完整word版高中物理选修32交变电流单元测试Word格式文档下载.docx
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C.电阻消耗的电功率为2.5W
D.用交流电压表测得电阻两端的电压是5V
4.一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的磁通量Φ随时间t的变化如图3所示,下列说法中正确的是
图3
A.t1时刻感应电动势为零
B.t2时刻感应电动势最大
C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D.每当E变换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大
5.利用超导材料零电阻的性质,可实现无损耗输电.现有一直流电路,输电线的总电阻为0.4Ω,它提供给用电器的电功率为40kW,电压为800V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为
A.1kWB.1.6×
103kW
C.1.6kWD.10kW
6.一理想变压器给负载供电,变压器输入电压不变,如图4所示.如果负载电阻的滑动片向上移动.则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确的是(均为理想电表)
图4
A.V1、V2不变,A1增大,A2减小,P增大
B.V1、V2不变,A1、A2增大,P增大
C.V1、V2不变,A1、A2减小,P减小
D.V1不变,V2增大,A1减小,A2减小,P减小
7.如图甲所示,为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件(不分得电压)实现了无级调节亮度。
给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为( )
A.220V B.110V
C.
VD.
V
8.交变电流电压的有效值为6V,它和电阻R1、R2及电容器C、电压表一起连接成如图所示的电路,图中电压表的读数为U1,为了保证电容器C不被击穿,电容器的耐压值为U2,电容器在电路中正常工作,则( )
A.U1=6
V U2=6V
B.U1=6V U2=3
V
C.U1=6
V U2≥6V
D.U1=6V U2≥6
9.如图所示,为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示.当开关S闭合后( )
A.A1示数变大,A1与A2示数的比值不变
B.A1示数变大,A1与A2示数的比值变大
C.V2示数变小,V1与V2示数的比值变大
D.V2示数不变,V1与V2示数的比值不变
10.
如图所示,为了减少输电线路中电力损失,发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送,再经变电所将高压变为低压.某变电所将电压u0=11000
sin100πtV的交流电降为220V供居民小区用电,则变电所变压器( )
A.原、副线圈匝数比为50:
1
B.副线圈中电流的频率是50Hz
C.原线圈的导线比副线圈的要粗
D.输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
11.(分)有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示.它有两个外观基本相同的线圈A、B,线圈外部还可以绕线.
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的a、b位置,由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”).
(2)如果把它看成理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有,一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源.请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量,并用字母表示).
________________________________________________________________________
A线圈的匝数为nA=________.(用所测物理量符号表示)
三、计算题(每分,共50分)
12.如图所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直.线圈匝数n=40,电阻r=0.1Ω,长l2=0.05m,宽l2=0.04m,角速度ω=100rad/s,磁场的磁感应强度B=0.2T.线圈两端外接电阻R=9.9Ω的用电器和一个交流电流表.求:
(1)线圈中产生的最大感应电动势;
(2)电流表的读数;
(3)用电器上消耗的电功率.
13.交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。
一小型发电机的线圈共220匝,线圈面积S=0.05m2,线圈转动的频率为50Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度B=
T。
如果用此发电机带动两个标有“220V11kW”的电机正常工作,需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器,电路如下图。
求:
(1)发电机的输出电压为多少?
(2)变压器原副线圈的匝数比为多少?
(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少?
14如图所示,匀强磁场磁感应强度B=0.5T,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=25cm,宽为d=20cm.线圈每分钟转动1500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=0.02Ω,外接一阻值为13Ω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.
15.如图所示,一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户,已知发电机的输出功率P1=50kW,输出电压U1=500V,升压变压器原、副线圈匝数比为n1n2=15,两个变压器间的输电导线的总电阻R=15Ω,降压变压器的输出电压U4=220V,变压器本身的损耗忽略不计,求:
(1)升压变压器副线圈两端的电压U2
(2)输电线上损耗的电功率P损
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3n4
单元综合测试答案(交变电流)
1.转速加倍则ω=2πn也加倍,电流的最大值Im也加倍故i=2Imsin2ωt选项A正确.
答案:
2.由电抗和电容对交变电流的作用可知,A、C、D正确.
ACD
3、答案:
C
解析:
由e-t图象可知,周期T=4×
10-2s,
电压峰值Um=5V,
所以频率f=
=25Hz,A错误;
电压有效值U=
=
V,D错误;
电流有效值I=
A,B错误;
电阻消耗功率P=I2R=2.5W,C正确。
4.t1、t3时刻线圈中的磁通量为零,但变化率最大,感应电动势最大;
而磁通最大时,变化
率为零,感应电动势为零,当磁通量最大时,电动势E换向,故CD对.
CD
5.用电器的额定电流为:
I=
A=50A,输电线上消耗功率P线=I2R=502×
0.4W=1000W=1kW.所以若采用超导材料则线路上的损耗将被节约.
6.理想变压器输入电压不变,则输出电压不变,故表V1,V2示数不变;
滑片P向上移,使负载电阻增大,因而,副线圈中的电流I2减小,由于电压比不变,故原线圈中的电流也将减小;
输出功率P出=U2I2减小,P入=P出,因而输入功率也将减小.
7.答案:
设交流电的有效值为U,将交流电与直流电分别通过相同电阻R,分析一个周期内热量:
交流电Q=
·
+
直流电Q=
T
解得:
U=
8、【解析】 电压表读数为交流电压的有效值,所以电压表读数U1=6V,电容器耐压值应大于交流电压的最大值,U2≥6
V.
【答案】 D
9、【解析】 由
知,开关S闭合后,V2示数不变,V1与V2示数的比值不变,故选项C错误,选项D正确;
开关S闭合后,副线圈闭合回路的总电阻R减小,由I2=
知,I2变大,由
知,A1示数变大,且A1与A2示数的比值不变,故选项A正确.
【答案】 AD
10、【解析】 u0=11000
sin100πtV中的11000
指的是电压的峰值,有效值为11000V,则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比,即50:
1,A正确;
由ω=100π可得频率为50Hz,变压器不改变电流的频率,因此,副线圈的频率也是50Hz,B正确;
电流与匝数成反比,即原线圈的电流比副线圈电流要小,因此,副线圈的导线要比原线圈粗,C错误;
居民小区各个用电器都是并联的,它们的电流总和等于副线圈中的电流,故D错误.
【答案】 AB
11、【解析】
(1)由图乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值,由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的匝数.
(2)①用长导线绕一个n匝线圈,作为副线圈替代A线圈.
②把低压电源接B线圈,测得线圈的输出电压U.
③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈输出电压UA.nA=
n
【答案】
(1)A
(2)步骤见解析 nA=
12.解析:
(1)Em=nBωS=nBωl1l2=1.6V.
(2)Im=
=0.16A,电流表读数为有效值
=0.11A.
(3)P=I2R=0.12W.
(1)1.6V
(2)0.11A (3)0.12W
13、答案:
(1)1100V
(2)51 (3)20A
(1)根据Em=NBSω=1100
得输出电压的有效值为U1=
=1100V
(2)根据
得
(3)根据P入=P出=2.2×
104W
再根据P入=U1I1,解得I1=20A
14、【解析】
(1)线圈匝数n=50,磁场的磁感应强度B=0.5T,线圈转动的角速度ω=2πf=2π×
rad/s=50πrad/s,线圈的面积S=Ld=0.05m2
所以Em=nBSω=50×
0.5×
0.05×
50πV≈196V
从图示位置计时,有e=Emcosωt=196cos(50πt)V.
(2)若r=0.02Ω,则r′=50r=0.02×
50Ω=1Ω
R总=R+r′=13Ω+1Ω=14Ω
Im=
A=14A
所以i=Imcosωt=14cos(50πt)A
(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时,即从中性面开始计时,感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e′=196sin(50πt)V,i′=14sin(50πt)A.
(4)因为ω=50π,
所以T=
=0.04s,Em=196V,Im=14A
(1)
(2)中的e-t、i-t图象分别如图甲、乙所示.
15、【答案】 见解析
(1)2500V
(2)6000W (3)101
(1)因为
,
所以U2=
U1=2500V
(2)P2=P1=50kW
输电线中电流I2=
A=20A
则P损=I
R线=202×
15W=6000W
(3)用户得到功率P4=P2-P损=44000W
所以降压变压器副线圈电流I4=
A=200A
故