高中物理人教版2本册总复习总复习 单元测评(二)

单元测评(二)交变电流(时间：90分钟满分：100分)第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)1．在下图中，不能产生交变电流的是()ABCD解析：矩形线圈绕着垂直于磁场方向的转轴做匀速圆周运动就产生交流电，而A图中的转轴与磁场方向平行，线圈中无电流产生，所以选A.答案：A2．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的正弦式交变电流i＝Imsinωt.若保持其他条件不变，使线圈的匝数和转速各增加1倍，则电流的变化规律为()A．i′＝Imsinωt B．i′＝Imsin2ωtC．i′＝2Imsinωt D．i′＝2Imsin2ωt解析：由电动势的最大值知，最大电动势与角速度成正比，与匝数成正比，所以电动势最大值为4Em，匝数加倍后，其电阻也应该加倍，此时线圈的电阻为2R，根据欧姆定律可得电流的最大值为Im′＝eq\f(4Em,2R)＝2Im，因此，电流的变化规律为i′＝2Imsin2ωt.答案：D3.(多选题)如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()A．周期是sB．最大值是311VC．有效值是220VD．表达式为u＝220sin100πt(V)解析：由波形图可知：周期T＝s，电压最大值Um＝311V，所以有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝220V，表达式为u＝Umsineq\f(2π,T)t(V)＝311sin100πt(V)，故选项B、C正确，选项A、D错误．答案：BC4.(多选题)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，L1、L2两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，L1炽热程度减弱、L2炽热程度加强B．如果将频率增大，L1炽热程度加强、L2炽热程度减弱C．如果将频率减小，L1炽热程度减弱、L2炽热程度加强D．如果将频率减小，L1炽热程度加强、L2炽热程度减弱解析：某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有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：BC5．(多选题)如图所示，在远距离输电过程中，若保持原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是()A．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＝eq\f(n1,n2)I1，所以I2将减小，故A项对；线路功率损耗P损＝Ieq\o\al(2,2)R，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故B项、C项错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高，D项正确．答案：AD6．如图甲所示，a、b为两个并排放置的共轴线圈，a中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断错误的是()甲乙A．在t1到t2时间内，a、b相吸B．在t2到t3时间内，a、b相斥C．t1时刻两线圈间作用力为零D．t2时刻两线圈间吸引力最大解析：t1到t2时间内，a中电流减小，a中的磁场穿过b且减小，因此b中产生与a同向的磁场，故a、b相吸，A选项正确；同理B选项正确；t1时刻a中电流最大，但变化率为零，b中无感应电流，故两线圈的作用力为零，故C选项正确；t2时刻a中电流为零，但此时电流的变化率最大，b中的感应电流最大，但相互作用力为零，故D选项错误．因此，错误的应是D.答案：D7．如图所示是四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220V40W”，当灯泡所消耗的功率都调到20W时，消耗功率最小的台灯是()ABCD解析：利用变阻器调节到20W时，除电灯消耗电能外，变阻器由于热效应也要消耗一部分电能，使台灯消耗的功率大于20W，利用变压器调节时，变压器的输入功率等于输出功率，本身不消耗电能，所以C中台灯消耗的功率最小．答案：C8．一电阻接一直流电源，通过4A的电流时热功率为P，若换接一正弦交流电源，它的热功率变为eq\f(P,2)，则该交流电电流的最大值为()A．4A B．6AC．2A D．4eq\r(2)A解析：由P＝I2R得R＝eq\f(P,I2)＝eq\f(P,16)，接交流电时，eq\f(P,2)＝I′2eq\f(P,16)，2I′2＝16，I′＝eq\f(4,\r(2))A，所以Im＝eq\r(2)I′＝4A．应选A.答案：A9．(多选题)如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100∶1，电流比为10∶1，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则()A．a为电流表，b为电压表B．a为电压表，b为电流表C．线路输送电功率是2200WD．线路输送电功率是×106W解析：电压互感器应并联在电路中，并且是降压变压器，即图中a为电压互感器，由其读数知，输电线上的电压为22000V，同理可知输电线上的电流为100A.答案：BD10．水电站向小山村输电，输送电功率为50kW，若以1100V送电，则线路损失为10kW，若以3300V送电，则线路损失可降为()A．kW B．kWC．30kW D．11kW解析：由P＝UI，ΔP＝I2R可得：ΔP＝eq\f(P2,U2)R，所以当输送电压增大为原来3倍时，线路损失变为原来的eq\f(1,9)，即ΔP＝kW.答案：B11．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈接正弦式交流电，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为()A．4IR＋eq\f(mgv,I) \f(mgv,I)C．4IR \f(1,4)IR＋eq\f(mgv,I)解析：根据电流与匝数的关系知变压器的输出电流为2I，电动机消耗的总功率为P2＝mgv＋4IR，又变压器的输入功率P1＝UI＝P2＝mgv＋4I2R，则U＝eq\f(mgv,I)＋4IR，故A项正确．答案：A12．(多选题)如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2是半导体热敏传感器(温度升高时R2的电阻减小)，电流表A2安装在值班室，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是()A．A1的示数增大，A2的示数减小B．A1的示数不变，A2的示数增大C．V1的示数不变，V2的示数减小D．V1的示数增大，V2的示数增大解析：传感器R2所在处出现火警，温度升高，则R2电阻减小，副线圈负载电阻减小．因输出电压不变，所以副线圈电流增大，则电阻R3两端电压增大，电压表V2的示数减小，电流表A2的示数减小．副线圈电流增大，则原线圈电流增大，但输入电压不变，即电流表A1的示数增大，电压表V1的示数不变．答案：AC第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、计算题(本题有4小题，共52分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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)13．(12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，如图甲所示．发电机内阻r＝Ω，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．甲乙解析：从Φ－t图线看出Φm＝×10－2Wb，T＝×10－2s.(2分)已知感应电动势的最大值Em＝nωΦm，又ω＝eq\f(2π,T).(3分)故电路中电流最大值Im＝eq\f(Em,R＋r)＝eq\f(n·2π·Φm,TR＋r)＝eq\f(100×2×××10－2,×95＋×10－2)A＝2A(4分)交流电流表读数是交变电流的有效值，即I＝eq\f(Im,\r(2))＝1.4A．(3分)答案：1.4A14．(12分)有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于u＝110eq\r(2)V时则导电，低于u＝110eq\r(2)V时不导电，若把这个电子元件接到220V、50Hz的正弦式交变电流的两端，则它在1s内导电多少次？每个周期内的导电时间为多少？解析：由题意知，加在电子元件两端电压随时间变化的图象如图所示，表达式为u＝220eq\r(2)sinωtV．(2分)其中ω＝2πf，f＝50Hz，T＝eq\f(1,f)＝s，得u＝220eq\r(2)sin100πtV．(2分)把u′＝110eq\r(2)V代入上述表达式得到t1＝eq\f(1,600)s，t2＝eq\f(5,600)s(2分)所以每个周期内的通电时间为Δt＝2(t2－t1)＝eq\f(4,300)s＝eq\f(1,75)s．(3分)由所画的u－t图象知，一个周期内导电两次，所以1s内导电的次数为n＝2eq\f(t,T)＝100.(3分)答案：100次eq\f(1,75)s15．(14分)如图所示，变压器原线圈输入电压为220V，副线圈输出电压为36V，两只灯泡的额定电压均为36V，L1额定功率为12W，L2额定功率为6W．求：(1)该变压器的原、副线圈匝数比．(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L1工作时原线圈中的电流．解析：(1)由变压比公式得eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)(2分)eq\f(n1,n2)＝eq\f(220,36)＝eq\f(55,9).(2分)(2)两灯均工作时，由能量守恒得P1＋P2＝U1I1(3分)I1＝eq\f(P1＋P2,U1)＝eq\f(12＋6,220)A＝0.082A(2分)只有L1灯工作时，由能量守恒得P1＝U1I′1(3分)解得I′1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(12,220)A＝0.055A．(2分)答案：(1)55∶9(2)0.082A0.055A16．(14分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，该村的用电电压是220V.(1)输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为60kW，则该村还可以装“220V,40W”的电灯多少盏？解析：(1)因为P损＝Ieq\o\al(2,2)R线(2分)所以I2＝eq\r(\f(P损,R线))＝eq\r(\f(4×103,10))A＝20A(1分)I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(100×103,500)A＝200A(2分)则eq\f(n1,n2)＝eq\f(