2019届高中物理第五章交变电流测评（含解析）新人教版.docx

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15题为单选题;第68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(100t) V。对此电动势,下列表述正确的有()A.最大值是50 VB.频率是100 HzC.有效值是25 VD.周期是0.02 s解析:从中性面开始计时,交流电动势的表达式为e=Emsin t,因e=50sin(100t) V,所以最大值Em=50 V,A错误;由=2f=100 rad/s得f=50 Hz,B错误;有效值E=25 V,C错误;T=0.02 s,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解析:设发电厂输出功率为P,则输电线上损耗的功率P=P-P0,P=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1 900匝,原线圈为1 100匝,接在有效值为220 V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2.0 kW。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.380 V和5.3 AB.380 V和9.1 AC.240 V和5.3 AD.240 V和9.1 A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=1 900匝,负载R上的功率也最大,为2.0 kW,则U2=U1=220 V=380 V,I1= A=9.1 A,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=Umsin t,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60 V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220 V和2. 2 A。以下判断正确的是()A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113解析:变压器的输入功率P1=P2=I2U2=2.260 W=132 W,选项A错误;由,选项D正确;由得I1=I2=2.2 A=0.6 A,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=55 ,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110 V,下列表述正确的是()A.电流表的示数为2 AB.原、副线圈匝数比为12C.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100 Hz解析:由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1=220 V,由,可得原、副线圈匝数之比=21,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=2 A,故A正确;由题图乙可知T=0.02 s,所以交流电压的频率为f= Hz=50 Hz,D错误。答案:AC8.如图甲为电热毯电路示意图,交流电压u=311sin(100t) 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220 VB.开关闭合时,交流电压表的读数为311 VC.开关断开时,交流电压表的读数为311 V,电热丝功率为D.开关断开时,交流电压表的读数为156 V,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=311 V,所以有效值U=220 V,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=156 V,电压表示数为156 V。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559,原线圈接在电压u=311sin(100t) 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60 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=220 V,由得U2=36 V,即电压表读数;副线圈的输出功率P2= W=21.6 W。答案:3621.610.(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=BS,电动势的有效值E=,电流的有效值I=;q=t=t=t=。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10 F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1 k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=0.02 s,Um=200 V而f=所以f=50 Hz,电容器耐压值应不小于200 V,I= A0.14 A。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0.14 A。答案:502000.14三、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2 ,感应电动势瞬时值表达式为e=389sin(100t) V,给电阻R=8 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=275 V根据闭合电路欧姆定律I= A=27.5 A。(2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率P出=I2R=6 050 W电源消耗的总功率为P=EI=27527.5 W=7 562.5 W。(3)发电机的路端电压为U=IR=27.58 V=220 V。答案:(1)27.5 A(2)6 050 W7 562.5 W(3)220 V13.(12分)如图所示,理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V,副线圈两端电压为U2=220 V,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=2 V。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=5 A。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=1 650匝。(2)当开关S断开时,有:U1I1=U2I2,I1= A。(3)当开关S断开时,有:R1=44 。当开关S闭合时,设副线圈总电阻为R,有R=22 ,副线圈中的总电流为I2=10 A。由U1I1=U2I2可知,I1= A。答案:(1)1 650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=0.5 T,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=25 cm,宽为d=20 cm。线圈每分钟转动1 500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。(2)若每匝线圈本身电阻r=0.02 ,外接一阻值为13 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=0.5 T,线圈转动的角速度=2f=2 rad/s=50 rad/s,线圈的面积S=Ld=0.05 m2所以Em=nBS=500.50.0550 V196 V从图示位置计时,有e=Emcos t=196cos(50t) V。(2)若r=0.02 ,则r=50