届人教版第十一章 交变电流 理想变压器单元测试Word格式.docx

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R·

＋I4′2R·

＝4RT（J），故选项D正确。

答案　D

2.传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域。

如下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极板间距离而引起电容变化的是（　　）

解析　A是通过改变介电常数改变电容，选项A错误；

B和D是通过改变正对面积改变电容，选项B、D错误；

C是通过改变两极板间距改变电容，选项C正确。

答案　C

3.（2017·

江苏无锡一模）某电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们只需要稳定的直流，下列设计的电路图中，能最大限度使电阻R2获得稳定直流的是（　　）

解析　由A图电路图可知，电感线圈阻挡低频交流电，使低频交流电通过电阻R1，电容器与电阻R2并联，高频交流电通过电容器，直流通过R2，符合要求，故选项A正确；

由B电路图可知，该电路不能有效过滤高频交流电，故选项B错误；

由C电路图可知，该电路不能过滤通过R2的低频交流电，故选项C错误；

由D电路图可知，该电路不能有效过滤通过R2的低频成分，故选项D错误。

答案　A

4.如图1所示为远距离交流输电的简化电路图。

发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。

在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。

则（　　）

图1

A.用户端的电压为

B.输电线上的电压降为U

C.理想变压器的输入功率为I

r

D.输电线路上损失的电功率为I1U

解析　根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝

，选项A正确；

输电线上的电压降为U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；

变压器的输入功率P1＝I1U－I

r＝I1U1，选项C错误；

输电线路上损失的功率P′＝I

r＝I1（U－U1），选项D错误。

5.（2017·

苏州一模）用两根足够长的粗糙金属条折成“

”形导轨，右端水平，左端竖直，与导轨等宽的粗糙金属细杆ab、cd和导轨垂直且接触良好。

已知ab、cd杆的质量、电阻值均相等，导轨电阻不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。

当ab杆在水平拉力F作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆沿轨道向下运动，下列说法正确的是（　　）

图2

A.cd杆一定向下做匀速直线运动

B.cd杆一定向下做匀加速直线运动

C.F做的功等于回路中产生的焦耳热与ab杆克服摩擦做功之和

D.F的功率等于ab杆上的焦耳热功率与摩擦热功率之和

解析　对cd杆受力分析，受重力、向右的安培力、杆的支持力和滑动摩擦力，由于重力和滑动摩擦力大小无法判断，故cd杆运动状态无法确定，选项A、B错误；

对ab杆由动能定理有WF－W安－Wf＝0，根据安培力做多少功就有多少能量转化为电路中的热量，得出WF＝W安＋Wf＝Q＋Wf，选项C正确；

F的功率等于电路中的焦耳热功率与ab杆克服摩擦热功率之和，选项D错误。

6.如图3甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。

当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是（　　）

图3

A.变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝220

sinπt（V）

B.电压表的示数为220V

C.变压器原、副线圈的匝数比为11∶1

D.变压器的输入功率为110W

解析　由题图乙可知ω＝

＝100πrad/s，则变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝220

sin100πt（V），选项A错误；

小灯泡的额定功率P＝10W，由P＝

可得小灯泡的额定电压U＝20V，小灯泡恰好正常发光，电压表的示数为20V，选项B错误；

根据变压器变压比公式U1∶U2＝n1∶n2，可得

＝

，选项C正确；

根据额定功率为10W的小灯泡恰好正常发光，理想变压器的输入功率等于输出功率等于输出功率可知选项D错误。

二、多项选择题（本题共5小题，每小题共6分，共30分。

每小题有多个选项符合题意。

7.（2017·

江苏省南京市、盐城市、连云港市高三第二次模拟）关于下列器材的原理和用途，下列说法正确的是（　　）

A.变压器可以改变交流电压与稳恒直流电压

B.扼流圈对变化的电流有阻碍作用

C.真空冶炼炉的工作原理是通过线圈发热使炉内金属熔化

D.磁电式仪表中用铝框做线圈的骨架能起电磁阻尼的作用

解析　变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，选项A错误；

扼流圈是电感线圈，分为低频扼流圈和高频扼流圈，有抑制电流变化的特性，选项B正确；

真空冶炼炉是利用炉外线圈通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，利用涡流冶炼金属的优点是能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金，选项C错误；

磁电式仪表用于测量直流电流和直流电压，与整流元件配合，可以测量交流电流和交流电压，当可动线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作用下，产生转动力矩使线圈转动，阻尼力矩由绕制线圈的铝框产生，当铝框在磁场中运动时，闭合的铝框产生的感应电流所受的安培力阻碍铝框运动，因此能使指针较快停在读数位置，选项D正确。

答案　BD

8.（2017·

江苏省南通市、泰州市高三第一次模拟考试）如图4所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接在频率为50H的正弦交流电源上，电流表A为理想电表，副线圈两端接入一只“220V　40W”的灯泡，此时灯泡正常发光。

图4

A.电流表的示数为0.18A

B.电源的输出功率为40W

C.电源的输出电压为1100V

D.副线圈中交变电流的频率为10H

解析　副线圈两端电压为220V，原线圈两端电压为1100V，选项C正确；

电源的输出功率等于小灯泡消耗的功率40W，选项B正确；

根据P＝UI得出I＝

A≈0.036A，选项A错误；

变压器不改变交变电流的频率，选项D错误。

答案　BC

9.如图5是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计。

则下列说法正确的是（　　）

图5

A.温度低于警戒温度时，电铃报警

B.温度高于警戒温度时，电铃报警

C.温度低于警戒温度时，电铃控制电路处于通路状态指示灯亮

D.温度高于警戒温度时，电铃控制电路处于通路状态指示灯亮

解析　当温度低于警戒温度时，控制电路处于开路状态，电磁铁线圈没有电流通过，电磁铁没有磁性。

此时指示灯通过常闭触点与工作电源接通，指示灯亮，选项C正确，D错误；

温度升高，水银面上升，因水银是导体，当温度上升到金属丝下端所指温度时，控制电路被接通，电磁铁线圈就有电流通过，电磁铁产生磁性吸引衔铁，使触点开关闭合，工作电路形成回路，电铃就响起来，发出报警信号，选项A错误，B正确。

10.（2017·

苏北四市徐州、淮安、连云港、宿迁联考）如图6所示，理想变压器原线圈接入正弦交流电，副线圈的匝数可以通过滑动触头P调节。

RT为热敏电阻，当环境温度升高时，RT的阻值变小。

下列说法正确的有（　　）

图6

A.P向下滑动时，电压表读数变大

B.P向下滑动时，电流表读数变小

C.若环境温度升高，变压器的输入功率变大

D.若环境温度升高，灯泡消耗的功率变小

解析　根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，当P向下滑动时，副线圈的匝数变小，变压器的输出电压变小，电压表读数变小，故选项A错误；

根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，当P向下滑动时，副线圈的匝数变小，变压器的输出电压变小，副线圈电流减小，输出功率变小，根据输入功率等于输出功率，知原线圈电流也减小，所以电流表读数变小，故选项B正确；

当环境温度升高时，RT的阻值会变小，在电压不变的情况下，副线圈的电流就会变大，原线圈的电流也会变大，变压器的输入功率变大，故选项C正确；

当环境温度升高时，RT的阻值会变小，在电压不变的情况下，副线圈的电流就会变大，根据P＝I2R，灯泡消耗的功率变大，故选项D错误。

11.（2016·

全国卷Ⅲ，21）如图7，M为半圆形导线框，圆心为OM；

N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；

两导线框在同一竖直面（纸面）内；

两圆弧半径相等；

过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。

现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则（　　）

图7

A.两导线框中均会产生正弦交流电

B.两导线框中感应电流的周期都等于T

C.在t＝

时，两导线框中产生的感应电动势相等

D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等

解析　当线框进入磁场过程中，根据E＝

BR2ω可得，感应电动势恒定，感应电流恒定，不是正弦式交流电，选项A错误，C正确；

当线框进入磁场时，根据楞次定律可得，两线框中的感应电流方向为逆时针，当线框穿出磁场时，根据楞次定律可得，线框中产生的感应电流为顺时针，所以感应电流的周期和线框运动周期相等，选项B正确；

线框N在完全进入磁场后有

时间内穿过线框的磁通量不变化，没有感应电动势产生，即线框N在0～

和

～

内有感应电流，其余时间内没有；

而线框M在整个过程中都有感应电流，即便两导线框电阻相等，两者的电流有效值不相等，选项D错误。

三、计算题（本题共2小题，共34分。

12.（17分）如图8甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示。

若只在ce间接一只Rce＝400Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W。

图8

（1）请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；

（2）求只在ce间接400Ω电阻时，原线圈中的电流I1；

（3）求ce和de间线圈的匝数比

。

解析　

（1）由题图乙知ω＝200πrad/s，Um＝400V

电压瞬时值的表达式为uab＝400sin200πt（V）。

（2）电压有效值U1＝200

V

理想变压器P1＝P2

原线圈中的电流I1＝

，解得I1≈0.28A

（3）设ab间匝数为n1，

，同理

由题意知

，解得

代入数据得

答案　

（1）Uab＝400sin200πt（V）　

（2）0.28A（或

A）　（3）

13.（17分）[2017·

苏锡常镇四市高三教学情况调研

（二）]在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图9甲所示。

浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，上下运动的速度v＝0.4π

sin（πt）m/s，且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值R＝15Ω的灯泡相连；

浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图乙中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体；

线圈匝数N＝200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B＝0.2T，线圈直径D＝0.4m，电阻r＝1Ω。

计算时取π2的值为10。

图9

（1）求线圈中产生感应电动势的最大值Em；

（2）求灯泡工作时消耗的电功率P;

（3）若此灯塔的发电效率为90，求3min内海浪提供给发电灯塔的能量。

解析　

（1）线圈中产生的感应电动势的最大值Em

Em＝NBLvm

代入数据得Em＝64V

（2）线圈中产生感应电动势的有效值

E＝

代入数据得E＝32

由闭合电路欧姆定律I＝

代入数据得I＝2

A

灯泡消耗的电功率P＝I2R

代入数据得P＝120W

（3）3min内电路中消耗的总电能E电＝

t

代入数据得E电＝23040J

3min内海浪提供给灯塔的能量E浪＝

代入数据得E浪＝25600J。

答案　

（1）64V　

（2）120W　（3）25600J