人教版高中物理选修32第五章交变电流章末检测.docx
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人教版高中物理选修32第五章交变电流章末检测
高中物理学习材料
（马鸣风萧萧**整理制作）
第五章 交变电流章末检测
（时间：
90分钟 满分：
100分）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分）
1．如图1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0.01sB．最大值是311V
C．有效值是220VD．表达式为u＝220sin100πtV
2．有一交变电流如图2所示，则由此图象可知（ ）
A．它的周期是0.8sB．它的峰值是4A
C．它的有效值是2
AD．它的频率是0.8Hz
3．图3为某种交变电流的波形，每半个周期按各自的正弦规律变化，其有效值为（ ）
A．7AB．5AC．3
AD．4
A
图1 图2 图3
4．一电饭煲和一台洗衣机同时并入u＝311sin314t（V）的交流电源上，均正常工作，用电流表分别测得电饭煲的电流是5A，洗衣机的电流是0.5A．下列说法正确的是（ ）
A．电饭煲的电阻是44Ω，洗衣机电动机线圈电阻是440Ω
B．电饭煲消耗的功率为1555W，洗衣机电动机消耗的功率为155.5W
C．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J
D．电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
5．如图4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（ ）
图4
A．220VB．110VC.
VD.
V
6．图5甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内（ ）
图5
A．电流表A1的示数比A2的小B．电流表A2的示数比A3的小
C．电流表A1和A2的示数相同D．电流表的示数都不为零
7．图6中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q为滑动头．现令Q从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．用i1表示流过原线圈的电流，i2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均指有效值：
电功率指平均值）．下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是（ ）
图6
8．图7所示，M为理想变压器，电表均可视为理想电表，接线柱a、b接电压u＝311sin314tV的正弦交流电源．当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，示数发生变化的电表是（ ）
图7
A．A1、A2B．A2、V2
C．A1、A2、V2D．A1、A2、V1、V2
9．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是（ ）
10．汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12V，不能在火花塞中产生火花，为此设计了如图8所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花了，下列说法中正确的是（ ）
图8
A．该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流电，变压器不能改变直流电压
B．该设计方案可行，因为变压器能将直流电改变为交变电流
C．该设计方案可行，因为通过变压器原线圈的是变化的电流，可以通过变压器发生互感现象
D．该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压器
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
姓名：
________ 班级：
________ 学号：
________ 得分：
________ 二、填空题（本题共2小题，每小题8分，共16分）
11．如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝______.线框从中性面开始转过
的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.
图9
12．某发电厂用2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kV的电压，在原有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为________．要将2.2kV的电压升高至22kV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是________匝．
三、计算题（本题共4小题，共44分）
13．（10分）如图10所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l1，宽度为l2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直．
图10
（1）表示出线圈经过图示位置时通过电阻R的感应电流的方向．
（2）写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式．
（3）求线圈从t＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势．
（4）求线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流．
14．（8分）黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．如图11所示是高压电网的工作电路．高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6220V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的原、副线圈匝数比不得超过多少？
图11
15．（12分）如图12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．试求：
图12
（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．
16．（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13所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；
图13
（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？
第五章 交变电流章末检测答案
1．BC [本题考查正弦交变电流的基础知识，考查考生对正弦交流电基本知识及图象的掌握．由图象可知，该交变电压周期为0.02s，最大值为311V，瞬时值表达式为u＝311sin100πtV，A、D项错误，B项正确；有效值为
V＝220V，C项正确．]
2．AB [由图象可读得T＝0.8s，f＝
＝1.25Hz，故A对，D错；又可由图象读得Im＝4A，故B对；因为电流并非正弦交流电，故其有效值I≠
＝2
A，C错．]
3．B [根据有效值的定义得
Q＝
2R
＋
2R
＝I2RT，
解得I＝5A，故B正确．]
4．C
5．B [本题考查电压的有效值的计算．设电压的有效值为U，根据有效值定义有
·
＝
T，解得B项正确．]
6．C [理想变压器原、副线圈的磁场变化情况相同，由图乙知原线圈的磁场均匀变化，据法拉第电磁感应定律E＝
＝
·S知副线圈中产生恒定电流，线圈对直流电无阻碍作用，直流电不能通过电容器，所以电流表A1、A2的示数相同，A3的示数为0，C选项符合题意．]
7．BC [滑动头向上匀速滑动，副线圈匝数均匀增加，与时间t成正比，由
＝
得：
U2＝
，故U2与t也成正比，选项C正确；随着白炽灯变亮，其本身电阻也逐渐增大，灯泡的I－t图线斜率逐渐减小，B项正确；由于副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，由P＝UI知，输入电流也要增大，故A错；灯泡消耗的功率n2＝
，所以n2与U2不成正比，即P－t图象不满足正比例函数关系，故D错．]
8．A [由变压器特点，可知
＝
，只要n1、n2的比值不变，U1不变，那么U2也不变；由
＝
知：
原线圈中电流因副线圈中电流的改变而改变，因滑动变阻器的电阻变化，A2的示数变化，所以A1的示数也会发生变化，故应选A.]
9．A [电流互感器串联在电路中，且连电流表的线圈电流小，由
＝
知：
电流小的线圈匝数多，故A正确．]
10．C [变压器只能改变交变电流的原因是如果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保持不变，从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出电压了．在本装置中，开关的闭合、断开，导致电流不断地变化，从而使得磁通量不断地变化，能够使变压器工作．]
11.
解析 线框转动产生交变电流Emax＝BSω，Imax＝
＝BSω/R，有效值I＝
＝
；线框转过
的过程中，ΔΦ＝BS，
＝
，
＝
，q＝
Δt＝
＝
.
12．100∶1 1800
解析 消耗在输电线上的电功率
P损＝I2R线＝（
）2R线，
所以P损∝
，
＝（
）2＝（
）2＝100∶1.
由于变压器原、副线圈的电压比等于匝数比得
＝
，n2＝
＝
匝＝1800匝
13．
（1）自下而上
（2）e＝nBl1l2ωsinωt
（3）
（4）
解析
（1）根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中的电流方向是badcb，故流过R的电流是自下而上．
（2）从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势Em＝nBl1l2ω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBl1l2ωsinωt.
（3）
＝n
＝n
＝
（4）线圈从t＝0开始转过60°时，瞬间电流为i＝
＝
＝
14.
解析 电网两极间电场可看做匀强电场Um＝Emd，由题意，空气被击穿时Em＝6220V/cm，Um＝6220×0.5V＝3110V
由理想变压器电压关系：
＝
由峰值与有效值关系：
Um＝
U2
由以上各式，得
＝
所以原、副线圈匝数比不得超过1∶10.
15．
（1）55∶9
（2）0.082A 0.055A
解析
（1）由变压比公式得
＝
代入数据，得
＝
＝
（2）两灯均工作时，由能量守恒得
P1＋P2＝U1I1
I1＝
＝
A
＝0.082A
只有L1灯工作时，由能量守恒得
P1＝U1I1′
解得I1′＝
＝
A＝0.055A
16．
（1）1∶10 240∶11
（2）900盏
解析
（1）因为P损＝I
R线
所以I2＝
＝
A＝20A
I1＝
＝
A＝200A
则
＝
＝
＝
U3＝U2－I2R线＝（500×10－20×10）V＝4800V
则
＝
＝
＝
（2）设还可装灯n盏，据降压变压器输入功率等于输出功率有P3＝P4
其中P4＝（n×40＋60×103）W
P4＝P3＝（100－4）kW＝96kW
所以n＝900.
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