【名师同步导学】2013-2014学年高中物理交变电流单元综合测评新人教版选修3-2

1单元综合测评五第五章交变电流(时间：90分钟满分：100分)温馨提示：1.第Ⅰ卷答案写在答题卡上，第Ⅱ卷书写在试卷上；交卷前请核对班级、姓名、考号.2.本场考试时间为90分钟，注意把握好答题时间.3.认真审题，仔细作答，永远不要以粗心为借口原谅自己．第Ⅰ卷(选择题，共52分)一、选择题(本大题共13小题，每小题4分，共52分，每小题至少有一个选项是正确的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分)1．(2013·海淀高二检测)边长为L的正方形闭合线圈共n匝，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁感线并在线圈平面内的轴匀速转动，要使线圈中的感应电流增大1倍，下列措施可采用的是()A．只将角速度ω增大1倍B．只将线圈边长L增大至2LC．只将线圈匝数增加至2nD．只将磁感应强度增至2B解析：由公式I＝UR＝Um2R＝nBSω2R可推得A、D正确．边长为2L时，S′＝4S，R′＝2R，故B正确，若匝数n′＝2n，则R′＝2R，I不变，故C项错误．答案：ABD2.一个按正弦规律变化的交变电流的图象如图所示，由图可知()①该交变电流的频率为0.2Hz；②该交变电流的有效值为14.1A；③该交变电流的瞬时值表达式为i＝20sin0.02t(A)；④t＝T8时刻，该交变电流大小与其有效值相等．A．①②B．②④C．③④D．①③解析：由图象知T＝0.02s，频率f＝1T＝50Hz，电流最大值Im＝20A，故有效值为I＝Im2＝102A≈14.1A．线圈转动的角速度ω＝2πf＝100πrad/s，瞬时值表达式为i＝20sin100πt(A)．将t＝T8代入瞬时值公式：i＝20sin(100π×18×0.02)A＝102A≈14.12A，由上可知②④正确，应选B.答案：B3．对于理想变压器来说，下列说法中不正确的是()A．变压器是利用互感现象制成的B．变压器可以改变各种电源的额定功率C．变压器不仅能改变电压，还同时改变电流D．变压器的初级电流随次级电流的增大而增大解析：由变压器的工作原理是利用互感现象A正确，变压器可改变电压、电流，C正确，D正确．变压器不能改变电源的额定功率，B错误．答案：B4．(2013·长沙市铁路一中检测)远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到n倍，则()A．输电线上的电压损失增大B．输电线上的电能损失增大C．输电线上的电压损失不变D．输电线上的电能损失减少到原来的1/n2解析：设输电功率为P，原输电电压为U，输电线电阻为r，由ΔU＝PUr可知，电压提高n倍，则输电线损失电压减少，A、C错．电能损失减少到原来的PnU2rPU2r＝1n2.由上式可知输电线上的电能损失减少到原来的1n2，故选项B错误，D正确．答案：D5．(2012·高考广东理综)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有()A．最大值是502VB．频率是100HzC．有效值是252VD．周期是0.02s解析：从中性面开始计时，交变电动势的表达式为e＝Emsinωt，因e＝50sin100πt(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＝Em2＝252V，C正确．T＝1f＝0.02s，D项正确．答案：CD6．(2012·高考北京理综)一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，3则此交流电源输出电压的最大值为()A．5VB．52VC．10VD．102V解析：设电热器电阻为R，正弦交流电源的电压有效值为U效，接10V直流电源时，P＝U2R＝102R①；接交流电源时，P2＝U2效R②，联立①②得U效＝52V，故最大值Um＝2U效＝10V，C选项正确．答案：C7.(2012·高考全国卷)一台电风扇的额定电压为交流220V．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示．这段时间内电风扇的用电量为()A．3.9×10－2度B．5.5×10－2度C．7.8×10－2度D．11.0×10－2度解析：因1度＝3.6×106J且电流表示数为电流有效值，故用电量W＝U(I1t1＋I2t2＋I3t3)，代入数值得W＝5.5×10－2度，故B项正确．答案：B8．(2012·高考山东理综)图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是()A．电压表的示数等于5VB．电压表的示数等于52VC．实现点火的条件是n2n1＞1000D．实现点火的条件是n2n1＜1000解析：交流电压表测的是交流电的有效值，对正弦交流电，其电压有效值U＝Um2，所以B正确A错误；根据题意，副线圈电压峰值大于5000V时就可以点燃气体，对理想变压器4n2n1＝U2mU1m＞50005＝1000，C正确D错误．答案：BC9.(2013·浙江省浙南、浙北部分学校高三联考)如图所示电路中的变压器为理想变压器，S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()A．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，n2变大，则U2变大，由欧姆定律可知I2变大，R上消耗的功率变大，I1变大，选项A错误，选项C正确；同理，保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，I2变小，选项B正确；保持U1不变，S接在b端，则U2不变，P向上滑动，R变小，由欧姆定律可知I2变大，则I1也变大，选项D错误．答案：BC10．(2012·高考重庆理综)如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝110002sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V/880W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知()A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100HzC．副线圈中电流的有效值为4AD．变压器的输入功率为880W解析：副线圈输出电压U2＝220V＋Ur，n1n2＝U1U2＝11000220＋Ur＜501，故A错误.2πf＝100πHz，f＝50Hz，故B错．I2＝880220A＝4A，故C项正确．由于理想变压器P入＝I22r＋880W＞880W，故D错．答案：C11．如图所示，变频交变电源的频率可在20Hz到20kHz之间调节，在某一频率时，A1、A2两只灯泡的炽热程度相同．则下列说法中正确的是()A．如果将频率增大，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强5B．如果将频率增大，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱C．如果将频率减小，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强D．如果将频率减小，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱解析：某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，可知两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过A1的电流增大，通过A2的电流减小，故B项正确；同理可得C项正确，故选B、C.答案：BC12．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶3，次级回路中接入三个均标有“36V,40W”的灯泡，且均正常发光，那么，标有“36V,40W”的灯泡A()A．也正常发光B．将被烧毁C．比另三个灯泡暗D．无法确定解析：理想变压器的电压之比等于匝数之比，由次级回路中三个均标有“36V,40W”的灯泡能正常发光，可知副线圈两端电压U2＝36×3V＝108V，所以原线圈两端电压U1＝n1n2U2＝36V，灯泡A与原线圈并联，两端电压也为36V，能正常发光．答案：A13．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()A．t＝0.005s时线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势有效值为311VD．线框产生的交变电动势频率为100Hz解析：线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比，而t＝0.005s时e最大，故A错误．t＝0.01s时e＝0，故B正确．电动势有效值为311×22V≈220V，故C错误．周期T＝0.02s，频率f＝1T＝50Hz，故D错误．6答案：B第Ⅱ卷(非选择题，共48分)二、论述、计算题(本题共4小题，共48分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．如图所示，把电压最大值为100V的正弦交流电和电压为100V的直流电，分别加在两个完全相同的灯泡上，若后者灯泡正常发光，则前者的灯泡能否正常发光？若不能正常发光，其功率为后者功率的多少倍？解析：后者能使灯泡正常发光，说明灯泡的额定电压为100V，前者电压最大值为100V，其有效值小于100V，不能使灯泡正常发光，有效值为U＝Um2＝1002V＝502V，由P＝U2R知前者的功率P1＝22R后者的功率P2＝1002RP1＝12P2答案：不能12倍15.如图所示，变压器原线圈n1＝800匝，副线圈n2＝200匝，灯泡A标有“10V2W”，电动机D的线圈电阻为1Ω，将交变电流u＝1002sin(100πt)加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：(1)副线圈两端电压(有效值)；(2)电动机D的电功率．解析：(1)原线圈两端电压(有效值)U1＝Um12＝10022V＝100V由变压器变压比规律U1U2＝n1n2知副线圈两端电压U2＝n2n1U1＝25V.(2)电动机两端电压UD＝U2－UA＝15V7通过电动机的电流I＝IA＝PAUA＝0.2A电动机的功率PD＝UDI＝3W.答案：(1)25V(2)3W16．(2013·湖南省隆回县万和实验学校月考)一个直流电动机的内电阻r＝2Ω，与R＝8Ω的电阻串联接在线圈上，如图所示．已知线圈面积为220m2，共100匝，线圈的电阻为2欧，线圈在B＝2πT的匀强磁场中绕OO′以转速n＝600r/min匀速转动时，在合上开关S后电动机正常工作时，电压表的示数为100V，求电动机正常工作时的输出功率．解析：转速n＝600r/min＝10r/s，角速度ω＝2πn＝20π(rad/s)，线圈转动时产生的电动势的最大值为：Em＝NBSω＝2002V，有效值为：E＝Em2＝200V，设线圈的电阻为r′，则电路中的电流I为I＝E－UR＋r′＝10A，电动机正常工作时的输出功率为P＝UI－I2r＝800W.答案：800W17．(2013·秦皇岛高二检测)一座小型水电站，水以3m/s的速度流入水轮机，而以1m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6m，水的流量为1m3/s，如果水流机械能减少量的75%供给发电机．问：(1)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？(2)发电机的输出电压为240V，输电线路电阻为16.7Ω，允许损失的电功率为5%，用户所需电压为220V，如图所示，则升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？(变压器为理想变压器，g取10m/s2)解析：(1)每秒水流机械能损失为ΔE＝12m(v21－v22)＋mgΔh＝2×104J发电机的输出功率为8P出＝75%ΔEt×80%＝12kW.(2)如题图所示P线＝5%P出＝600W因为P线＝I2线R线，所以I线＝6A又因I2＝I线＝6A，I1＝P出U1＝50A所以对升压变压器有I1I2＝n2n1即n1n2＝I2I1＝325又