，D正確．第Ⅱ卷(非選擇題，共80分)二、填空題(每題5分，共15分)11.如圖所示為一理想變壓器，它的原線圈接在交流電源上，副線圈接有一個(gè)標(biāo)“12V100W”字樣的燈泡．已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為181，那么小燈泡正常工作時(shí)，圖中的電壓表的讀數(shù)為________________V，電流表的讀數(shù)為____________A.答案：2160.46解析：燈泡正常發(fā)光，則副線圈兩端電壓為U2＝12V，電流為I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(100,12)A＝8.3A由公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U1＝eq\f(n1,n2)U2＝18×12V＝216V，所以電壓表的讀數(shù)為216V.由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，得I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(1,18)×8.3A＝0.46A，所以電流表的讀數(shù)為0.46A.12.如圖所示為一理想變壓器，n2＝10匝，n3＝20匝，L1和L2均是“220V15W”的燈泡，與一匝線圈相連的電壓表讀數(shù)為11V，那么變壓器的實(shí)際輸入功率為__________W.答案：18.75解析：本題主要考查變壓器的內(nèi)容．一匝線圈的電壓為11V，則n2的電壓為110V，n3的電壓是220V，則L2能正常發(fā)光P2＝15W，而L1不能正常發(fā)光．由P＝eq\f(U2,R)知P1＝eq\f(1,4)P＝3.75W，P輸入＝P輸出，P1＋P2＝(15＋3.75)W＝18.75W.13．如圖所示，l1和l2是輸電線，1是______________互感器，2是______________互感器．在圖中空圈內(nèi)填入所用的電表的符號(hào)，若已知變壓比為1001，變流比為10001，并且知道電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為100A，則輸電線路中的功率為____________W.答案：電壓電流1中為V2中為A2.2×109解析：電壓互感器是并聯(lián)在電路中，電流互感器是串聯(lián)在電路中，由電壓表的讀數(shù)和變壓比得到電路兩端電壓為22000V，由電流表讀數(shù)和變流比得到電路中的電流為100000A，由P＝UI得到功率為2.2×109W.三、論述計(jì)算題(本題共4小題，65分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比n1n2＝41，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等．a(chǎn)、b端加一交流電壓U后，輸入電壓U和B兩端電壓UB之比是多少？答案：174解析：理想變壓器的原、副線圈中的電流之比eq\f(IA,IB)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,4)又RA＝RB，因此UAUB＝14由U1UB＝n1n2＝41所以UUB＝eq\f(UA＋U1,UB)＝eq\f(\f(1,4)＋4UB,UB)＝174.15．有一正弦交流電源，電壓有效值U＝120V，頻率為f＝50Hz，向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為U0＝60eq\r(2)V，試估算在一個(gè)小時(shí)內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時(shí)間有多長(zhǎng)．為什么人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象？解析：由正弦交流電的最大值與有效值U的關(guān)系得：Um＝120eq\r(2)V設(shè)t＝0時(shí)交流電的瞬時(shí)電壓U＝0，則交流電的瞬時(shí)表達(dá)式為：u＝120eq\r(2)sin100πtV如圖所示，畫出一個(gè)周期內(nèi)交流電的U－t圖象，其中陰影部分對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1表示霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間，根據(jù)對(duì)稱性，一個(gè)周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間為4t1，當(dāng)U＝U0＝60eq\r(2)V時(shí)，由上式得t1＝1/600s，再由對(duì)稱性求得一個(gè)周期內(nèi)能發(fā)光的時(shí)間：t＝T－4t1＝eq\f(1,75)s再由比例關(guān)系求得一小時(shí)內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時(shí)間為：t＝eq\f(3600,\f(1,50))×eq\f(1,75)s＝2400s很明顯，霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的，而熄滅的時(shí)間只有1/300s(如圖t2～t3時(shí)刻)．由于人的眼睛具有視覺暫留現(xiàn)象，而這個(gè)視覺暫留時(shí)間約1/16s，遠(yuǎn)大于1/300s，因此經(jīng)過燈光刺激的人眼不會(huì)因?yàn)槎虝旱南缍兴杏X．16．有一個(gè)10匝正方形線框，邊長(zhǎng)為20cm，線框總電阻為1Ω，線框繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如右圖所示，垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T．問：(1)該線框產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值分別是多少？(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大？(3)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式．解析：(1)交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝NBSω＝10×0.5×0.22×10πV＝6.28V，電流的最大值為Im＝Em/R＝eq\f(6.28,1)A＝6.28A.(2)線框轉(zhuǎn)過60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Emsin60°＝5.44V.(3)由于線框轉(zhuǎn)動(dòng)是從中性面開始計(jì)時(shí)的，所以瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsinωt＝6.28sin10πtV.17．一小型水電站，其交流發(fā)電機(jī)的輸出功率為1000千瓦，輸出電壓為1000伏，在輸電過程中，要求能量損耗不大于4%，已知輸電線電阻為16歐，用戶降壓變壓器的輸出電壓為240伏，求送電線路中，升壓變壓器與降壓變壓器的變壓比各多大？解析：這是遠(yuǎn)距離輸電的問題，解決這方面問題的必要步驟之一是畫出輸電線路的簡(jiǎn)單電路圖，如圖所示，P線＝I線2R線根據(jù)題目中條件P線≤P2×4%得：I線＝eq\r(\f(P線,R線))＝eq\r(\f(P2×4%,R))＝eq\r(\f(1000×103×4,16×100))