高考物理45分钟限时单元测试题《变压器 远距离输电》含答案文档格式.docx

高考物理45分钟限时单元测试题《变压器 远距离输电》含答案文档格式.docx

《高考物理45分钟限时单元测试题《变压器 远距离输电》含答案文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理45分钟限时单元测试题《变压器 远距离输电》含答案文档格式.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3.如图3所示，单匝闭合金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为Φm，线框中的最大感应电动势为Em，从线框平面与磁场平行时刻开始计时，下面说法不正确的是（　　）

图3

A.当穿过线框的磁通量为

的时刻，线框中的感应电动势为

B.线框中的电流强度随时间按余弦规律变化

C.线框转动的角速度为

D.线框在垂直于磁场方向平面内的投影面积随时间按正弦规律变化

4.如图4所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成.发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动.矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的等效电阻.以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是（　　）

图4

A.若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零

B.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωsinωt

C.当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上移动

D.当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高

5.如图5所示，图a中变压器为理想变压器，其原线圈接在u＝12

sin100πt（V）的交流电源上，副线圈与阻值R1＝2Ω的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表.图b中阻值为R2＝32Ω的电阻直接接到u＝12

sin100πt（V）的交流电源上，结果电阻R1与R2消耗的电功率相等，则（　　）

图5

A.通过电阻R1的交流电的频率为0.02Hz

B.电阻R1消耗的电功率为9W

C.电流表的示数为6A

D.变压器原、副线圈匝数比为4∶1

6.如图6甲所示，自耦理想变压器输入端a、b接入图乙所示的交流电源，一个二极管和两个阻值均为R＝40Ω的负载电阻接到副线圈的两端，电压表和电流表均为理想交流电表.当滑片位于原线圈中点位置时，开关S处于断开状态，下列说法正确的是（　　）

图6

A.t＝0.01s时，电压表示数为零

B.t＝0.015s时，电流表示数为5.5A

C.闭合开关S后，电压表示数增大

D.闭合开关S后，电流表示数为16.5A

二、多项选择题

7.如图7所示，一理想变压器原线圈为n1＝1000匝，副线圈为n2＝200匝，将原线圈接在u＝200

sin120πt（V）的交流电压上，电阻R＝100Ω，电流表A为理想电表，下列推断正确的是（　　）

图7

A.交变电流的频率为50Hz

B.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.2

Wb/s

C.电流表A的示数为0.4

A

D.变压器的输入功率是16W

答案　BD

8.如图8所示，图a是远距离输电线路的示意图，图b是用户得到的电压随时间变化的图象，已知降压变压器的匝数比为10∶1，不考虑降压变压器与用户间导线的电阻，则（　　）

图8

A.发电机输出交流电的频率是50Hz

B.升压变压器的输出电压为2200V

C.输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定

D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小

9.如图9所示，M为理想变压器，电表为理想电表，导线电阻忽略不计，原线圈接稳定的正弦式交流电源.当滑动变阻器滑片P向上移动时，读数发生变化的电表是（　　）

图9

A.A1B.A2C.V1D.V2

10.图10甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈全部匝数n2之比为5∶1，副线圈接有两个电阻，R1＝10Ω，R2＝5Ω.现在原线圈输入稳定的正弦式交变电流，将滑动触头P置于副线圈的中点，a、b两端接示波器，检测a、b两端的电压如图乙所示.设电流表A为理想电流表，导线电阻不计.则下列判断正确的是（　　）

图10

A.原线圈上电压变化的频率为50Hz

B.电流表的示数约为0.14A

C.只将滑动触头P向上移动一些，电流表示数可能减小

D.只将a、b两端用导线连接，原线圈的输入功率为45W

11.理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶3，各电表均为理想交流电表，导线电阻不计，原线圈a、b端接有正弦式交变电压u＝220

sin100πt（V），副线圈c、d端接有如图11所示电路，三个定值电阻的阻值均为R＝40Ω.开关S闭合后，下列说法中正确的是（　　）

图11

A.副线圈c、d端输出电压的频率约为14Hz

B.电压表的示数为20V

C.变压器输入的功率为60W

D.开关S断开后，电流表的示数减小约0.02A

12.如图12所示，理想变压器原、副线圈匝数比为11∶5，现在原线圈A、B之间加上u＝220

sin100πt（V）的正弦交流电，副线圈上接有一电阻R＝25Ω，D为理想二极管，灯泡发光时的电阻为10Ω，电阻与灯泡两支路可由一单刀双掷开关进行切换，则（电表为理想电表）（　　）

图12

A.开关拨到1时，电流表示数为5.6A

B.开关拨到1时，电阻的功率为400W

C.开关拨到2时，电流表示数为5A

D.开关拨到2时，灯泡的功率为500W

三、非选择题

13.如图13所示装置可以用来测量硬弹簧（即劲度系数较大的弹簧）的劲度系数k.电源的电动势为E，内阻可忽略不计；

滑动变阻器全长为L，重力加速度为g.

为理想电压表.当木板（不计重力）上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零.在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移.由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k.

图13

（1）写出m、U与k之间所满足的关系式.

（2）已知E＝1.50V，L＝12.0cm，g取9.80m/s2.测量结果如下表：

m/kg

1.00

1.50

3.00

4.50

6.00

7.50

U/V

0.108

0.154

0.290

0.446

0.608

0.740

①在图14中给出的坐标纸上利用表中数据描出m－U直线.

图14

②m－U直线的斜率为________kg/V（结果保留三位有效数字）.

③弹簧的劲度系数k＝________N/m（结果保留三位有效数字）.

《变压器远距离输电》章末自测卷参考答案

答案　C

解析　若用户电阻减小，则降压变压器输出功率增大，导致发电机的输出功率增大，输电线上电流增大，输电线上损失电压增大，输电线上的功率损失增大，选项A、B错误.输电线上损失电压增大，降压变压器原线圈输入电压减小，由于降压变压器的原、副线圈匝数比不变，降压变压器副线圈输出电压（即用户得到的电压）减小，选项C正确.发电机的输出电压不变，升压变压器原线圈输入电压不变.由于升压变压器的原、副线圈匝数比不变，则输电线上输送电压不变，选项D错误.

解析　当S闭合时，原、副线圈的匝数比不变，副线圈两端电压不变，电压表读数不变，选项A错误.S闭合时，副线圈电路总电阻减小，电流增大，变压器输出功率增大，则输入功率增大，电流表读数增大，选项B错误.由于输电线中电流增大，所以输电线等效电阻R两端电压增大，选项C正确.为使灯泡L正常发光，应该增大变压器输出电压，滑片P应向上滑动，选项D错误.

答案　A

解析　设线框转动的角速度为ω，根据题意，线框中的感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcosωt，其中Em＝Φmω，所以ω＝

，选项B、C正确；

当穿过线框的磁通量为

的时刻，ωt＝30°

，所以线框中的感应电动势为e＝Emcos30°

＝

，选项A错误；

计时开始时刻，线框在垂直于磁场方向平面内的投影面积为零，所以以后该面积随时间按正弦规律变化，选项D正确.

解析　线圈处于图示位置时，与中性面垂直，电流瞬时值最大，选项A错误；

从垂直中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt，选项B错误；

当用电量增加时，变压器输出电流增大，输电线等效电阻上电压增大，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上移动，选项C正确.当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压不变，输出电压将降低，选项D错误.

答案　D

解析　由交流电瞬时值表达式u＝12

sin100πt（V）可知，ω＝100πrad/s＝2πf，则该交流电的频率为f＝

＝50Hz，周期为0.02s，变压器不改变交流电的频率，所以通过电阻R1的交流电的频率为50Hz，选项A错误.由题图b可知，阻值为R2＝32Ω的电阻两端电压的有效值为U＝12V，电阻R2消耗的电功率为P2＝

＝4.5W.根据题述，电阻R1与R2消耗的电功率相等，可知电阻R1消耗的电功率为P1＝P2＝4.5W，选项B错误.由P1＝I2R1，解得电流表的示数为I＝1.5A，选项C错误.变压器副线圈两端电压U2＝IR1＝3V，变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝U∶U2＝12∶3＝4∶1，选项D正确.

解析　交流电压表和电流表示数均为有效值，因而t＝0.01s时，副线圈两端电压有效值U2＝440V，选项A错误；

根据闭合电路欧姆定律可知，电流表示数为11A，选项B错误；

副线圈电压取决于原线圈电压和匝数比，闭合开关S后，电压表示数不变，选项C错误；

闭合开关S后，副线圈在一个周期内消耗的能量等于原线圈一个周期内消耗的能量，即

·

＋

＝U1I1T，代入数据解得I1＝33A，而I1n1＝I2n2，故I2＝16.5A，选项D正确.

答案　AD

解析　根据题图b所示的用户得到的电压随时间变化的图象，可知该交变电流的电压最大值为220

V，周期T＝0.02s，频率f＝

＝50Hz.由于变压器不改变正弦交变电流的频率，所以发电机输出交流电的频率是50Hz，选项A正确.用户得到的电压为U＝220V，则降压变压器的输入电压为2200V.由于输电线上有电压损失，所以升压变压器的输出电压一定大于2200V，选项B错误.根据变压器的功率关系，输出功率决定输入功率，输电线的电流不但与降压变压器原、副线圈的匝数比有关，还与用户的电功率有关，匝数比一定时，用户使用的电功率越大，输电线中电流就越大，选项C错误.当用户用电器的总电阻增大时，用户使用的电功率减小，输电线上电流减小，输电线上损失的功率减小，选项D正确.

答案　AB

解析　根据变压器输入电压决定输出电压，可知电压表V1和V2的读数不变，选项C、D错误；

当滑动变阻器滑片P向上移动时，滑动变阻器R接入电路的电阻逐渐减小，电流表A2的读数增大，选项B正确；

由变压器输出功率等于输入功率，可知输入功率增大，电流表A1的读数增大，选项A正确.

解析　由题图乙知，交变电流的周期为0.04s，所以频率为25Hz，A项错误；

因为a、b两端电压有效值为Uab＝5

V，则副线圈中的电流为I2＝

A，根据

，解得I1＝

A≈0.14A，B项正确；

将滑动触头P向上移动，根据

可知，副线圈两端电压U2增大，副线圈消耗功率增大，原线圈中输入功率增大，所以电流表示数增大，C项错误；

只将a、b两端用导线连接，副线圈消耗的功率为P2＝

＝45W，原线圈的输入功率P1＝P2＝45W，D项正确.

答案　BC

解析　变压器不改变交流电的频率，f＝50Hz，A错；

由u＝220

sin100πt（V）可知原线圈a、b端输入电压的有效值为U1＝220V，则副线圈c、d端电压有效值为U2＝

U1＝60V，由串并联电路特点知电压表的示数为

＝20V，B对；

因副线圈电路的总电阻为

R＝60Ω，所以副线圈电路中电流为I2＝1A，原线圈电流为I1＝

I2＝

A，由P＝U1I1得变压器输入的功率为P＝60W，C对；

开关断开后，副线圈总电阻增大，变为80Ω，电流变为I2′＝

A，此时原线圈中电流为I1′＝

I2′＝

A，电流减小了ΔI＝

A≈0.07A，D错.

解析　当开关拨到1时，电阻接到变压器的副线圈上，因为原线圈上电压的有效值为220V，变压器的原、副线圈的匝数比为11∶5，所以副线圈上电压有效值为100V，则电流表的示数I＝

＝4A，功率P＝I2R＝400W，A项错误，B项正确；

当开关拨到2时，副线圈上电压的有效值为100V，二极管的作用是让灯泡的通电时间变为无二极管时的一半，无二极管时，电流的有效值I0＝10A，有二极管时，设电流的有效值为I1，则I02RL

＝I12RLT，可得I1＝5

A，功率P＝I12RL＝500W，C项错误，D项正确.

答案　

（1）m＝

U　

（2）①见解析图　②10.0　③1.23×

103

解析　

（1）设放置质量为m的重物时弹簧的压缩量为x，则有mg＝kx，又U＝

E

解得m＝

U.

（2）①用描点法作图，作出的图象如图所示.

②选取（0,0）、（0.90,9）两点，

则斜率为

kg/V＝10.0kg/V.

③因m＝

U，故

，

k＝

＝10.0×

N/m≈1.23×

103N/m.