2019届高中物理第五章交变电流测评（含解析）新人教版 7页

第五章测评(时间:60分钟　满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。其中第1~5题为单选题;第6~8题为多选题,全部选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)1.某小型发电机产生的交流电动势为e=50sin(100πt)V。对此电动势,下列表述正确的有(　　)A.最大值是50VB.频率是100HzC.有效值是25VD.周期是0.02s解析:从中性面开始计时,交流电动势的表达式为e=Emsinωt,因e=50sin(100πt)V,所以最大值Em=50V,A错误;由ω=2πf=100πrad/s得f=50Hz,B错误;有效值E==25V,C错误;T==0.02s,D正确。答案:D2.如图所示,在远距离输电过程中,若保持升压变压器原线圈的输入功率不变,下列说法正确的是(　　)A.升高U1会增大输电电流I2B.升高U1会增大线路的功率损耗C.升高U1会增大线路的电压损耗D.升高U1会提高电能的利用率解析:升高输电电压U1,由于输入功率不变,则I1将减小,又因为I2=I1,所以I2将减小,故A错误;线路功率损耗P损=R,因此功率损耗在减小,电压损失减小,故B、C错误;因线路损耗功率减小,因此利用率将升高,故D正确。答案:D3.某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电,用户通过降压变压器用电。若发电厂输出电压为U1,输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P0,用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是(　　)A.输电线上损耗的功率为B.输电线上损耗的功率为C.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D.采用更高的电压输电会降低输电的效率n解析:设发电厂输出功率为P,则输电线上损耗的功率ΔP=P-P0,ΔP=I2R=,A、B项错误;采用更高的电压输电,可以减小导线上的电流,故可以减少输电线上损耗的功率,C项正确;采用更高的电压输电,输电线上损耗的功率减少,则发电厂输出的总功率减少,故可提高输电的效率,D项错误。答案:C4.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900匝,原线圈为1100匝,接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为(　　)A.380V和5.3AB.380V和9.1AC.240V和5.3AD.240V和9.1A解析:由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得,U1I1=P2。所以,当变压器输出电压调至最大时,副线圈的匝数也最大为n2=1900匝,负载R上的功率也最大,为2.0kW,则U2=U1=×220V=380V,I1=A=9.1A,故选项B正确。答案:B5.导学号95814085如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是(　　)A.I1和I2表示电流的瞬时值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小n解析:交流电表的示数表示交变电流的有效值,选项A、B错误;滑片P向下滑动过程中,原、副线圈的匝数n1、n2不变,U1不变,则U2=不变;R连入电路的电阻减小,则流过副线圈的电流I2=变大,根据U1I1=U2I2,可知I1变大,选项C对,D错。答案:C6.如图所示,将额定电压为60V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220V和2.2A。以下判断正确的是(　　)A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3解析:变压器的输入功率P1=P2=I2U2=2.2×60W=132W,选项A错误;由,选项D正确;由得I1=I2=×2.2A=0.6A,选项B正确;根据I=得通过副线圈的电流的最大值I2m=I2=A,选项C错误。答案:BD7.导学号95814086图甲左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55Ω,A、V为理想电流表和电压表,若原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电压,电压表的示数为110V,下列表述正确的是(　　)A.电流表的示数为2AB.原、副线圈匝数比为1∶2C.电压表的示数为电压的有效值D.原线圈中交流电压的频率为100Hzn解析:由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1=220V,由,可得原、副线圈匝数之比=2∶1,故B错误;电流表示数与电压表示数都为有效值,故C正确;电流表示数I=A=2A,故A正确;由题图乙可知T=0.02s,所以交流电压的频率为f=Hz=50Hz,D错误。答案:AC8.如图甲为电热毯电路示意图,交流电压u=311sin(100πt)V,当开关S闭合时,电热丝的电功率为P0;当开关S断开时,加在电热丝上的电压如图乙所示,则(　　)A.开关闭合时,交流电压表的读数为220VB.开关闭合时,交流电压表的读数为311VC.开关断开时,交流电压表的读数为311V,电热丝功率为D.开关断开时,交流电压表的读数为156V,电热丝功率为解析:交流电压表的读数为有效值,计算热功率要用有效值。开关接通时,交流电压峰值Um=311V,所以有效值U==220V,A正确;开关断开时,取一个周期T,电热丝产生的热量减半,所以由P=,电热丝功率为,由P=,电压有效值为=156V,电压表示数为156V。答案:AD二、实验题(本题共3小题,共18分。把答案填在题中的横线上)9.(6分)某理想变压器原、副线圈匝数比为55∶9,原线圈接在电压u=311sin(100πt)V的交流电源上,则与副线圈并联的电压表的读数为　　　　V;当副线圈接上60Ω的电灯一盏时,变压器输入功率为　　　　W。 解析:原线圈两端电压U1=V=220V,由得U2=36V,即电压表读数;副线圈的输出功率P2=W=21.6W。答案:36　21.610.n(6分)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ω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=　　　　。 解析:电动势的最大值Em=BSω,电动势的有效值E=,电流的有效值I=;q=Δt=Δt=Δt=。答案:11.(6分)一交流电压随时间变化的图象如图所示,则此交流电的频率是　　　　Hz,若将该电压加在10μF的电容器上,则电容器的耐压值应不小于　　　　V;若将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上,用电器恰能正常工作,为避免意外事故的发生,电路中保险丝的熔断电流不能低于　　　　A。 解析:由题图知T=0.02s,Um=200V而f=所以f=50Hz,电容器耐压值应不小于200V,I=A≈0.14A。因为保险丝熔断电流指有效值,所以电路中保险丝熔断电流不能低于0.14A。答案:50　200　0.14三、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)12.(10分)交流发电机电枢电阻为2Ω,感应电动势瞬时值表达式为e=389sin(100πt)V,给电阻R=8Ω的用电器供电,则:(1)通过用电器的电流为多少?(2)电源输出功率和发电总功率为多少?(3)发电机输出端电压为多少?解析:(1)交流电动势的有效值为E=V=275Vn根据闭合电路欧姆定律I=A=27.5A。(2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率P出=I2R=6050W电源消耗的总功率为P=EI=275×27.5W=7562.5W。(3)发电机的路端电压为U=IR=27.5×8V=220V。答案:(1)27.5A　(2)6050W　7562.5W　(3)220V13.(12分)如图所示,理想变压器原线圈中输入电压U1=3300V,副线圈两端电压为U2=220V,输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2,绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2V。求:(1)原线圈n1等于多少匝?(2)当开关S断开时,电流表A2的示数I2=5A。则电流表A1的示数I1为多少?(3)在(2)中情况下,当开关S闭合时,电流表A1的示数I1'等于多少?解析:(1)由电压与变压器匝数的关系可得:=U,则n1=1650匝。(2)当开关S断开时,有:U1I1=U2I2,I1=A。(3)当开关S断开时,有:R1==44Ω。当开关S闭合时,设副线圈总电阻为R',有R'==22Ω,副线圈中的总电流为I2'==10A。由U1I1'=U2I2'可知,I1'=A。答案:(1)1650匝　(2)A　(3)A14.导学号95814087(12分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B=0.5T,匝数为n=50匝的矩形线圈,绕垂直于匀强磁场的转轴OO'匀速转动,每匝线圈长为L=25cm,宽为d=20cm。线圈每分钟转动1500转,在匀速转动过程中,从线圈平面经过图示位置时开始计时。(1)写出感应电动势e的瞬时值表达式。n(2)若每匝线圈本身电阻r=0.02Ω,外接一阻值为13Ω的用电器,使线圈与外电路组成闭合电路,写出感应电流i的瞬时值表达式。(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时,感应电动势e'和感应电流i'的瞬时值表达式如何?(4)画出(1)(2)中的e-t、i-t图象。解析:(1)线圈匝数n=50,磁场的磁感应强度B=0.5T,线圈转动的角速度ω=2πf=2π×rad/s=50πrad/s,线圈的面积S=Ld=0.05m2所以Em=nBSω=50×0.5×0.05×50πV≈196V从图示位置计时,有e=Emcosωt=196cos(50πt)V。(2)若r=0.02Ω,则r'=50r=0.02×50Ω=1ΩR总=R+r'=13Ω+1Ω=14ΩIm=A=14A所以i=Imcosωt=14cos(50πt)A(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时,即从中性面开始计时,感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e'=196sin(50πt)V,i'=14sin(50πt)A。(4)因为ω=50πrad/s,所以T==0.04s,Em=196V,Im=14A。(1)(2)中的e-t、i-t图象分别如图甲、乙所示。答案:见解析