高中物理 阶段验收评估（二）交变电流 -2

1、学必求其心得，业必贵于专精阶段验收评估（二） 交变电流（时间：50分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第15小题中只有一个选项符合题意，第68小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分,选对但不全的得3分，有选错的得0分）1（2015江苏高考）一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 v交变电流改变为110 v。已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为（）a200 b400c1 600 d3 200解析：选b根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系,得n2400,选项b正确.2. (2015四川高考)小型手摇发电机线圈共n 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd

2、，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴oo，线圈绕oo匀速转动，如图1所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(）图1a峰值是e0 b峰值是2e0c有效值是ne0 d有效值是ne0解析：选d因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0。n匝线圈串联,整个线圈中感应电动势的最大值为2ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值ene0，故选项d正确.3以下说法正确的是（）a交变电流的有效值就是它的平均值b任何交变电流的有效值都是它最大值的c如果交

3、变电流接在电阻r上产生的热量为q,那么该交变电流的有效值为d以上说法均不正确解析：选d有效值是根据电流的热效应来定义的，平均值并不是有效值，例如线圈在匀强磁场中转动一圈，其平均电动势为零，故a错.在正弦式交变电流中，其有效值为最大值的，对于其他交变电流并不一定满足此关系，故b错。交变电流要产生热量需要一定的时间，c选项中没有告诉时间，因此是错误的。4如图2所示，当交流电源的电压有效值u220 v，频率f50 hz时，3只灯l1、l2、l3的亮度相同（l无直流电阻)，若将交流电源的频率变为f100 hz,则()图2al1灯比原来亮bl2灯比原来亮cl3灯比原来亮dl3灯比原来暗解析：选a此题考查

4、电容、电感对交变电流的影响，也就是容抗、感抗与交变电流的关系。当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大,电容器的容抗变小，因此l1变亮，l2变暗.又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故l3灯亮度不变，所以a正确。5频率为50 hz的交变电流，其电压u120 sin t v，把它加在激发电压、熄灭电压均为85 v的霓虹灯的两端，则在半个周期内霓虹灯点亮的时间是(）a. s b。 sc. s d. s解析：选c该交变电压的周期t s0。02 s，电压的最大值um120 v170 v285 v.作出交变电压的u。t图像如图所示，由于加在霓虹灯两端电压大于85 v时灯才发光,由图像可知在半个周期内

5、霓虹灯点亮的时间是tt2t1，u170sin（2ft)v85 v则2ft1，t1 s,2ft2,t2 s所以tt2t1 s即霓虹灯在半个周期内被点亮的时间为 s。6图3是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()图3a周期是0.01 sb最大值是311 vc有效值是220 vd表达式为u220sin 100t(v)解析:选bc由题图像可直接读出正弦式交变电压的周期t0。02 s，最大值umax311 v，则有效值为uumax311 v220 v,角速度为 rad/s100 rad/s，瞬时值表达式为u311sin 100t（v）,故只有b、c正确.7如图4所示，理想变压器的原、副线圈分

6、别接着定值电阻r1、r2，且r1r2，原、副线圈的匝数比n1n221，交流电源电压为u,则（)图4ar1两端的电压为br1两端的电压为cr2两端的电压为dr2两端的电压为解析:选ac输入的电流电源电压u应等于原线圈两端电压加上r1两端电压，即uu1ur1，则通过原线圈电流i1，而i2。又因为，r1r2，所以代入可求得ur1，ur2，a、c正确。8如图5所示为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器t1和降压变压器t2向用户供电,已知输电线的总电阻r10 ，降压变压器t2的原、副线圈匝数之比为41,副线圈与用电器r0组成闭合电路。若t1、t2均为理想变压器,t2的副线圈两端电压u220

7、sin 100t（v），当用电器电阻r011 时()图5a通过用电器r0的电流有效值是20 ab升压变压器的输入功率为4 650 wc发电机中的电流变化频率为100 hzd当用电器的电阻r0减小时,发电机的输出功率减小解析：选ab由t2的副线圈两端电压的表达式知，副线圈两端的电压有效值为220 v，电流为i a20 a，选项a正确；由于输电线电流i a5 a，所以升压变压器的输入功率为pp线i2r05210 w20211 w4 650 w，选项b正确；发电机中的电流变化频率与t2的副线圈两端电压的频率相同,也为50 hz，选项c错误；当用电器的电阻r0减小时,其消耗的功率变大,发电机的输出功率

8、变大，选项d错误。二、计算题(本题共3小题，共52分)9（16分）如图6甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为1.0 ，外接灯泡的电阻为9。0 .求：图6（1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式;（2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量;（3）线圈匀速转动一周的过程中,外力所做的功。解析：(1)由图得eemsin t6sin 100t(v）则流经灯泡的电流i0。6sin 100t(a）。（2）embsem6 v100 rad/sbs wb2。7102 wb。(3)e6 v，外力所做的功wqt7.2102 j。

9、答案：（1)i0.6sin 100t（a）（2）2.7102 wb(3)7.2102 j10(18分）如图7所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kw,输出电压为400 v，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kv高压输电，最后用户得到220 v、9。5 kw的电力,求:图7(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比；（2)输电线路导线电阻r；（3)用户降压变压器原、副线圈匝数比。解析：升压变压器的原、副线圈匝数之比应等于发电机的电压和升压变压器的输出电压之比。已知输入功率为10 kw而用户得到功率为9。5 kw，所以损失的功率为0。5 kw，它应等于导线的电阻与输送电流的平方之积

10、。输送电流应等于输送功率与升压变压器的输出电压之比，而降压变压器的原、副线圈匝数之比应等于原、副线圈两端电压之比，所以有(1)升压变压器原、副线圈匝数比。（2）输电线上损失的电功率与导线电阻r和输送电流有关，有p损i2r，而输送电流又取决于输电电压及输送功率,有i,所以r 20 .（3）降压变压器原线圈上电压u3u2ir（2 000520)v1 900 v。所以降压变压器原、副线圈匝数比。答案:(1)（2)20 (3）11(18分)某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电。当发电厂输出的功率为p0时，纯电阻用电设备消耗的功率为p1。若发电厂用一台升压变压器t1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器t2把电压降到低于用电设备的额定电压后，供用电设备使用,如图8所示.这样改动后,当发电厂输出的功率仍为p0时，用电设备可获得的功率增加至p2.试求所用升压变压器t1的原线圈与副线圈的匝数比以及降压变压器t2的原线圈与副线圈的匝数比各为多少？图8解析：设发电厂的输出电流为i0，输电线的电阻为r，用电设备的电阻为r,没有变压器时，输电线上消耗的电功率为pr1p0p1i02r用电设备消耗的功率为p1i02r用了变压器后，输电线上消耗的电功率为pr2p0p2i2