(2021新人教版)高中物理选择性必修第二册章末综合测评3 交变电流检测.doc
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1、1/10 章末综合测评章末综合测评( (三三) )交变电流交变电流 (时间:时间:90 分钟分钟分值:分值:100 分分) 1(4 分分)关于变压器关于变压器,下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A变压器是根据电磁感应的原理制成的变压器是根据电磁感应的原理制成的 B变压器的原线圈匝数一定比副线圈的多变压器的原线圈匝数一定比副线圈的多 C变压器只能改变直流电的电压变压器只能改变直流电的电压 D在远距离高压输电时在远距离高压输电时,升压变压器的原线圈匝数应多于副线圈匝数升压变压器的原线圈匝数应多于副线圈匝数 A变压器原线圈中输入的交流电流产生的交变磁场在副线圈中产生感应变压器原线圈中输入的交流
2、电流产生的交变磁场在副线圈中产生感应 电流电流,即变压器是利用了电磁感应原理工作的即变压器是利用了电磁感应原理工作的,故故 A 正确正确; 降压变压器的原线降压变压器的原线 圈匝数一定比副线圈的多,升压变压器中副线圈匝数多,故圈匝数一定比副线圈的多,升压变压器中副线圈匝数多,故 B 错误,错误,D 错误;错误; 变压器是根据磁通量的变化来工作的,对于直流电来说,它产生的磁通量是不变压器是根据磁通量的变化来工作的,对于直流电来说,它产生的磁通量是不 变的,所以变压器不能改变直流电的电压,故变的,所以变压器不能改变直流电的电压,故 C 错误。错误。 2(4 分分)一电器中的变压器可视为理想变压器一
3、电器中的变压器可视为理想变压器,它将它将 220 V 交变电流改变交变电流改变为为 110 V。已知变压器原线圈匝数为已知变压器原线圈匝数为 800,则副线圈匝数为则副线圈匝数为() A200B400 C1 600D3 200 B根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系U1 U2 n1 n2,得 ,得 n2n1U2 U1 800110 220 400,选项,选项 B 正确。正确。 3(4 分分)小型手摇发电机线圈共小型手摇发电机线圈共 N 匝匝,每匝可简化为矩形线圈 每匝可简化为矩形线圈 abcd,磁极磁极 间的磁场视为匀强磁场间的磁场视为匀强磁场,方向
4、垂直于线圈中心轴方向垂直于线圈中心轴 OO,线圈绕线圈绕 OO匀速转动匀速转动,如如 图所示图所示。 矩形线圈矩形线圈 ab 边和边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为边产生的感应电动势的最大值都为 e0, 不计线圈电不计线圈电 阻阻,则发电机输出电压则发电机输出电压() 2/10 A峰值是峰值是 e0B峰值是峰值是 2e0 C有效值是有效值是 2 2 Ne0D有效值是有效值是2Ne0 D因每匝矩形线圈因每匝矩形线圈 ab 边和边和 cd 边产生的电动势的最大值都是边产生的电动势的最大值都是 e0,每匝,每匝中中 ab 和和 cd 串联,故每匝线圈产生的电动势的最大值为串联,故每匝线圈产生
5、的电动势的最大值为 2e0。N 匝线圈串联,整个匝线圈串联,整个 线圈中感应电动势的最大值为线圈中感应电动势的最大值为 2Ne0,因线圈中产生的是正弦式交流电,则发电,因线圈中产生的是正弦式交流电,则发电 机输出电压的有效值机输出电压的有效值 E 2Ne0,故选项,故选项 D 正确。正确。 4(4 分分)采用采用 220 kV 高压向远方的城市输电高压向远方的城市输电。 。当输送功率一定时当输送功率一定时,为使输为使输 电线上损耗的功率减小为原来的电线上损耗的功率减小为原来的1 4, ,输电电压应变为输电电压应变为() A55 kVB110 kV C440 kVD880 kV C输电功率输电功
6、率 PUI,U 为输电电压为输电电压,I 为输电线路中的电流为输电线路中的电流,输电线路损输电线路损 耗的功率为耗的功率为 P 损损 I2R, R 为输电线路的电阻为输电线路的电阻, 即即 P 损损 P U 2 R。 当输电功率一定时当输电功率一定时, 输电线路损耗的功率为原来的输电线路损耗的功率为原来的1 4, ,则输电电压为原来的则输电电压为原来的 2 倍倍,即即 440 kV,故选故选项项 C 正确。正确。 5(4 分分)如图甲所示如图甲所示,变压器为理想变压器变压器为理想变压器, ,其原线圈接到其原线圈接到 U1220 V 的交的交 流电源上流电源上,副线圈与阻值为副线圈与阻值为 R1
7、的电阻接成闭合电路的电阻接成闭合电路;图乙中阻值为图乙中阻值为 R2的电阻直的电阻直 接接到电压为接接到电压为 U1220 V 的交流电源上的交流电源上, 结果发现结果发现 R1与与 R2消耗的电功率恰好相消耗的电功率恰好相 等等,则变压器原则变压器原、副线圈的匝数之比为副线圈的匝数之比为() 甲甲乙乙 AR1 R2 BR2 R1 C R2 R1 D R1 R2 C对题图甲,对题图甲,U1 U2 n1 n2, ,P1U 2 2 R1,对题图乙: ,对题图乙:P2U 2 1 R2,据题意有 ,据题意有 P1P2, 3/10 联立以上各式解得:联立以上各式解得:n1 n2 R2 R1,故 ,故 C
8、 正确。正确。 6(4 分分)如图所示如图所示,理想变压器原线圈输入电压理想变压器原线圈输入电压 UUmsint,副线圈电副线圈电 路中路中 R0为定值电阻为定值电阻,R 是滑动变阻器是滑动变阻器。V1和和 V2是理想交流电压表是理想交流电压表,示数分别示数分别用用 U1和和 U2表示表示;A1和和 A2是理想交流电流表是理想交流电流表,示数分别用示数分别用 I1和和 I2表示表示。下列说法下列说法 正确的是正确的是() AI1和和 I2表示电流的瞬间值表示电流的瞬间值 BU1和和 U2表示电压的最大值表示电压的最大值 C滑片滑片 P 向下滑动过程中向下滑动过程中,U2不变不变、I1变大变大
9、D滑片滑片 P 向下滑动过程中向下滑动过程中,U2变小变小、I1变小变小 C电压表电压表 V1和和 V2分别测量的变压器原分别测量的变压器原、 副线圈的输入副线圈的输入、 输出电压的有效输出电压的有效 值值,电流表电流表 A1和和 A2分别测量的原分别测量的原、副线圈电路中电流的有效值副线圈电路中电流的有效值,A、B 项错误项错误; 滑动变阻器向下滑动时滑动变阻器向下滑动时,接入电路的电阻变小接入电路的电阻变小,原副线圈输入原副线圈输入、输出电压不变输出电压不变, 由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律 I U RR0可知,副线圈电路中的电流变大,副线圈输出功 可知,副线圈电路中的电流变大,副线
10、圈输出功 率变大,由率变大,由 P入 入 P 出出,得原线圈的输入功率变大,由 ,得原线圈的输入功率变大,由 PIU 可知,原线圈电路可知,原线圈电路 中的电流变大,中的电流变大,C 项正确,项正确,D 项错误。项错误。 7(4 分分)照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的, , 可是我们在晚上七可是我们在晚上七 八点钟用电高峰时开灯八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些电灯比深夜时要显得暗些,这是因为此时这是因为此时() A总电阻比深夜时大总电阻比深夜时大,干路电流小干路电流小,每盏灯分到的电压就小每盏灯分到的电压就小 B总电阻比深夜时大总电阻
11、比深夜时大,干路电流小干路电流小,每一支路的电流就小每一支路的电流就小 C总电阻比深夜时小总电阻比深夜时小,干路电流大干路电流大,输电线上损失的电压大输电线上损失的电压大 D干路电流一定干路电流一定,支路比深夜时多支路比深夜时多,分去了一部分电压分去了一部分电压 C此时用电器多此时用电器多,负载大负载大,电阻小电阻小(因为用电器都是并联的因为用电器都是并联的)而变压器输出而变压器输出 电压电压 U 不变不变,由由 IU R可知 可知,干路电流大干路电流大,输电线上损失电压大输电线上损失电压大,电灯两端电压电灯两端电压 小,故电灯在用电高峰时比深夜暗,故小,故电灯在用电高峰时比深夜暗,故 C 正
12、确。正确。 8(4 分分)如图所示如图所示,边长为边长为 L、匝数为匝数为 N, ,电阻不计的正方形线圈电阻不计的正方形线圈 abcd 在在 4/10 磁感应强度为磁感应强度为 B 的匀强磁场中以角速度的匀强磁场中以角速度绕转轴绕转轴 OO匀速转动匀速转动, 轴轴 OO垂直于磁垂直于磁 感线且位于线圈平面内感线且位于线圈平面内,在线圈外接一含有理想变压器的电路在线圈外接一含有理想变压器的电路,变压器原变压器原、副副 线圈的匝数分别为线圈的匝数分别为 n1和和 n2,保持线圈以恒定角速度保持线圈以恒定角速度转动转动,下列判断正确的是下列判断正确的是 () A交流电压表交流电压表 V1的示数等于的
13、示数等于 NBL2 B变压器的输入功率与输出功率之比为变压器的输入功率与输出功率之比为 n1:n2 C交流电压表交流电压表 V2的示数为副线圈两端电压的有效值的示数为副线圈两端电压的有效值 D在图示位置时线圈中磁通量为零在图示位置时线圈中磁通量为零,感应电动势最小感应电动势最小 C交流电压的最大值等于交流电压的最大值等于 NBL2,电压表电压表 V1示数为有效值示数为有效值NBL 2 2 ,A 错错 误误;理想变压器的输入功率与输出功率之比为理想变压器的输入功率与输出功率之比为 11,故故 B 错误错误;交流电压表交流电压表 V2 的示数为副线圈两端电压的有效值,选项的示数为副线圈两端电压的有
14、效值,选项 C 正确;在图示位置时线圈平面与磁正确;在图示位置时线圈平面与磁 场平行,线圈中磁通量为零,感应电动势最大,故场平行,线圈中磁通量为零,感应电动势最大,故 D 错误。错误。 9(12 分分)如图所示如图所示,圆形线圈共圆形线圈共 100 匝 匝,半径为半径为 r0.1 m,在匀强磁场中在匀强磁场中 绕过直径的轴绕过直径的轴 OO匀速转动匀速转动,磁感应强度磁感应强度 B0.1 T,角速度为角速度为300 rad/s,电电 阻为阻为 R10 ,求:求: (1)线圈由图示位置转过线圈由图示位置转过 90时时,线圈中的感应电流;线圈中的感应电流; (2)写出线圈中电流的表达式写出线圈中电
15、流的表达式(磁场方向如图所示磁场方向如图所示,图示位置为图示位置为 t0 时刻时刻); (3)线圈转动过程中产生的热功率线圈转动过程中产生的热功率。 解析解析(1)当从题图示位置转过当从题图示位置转过 90时,线圈中有最大感应电流。最大感应时,线圈中有最大感应电流。最大感应 电动势为电动势为 5/10 EmNBS1000.10.12300 V30 V ImEm R 3A。 (2)由题意知由题意知 iImsint,即,即 i3sin 300 t (A)。 (3)感应电流的有效值感应电流的有效值 IIm 2 3 2 A 发热功率发热功率 PI2R 3 2 2 10 W45 W。 答案答案(1)3
16、A(2)i3sin 300 t (A)(3)45 W 10(12 分分)如图所示如图所示,有一台小型发电机有一台小型发电机,其矩形线圈的匝数其矩形线圈的匝数 n 200 匝匝, 线圈面积线圈面积 S0.01 m2,线圈电阻线圈电阻 r0.5 ,磁场的磁感应强度磁场的磁感应强度 B6 2 5 T 时时,产产 生频率为生频率为 f50 Hz 的单相正弦交变电流的单相正弦交变电流,供电给供电给“220 V2 200 W”的用电器的用电器 让其正常工作让其正常工作。求:求: (1)若从线圈处于中性面开始计时若从线圈处于中性面开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时表达式;写出线圈中感应电动势的瞬时表达式;
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