第五章交变电流章末检测(人教版选修3-2)

章末检测卷二(第五章)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分)1．下列选项中哪个不是．．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答案C解析交流电压表测量的是交流电的有效电压，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C.2．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时()A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流答案C解析总电阻减小，总电流增大，输电线电阻造成的电压损失ΔU＝IR线增大，电灯得到的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些．3．一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e＝220sin(100πt)V，现有如下的说法，其中正确的是()A．在t＝0时，线圈中的磁通量为0B．该交流发电机线圈的转速为50r/sC．若加在标有“220V,100W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变答案B解析因为交变电流的瞬时表达式为e＝Emsinωt，其中Em＝nBSω表示最大值，ω＝2πf.当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等．最大值为有效值的2倍，则该电动势的最大值为220V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错误，选项B正确．当t＝0时，e＝0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A错误．4．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()图1A．电流表的示数为32220AB．电源输出功率为1200WC．电流表的示数为3220AD．原线圈两端电压为11V答案C解析副线圈电压U2＝220V，电流I2＝PU2＝311A，则原线圈两端电压U1＝201×U2＝4400V，电流I1＝120×I2＝3220A，所以电流表示数为3220A，选项A、D错误，C正确．电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60W，选项B错误，故选C.5．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速．现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图2所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个12周期中，前面的14被截去，从而改变了电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为()图2A．UmB.Um2C.Um2D.Um4答案C解析由有效值的定义知U2RT＝Um22R×T2得U＝Um2.C项正确．二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)6．如图3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()图3A．升高U1会减小输电电流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答案AD解析提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2＝n1n2I1，所以I2将减小，故A对，线路功率损耗P损＝I22R，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．7．如图4甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5A的保险丝L，原线圈匝数n1＝600匝，副线圈匝数n2＝120匝．当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接()图4A．阻值为14.4Ω的电阻B．并联两盏“36V,40W”的灯泡C．工作频率为10Hz的电视D．耐压值为36V的电容器答案AB解析理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为0.02s，频率为50Hz，则副线圈得到的交变电流的频率也为50Hz，故接入工作频率为10Hz的电视不能正常工作，C错误；由题图乙可知，原线圈所接电源的电压有效值为180V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U＝120600×180V，得U＝36V，B中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I1＝49A≈0.44A＜0.5A，B正确；副线圈两端电压的有效值为36V，但其最大值大于电容器的耐压值，故D错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则36V2R＝180V×0.5A，解得R＝14.4Ω，A正确．8．如图5甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是()图5A．输入电压u的表达式u＝202sin(100πt)VB．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W答案AD解析由题图可知，Um＝202V，T＝0.02s，则ω＝2πT＝100πrad/s，输入电压u＝202sin(100πt)V，故A正确；由变压器的变压规律知：U1U2＝n1n2，故U2＝U1n2n1＝20×15V＝4V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出＝U22R总，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝U22R＝4220W＝0.8W，D正确．9.如图6所示，电路中的变压器为理想变压器，K为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑片，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是()图6A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小答案AD解析设理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，根据理想变压器的原副线圈的电压比等于匝数比，可得：U1n1＝U2n2；保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，n1变大，则U2变小，由欧姆定律可知I2变小，R上消耗的功率变小，I1变小，选项A正确，C错误；同理，保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，I2变大，选项B错误；保持U1不变，S接在b端，则U2不变，P向上滑动，R变大，由欧姆定律可知I2变小，则I1也变小，选项D正确．三、填空题(本题共2小题，共10分)10．(3分)一交流电压随时间变化的图象如图7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，则电容器的耐压值不应小于________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，电路中保险丝的额定电流不能低于________A.图7答案502000.14解析由题图知T＝0.02s，Um＝200V而f＝1T所以f＝50Hz，电容器耐压值应不小于200V，I＝Um2·1R＝10021000A≈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.11．(7分)有一个教学用的可拆变压器，如图8甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．图8(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________线圈的匝数较多(选项“A”或“B”)．(2)如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：______________________________________________________；A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)答案(1)24A(2)①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；②将A线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的交流电压挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压UUAUn(其他方法，只要合理即可)四、计算题(本题共4小题，共50分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要解题步骤，有数值计算的要注明单位)12．(10分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100匝．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图9所示，发电机内阻r＝5.0Ω，外电路电阻R＝95Ω.已知感应电动势的最大值Em＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．图9答案1.4A解析从Φ－t图象可以看出Φm＝1.0×10－2Wb，T＝3.14×10－2s，已知Em＝nωΦm，又ω＝2πT，故电路中电流最大值Im＝EmR＋r＝n·2π·ΦmTR＋r＝100×2×3.14×1.0×10－23.14×10－2×95＋5.0A＝2A.交流电流表读数I＝Im/2≈1.4A.13．(10分)如图10所示，匝数为100匝、边长为0.2m的正方形线圈，在磁感应强度为2T的匀强磁场中，从中性面开始以10πrad/s的角速度绕OO′轴匀速转动．若线圈自身电阻为2Ω，负载电阻R＝6Ω，π2≈10，则开始转动120s内在R上产生的热量为多少焦耳？图10答案150J解析电动势最大值为Em＝nBSω＝100×2×0.2×0.2×10πV＝80πV有效值为：E＝Em/2＝402πV电流有效值为：I＝ER＋r＝402π6＋2A＝52πA故产生的热量为Q＝I2Rt＝150J.14．(14分)如图11所示，匀强磁场磁感应强度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．图11(1)写出感应电动势e的瞬时值表达式；(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．答案见解析解析(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×150060rad/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＝EmR总＝19614A＝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＝50π，所以T＝2πω＝0.04s，Em＝196V，Im＝14A(1)(2)中的e－t、i－t图象分别如图甲、乙所示．甲乙15．(16分)一台小型发电机的最大输出