【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高中物理 第五章 交變電流 章末檢測(cè)同步訓(xùn)練 新人教版選修32.doc_第1頁(yè)
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章末檢測(cè)(時(shí)間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共6小題,每小題5分,共30分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一個(gè)選項(xiàng)符合要求,選對(duì)的得5分,選錯(cuò)或不答的得0分)1中央電視臺(tái)焦點(diǎn)訪談多次報(bào)道某些邊遠(yuǎn)落后農(nóng)村電價(jià)過(guò)高,農(nóng)民負(fù)擔(dān)過(guò)重,其中客觀原因是電網(wǎng)陳舊老化,近來(lái)進(jìn)行農(nóng)村電網(wǎng)改造,為減少遠(yuǎn)距離輸電的損耗從而降低電費(fèi)價(jià)格,可采取的措施有()a提高輸送功率b應(yīng)用超導(dǎo)體材料做輸電線c提高高壓輸電的電壓d減小輸電導(dǎo)線的橫截面積解析電路中損失的功率pi2r,可見(jiàn),要減少遠(yuǎn)距離輸電的損耗,一是可以減小輸電線的電阻,如增加輸電導(dǎo)線的橫截面積,或換用導(dǎo)電性能好的材料,但目前超導(dǎo)材料還沒(méi)有能進(jìn)入大規(guī)模實(shí)用階段,b、d不正確;二是減小輸電電流,即提高高壓輸電的電壓,c正確;提高輸送功率,損失也相應(yīng)增加,不能達(dá)到目的,a錯(cuò)答案c2某電池充電器的工作原理可以簡(jiǎn)化為理想變壓器如果正常工作時(shí)輸入電壓為220 v,輸出電壓為4.2 v,輸出電流為0.65 a,則()a原線圈的輸入電流約為0.20 ab原線圈的輸入電流約為0.10 ac原、副線圈的匝數(shù)比約為521d原、副線圈的匝數(shù)比約為152解析本題聯(lián)系生活中常用的充電器的工作原理,考查變壓器的原理和應(yīng)用根據(jù)變壓器的原理設(shè)原線圈的輸入電壓和輸入電流分別為u1、i1,副線圈的輸出電壓和輸出電流分別為u2、i2,根據(jù)可以得到原、副線圈的匝數(shù)比約為521,又根據(jù)i1u1i2u2可得i1i2,原線圈的輸入電流約為0.01 a,所以c正確、abd錯(cuò)誤答案c3某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電,產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖1所示,下列說(shuō)法中正確的是()圖1a交變電流的頻率為0.02 hzb交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i5cos 50t ac在t0.01 s時(shí),穿過(guò)交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大d若發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4 ,則其產(chǎn)生的熱功率為5 w解析由圖象知,交流電的周期為0.02 s,故頻率為50 hz,a錯(cuò);轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度100 ,故電流瞬時(shí)表達(dá)式為i5 cos 100 ta,b錯(cuò);t0.01 s時(shí),電流最大,此時(shí)線圈磁通量應(yīng)為0,c錯(cuò);交流電電流的有效值ia,故pi2r20.4 w5 w,故d正確答案d4如圖2所示是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)圖和磁場(chǎng)分布圖,若磁極與圓柱間的磁場(chǎng)都是沿半徑方向,且磁場(chǎng)有理想的邊界,線圈經(jīng)過(guò)有磁場(chǎng)的位置處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等某同學(xué)用此種電流表中的線圈和磁體做成發(fā)電機(jī)使用,讓線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng),若從圖中水平位置開(kāi)始計(jì)時(shí),取起始電流方向?yàn)檎较?,表示產(chǎn)生的電流隨時(shí)間變化關(guān)系的下列圖象中正確的是()圖2解析由于線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線,切割速度方向總是與磁場(chǎng)方向垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度b、導(dǎo)線有效長(zhǎng)度l和導(dǎo)線切割速率v等都不變化,由eblv,可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變,感應(yīng)電流大小不變根據(jù)右手定則,電流方向做周期性變化,c正確答案c5如圖3所示,電路中有四個(gè)完全相同的燈泡,額定電壓均為u,額定功率均為p,變壓器為理想變壓器,現(xiàn)在四個(gè)燈泡都正常發(fā)光,則變壓器的匝數(shù)比n1n2和電源電壓u1分別為()圖3a122ub124uc214u d212u解析設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí),額定電流為i0.由題圖可知,原線圈中電流強(qiáng)度i原i0,副線圈中兩燈并聯(lián),副線圈中電流強(qiáng)度i副2i0,u副u,根據(jù)理想變壓器的基本規(guī)律:i原n1i副n2得n1n221;u原/u副n1/n2得u原2u,所以u(píng)14u.答案c6如圖4所示電路,電阻r1與電阻r2阻值相同,都為r,和r1并聯(lián)的d為理想二極管(正向電阻可看做零,反向電阻可看做無(wú)窮大),在a、b間加一正弦交變電流u20sin(100 t)v,則加在r2上的電壓的有效值為()圖4a10 v b20 vc15 v d5v解析根據(jù)電壓有效值的定義可知:t,解得加在r2上電壓的有效值u5 v,d正確答案d二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題,每小題6分,共24分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)得6分,選對(duì)但不全得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)7某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能若輸送的總功率為p0,輸電電壓為u,輸電導(dǎo)線的總電阻為r線則下列說(shuō)法正確的是()a輸電線上的電流ib輸電線上的電流ic輸電線上損失的功率p2r線d輸電線上損失的功率p解析輸電線上的電流i線,故a錯(cuò)誤,b正確;輸電線上的功率損失pir線2r,故c正確,d錯(cuò)誤答案bc8如圖5甲所示,一個(gè)理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n261,副線圈兩端接三條支路,每條支路上都接有一只燈泡,電路中l(wèi)為電感線圈、c為電容器、r為定值電阻當(dāng)原線圈兩端接有如圖5乙所示的交變電流時(shí),三只燈泡都能發(fā)光如果加在原線圈兩端的交變電流的最大值保持不變,而將其頻率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則對(duì)于交變電流的頻率改變之后與改變前相比,下列說(shuō)法中正確的是()圖5a副線圈兩端電壓的有效值均為216 vb副線圈兩端電壓的有效值均為6 vc燈泡變亮d燈泡變亮解析根據(jù)變壓器的變壓比公式u1u2n1n2可知,副線圈兩端電壓的有效值u26 v,a錯(cuò)誤,b正確;因?yàn)殡姼芯€圈有“通低頻、通直流,阻高頻”的作用,所以當(dāng)交變電流的頻率增大時(shí),通過(guò)燈泡的電流減小,燈泡變暗,燈泡亮度不變,c錯(cuò)誤;因?yàn)殡娙萜饔小巴ń涣?、隔直流、通高頻、阻低頻”的作用,所以當(dāng)交變電流的頻率增大時(shí),通過(guò)燈泡的電流增大,燈泡變亮,d正確答案bd9如圖6所示為一理想變壓器,原、副線圈的匝數(shù)之比為1n,副線圈接有一個(gè)定值電阻r,則()圖6a若ab之間接電動(dòng)勢(shì)為u的蓄電池,則r中的電流為b若ab之間接電動(dòng)勢(shì)為u的蓄電池,則原、副線圈中的電流均為零c若ab之間接電壓為u的交流電,則原線圈中的電流為d若ab之間接電壓為u的交流電,則副線圈中的電流為解析蓄電池的電動(dòng)勢(shì)恒定,若a、b間接電動(dòng)勢(shì)為u的蓄電池,在變壓器的鐵芯中不能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),不能在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),副線圈中無(wú)電流,但原線圈中電流不為零故a、b錯(cuò);若a、b間接電壓為u的交流電,副線圈兩端的電壓為nu,電流為,由i1i2n2n1得:i1,故c、d均對(duì)答案cd10如圖7所示,面積為s、匝數(shù)為n、電阻為r的線圈與阻值為r的電阻構(gòu)成閉合回路,理想交流電壓表并聯(lián)在電阻r的兩端線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖示位置的時(shí)刻t0.則()圖7a在t0時(shí)刻,線圈處于中性面,流過(guò)電阻r的電流為0,電壓表的讀數(shù)也為0b1秒鐘內(nèi)流過(guò)電阻r的電流方向改變次c在電阻r的兩端再并聯(lián)一只電阻后,電壓表的讀數(shù)將減小d在電阻r的兩端再并聯(lián)一只電容較大的電容器后,電壓表的讀數(shù)不變解析圖示位置為中性面,但由于產(chǎn)生的是正弦交流電,故流過(guò)電阻的電流和電壓表的讀數(shù)都為其有效值,不是0,故a錯(cuò);線圈每轉(zhuǎn)過(guò)一圈,電流方向改變2次,故1秒內(nèi)電流方向改變的次數(shù)為2f2,b正確;r兩端再并聯(lián)電阻時(shí),干路電流增大,路端電壓減小,故電壓表讀數(shù)減小,c正確;并上電容后,由于電路與交變電源相連,電容反復(fù)充電放電,該支路有電流通過(guò),故電壓表的讀數(shù)也減小,d錯(cuò)誤答案bc三、填空題(本題共10分)11(4分)有一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為1 320匝、144匝,將原線圈接在220 v的交流電壓上,副線圈上電壓為_(kāi)v,穿過(guò)鐵芯的磁通量的最大變化率為_(kāi)wb/s.解析由得u224 v,穿過(guò)鐵芯的磁通量的最大變化率等于每一匝線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的最大值,即m wb/s wb/s.答案2412(6分)如圖8所示,理想變壓器原線圈與一10 v的交流電源相連,副線圈并聯(lián)兩個(gè)小燈泡a和b,小燈泡a的額定功率為0.3 w,正常發(fā)光時(shí)電阻為30 ,已知兩燈泡均正常發(fā)光,流過(guò)原線圈的電流為0.09 a,可計(jì)算出原、副線圈的匝數(shù)比為_(kāi),流過(guò)燈泡b的電流為_(kāi)a.圖8解析副線圈兩端電壓u2等于小燈泡a兩端電壓ua,由pa得,ua3 v,則原、副線圈的匝數(shù)比;流過(guò)燈泡a的電流ia0.1 a又,得i20.3 a流過(guò)燈泡b的電流ibi2ia0.3 a0.1 a0.2 a.答案1030.2四、解答題(本題共4小題,共36分解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明,只寫(xiě)出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)13(8分)交流發(fā)電機(jī)的原理如圖9甲所示,閉合的矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞oo軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在線圈中產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖9乙所示,已知線圈的電阻為r2.0 ,求:圖9(1)通過(guò)線圈導(dǎo)線的任一個(gè)橫截面的電流的最大值是多少?(2)矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期是多少?(3)線圈電阻上產(chǎn)生的電熱功率是多少?(4)保持線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng),1 min內(nèi)外力對(duì)線圈做的功是多少?解析(1)由題圖知,im2 a.(2)t4103 s.(3)電流有效值iim/,電阻上產(chǎn)生的電熱功率pi2rr4 w.(4)外力對(duì)線圈做功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,1 min內(nèi)外力對(duì)線圈做的功wpt240 j.答案(1)2 a(2)4103 s(3)4 w(4)240 j14(8分)如圖10所示,理想變壓器原線圈中輸入電壓u13 300 v,副線圈兩端電壓u2為220 v,輸出端連有完全相同的兩個(gè)燈泡l1和l2,繞過(guò)鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表v的示數(shù)u2 v求:圖10(1)原線圈n1等于多少匝?(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)時(shí),電流表a2的示數(shù)i25 a則電流表a1的示數(shù)i1為多少?(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)s閉合時(shí),電流表a1的示數(shù)i1等于多少?解析(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得:u1/n1u2/n2u,則n11 650匝(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)時(shí),有:u1i1u2i2,i1u2i2/u1 a(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)時(shí),有:r1u2/i244 .當(dāng)開(kāi)關(guān)s閉合時(shí),設(shè)副線圈總電阻為r,有rrl/222 ,副線圈中的總電流為i2u2/r10 a由u1i1u2i2可知,i1u2i2/u1a.答案(1)1 650匝(2) a(3) a15(10分)一居民小區(qū)有440戶,以前每戶平均消耗電功率為100 w,使用的區(qū)間變壓器匝數(shù)比為1656,恰好能使額定電壓為220 v的用電器正常工作,現(xiàn)在因家用電器增加,每戶平均消耗的電功率為250 w,若變壓器輸入電壓仍為6 600 v,區(qū)間輸電線線路不變,為了使家用電器正常工作,需換用區(qū)間變壓器,則此變壓器的匝數(shù)比為多少?解析未換時(shí)輸電電流ia200 a,輸送電壓u2u16 600 v240 v,則由u線u2u用ir線知r線0.1 .換變壓器后ia500 a線路損失電壓u線ir線50 v,變壓器輸出電壓u2u用u線220 v50 v270 v變壓器匝數(shù)之比為n1n2u1u26 6002702209.答案220916(10分)風(fēng)能將成為21世紀(jì)大規(guī)模開(kāi)發(fā)的一種可再生清潔能源風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能(氣流的動(dòng)能)轉(zhuǎn)化為電能的裝置,如圖11所示,其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等圖11(1)利用總電阻r10 的線路向外輸送風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能輸送功率p0300 kw,輸出電壓u10 kw,求導(dǎo)線上損失的功率與輸送功率的比值;(2)風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所掃過(guò)的面積為風(fēng)力發(fā)電機(jī)可接受風(fēng)能的面積設(shè)空氣密度為,氣流速度為v,風(fēng)輪機(jī)葉片長(zhǎng)度為r,求單位時(shí)間內(nèi)流向風(fēng)輪機(jī)的最大風(fēng)能pm;在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下,要提高風(fēng)輪機(jī)單位時(shí)間接受的風(fēng)能,簡(jiǎn)述可采取的措施(3)已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率p與pm成正比某風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速v19 m/s時(shí)能夠輸出電功率p1540 kw.我國(guó)某地區(qū)風(fēng)速不低于v2 6 m/s的時(shí)間每年約為5 000小時(shí),試估算這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千

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