【創(chuàng)新設(shè)計】高中物理 第五章 交變電流 章末檢測同步訓練 新人教版選修32.doc

章末檢測(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題5分，共30分在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合要求，選對的得5分，選錯或不答的得0分)1中央電視臺焦點訪談多次報道某些邊遠落后農(nóng)村電價過高，農(nóng)民負擔過重，其中客觀原因是電網(wǎng)陳舊老化，近來進行農(nóng)村電網(wǎng)改造，為減少遠距離輸電的損耗從而降低電費價格，可采取的措施有()a提高輸送功率b應用超導體材料做輸電線c提高高壓輸電的電壓d減小輸電導線的橫截面積解析電路中損失的功率pi2r，可見，要減少遠距離輸電的損耗，一是可以減小輸電線的電阻，如增加輸電導線的橫截面積，或換用導電性能好的材料，但目前超導材料還沒有能進入大規(guī)模實用階段，b、d不正確；二是減小輸電電流，即提高高壓輸電的電壓，c正確；提高輸送功率，損失也相應增加，不能達到目的，a錯答案c2某電池充電器的工作原理可以簡化為理想變壓器如果正常工作時輸入電壓為220 v，輸出電壓為4.2 v，輸出電流為0.65 a，則()a原線圈的輸入電流約為0.20 ab原線圈的輸入電流約為0.10 ac原、副線圈的匝數(shù)比約為521d原、副線圈的匝數(shù)比約為152解析本題聯(lián)系生活中常用的充電器的工作原理，考查變壓器的原理和應用根據(jù)變壓器的原理設(shè)原線圈的輸入電壓和輸入電流分別為u1、i1，副線圈的輸出電壓和輸出電流分別為u2、i2，根據(jù)可以得到原、副線圈的匝數(shù)比約為521，又根據(jù)i1u1i2u2可得i1i2，原線圈的輸入電流約為0.01 a，所以c正確、abd錯誤答案c3某交流發(fā)電機給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖1所示，下列說法中正確的是()圖1a交變電流的頻率為0.02 hzb交變電流的瞬時表達式為i5cos 50t ac在t0.01 s時，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大d若發(fā)電機線圈電阻為0.4 ，則其產(chǎn)生的熱功率為5 w解析由圖象知，交流電的周期為0.02 s，故頻率為50 hz，a錯；轉(zhuǎn)動的角速度100 ，故電流瞬時表達式為i5 cos 100 ta，b錯；t0.01 s時，電流最大，此時線圈磁通量應為0，c錯；交流電電流的有效值ia，故pi2r20.4 w5 w，故d正確答案d4如圖2所示是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)圖和磁場分布圖，若磁極與圓柱間的磁場都是沿半徑方向，且磁場有理想的邊界，線圈經(jīng)過有磁場的位置處磁感應強度大小相等某同學用此種電流表中的線圈和磁體做成發(fā)電機使用，讓線圈勻速轉(zhuǎn)動，若從圖中水平位置開始計時，取起始電流方向為正方向，表示產(chǎn)生的電流隨時間變化關(guān)系的下列圖象中正確的是()圖2解析由于線圈在磁場中切割磁感線，切割速度方向總是與磁場方向垂直，磁感應強度b、導線有效長度l和導線切割速率v等都不變化，由eblv，可知產(chǎn)生的感應電動勢大小不變，感應電流大小不變根據(jù)右手定則，電流方向做周期性變化，c正確答案c5如圖3所示，電路中有四個完全相同的燈泡，額定電壓均為u，額定功率均為p，變壓器為理想變壓器，現(xiàn)在四個燈泡都正常發(fā)光，則變壓器的匝數(shù)比n1n2和電源電壓u1分別為()圖3a122ub124uc214u d212u解析設(shè)燈泡正常發(fā)光時，額定電流為i0.由題圖可知，原線圈中電流強度i原i0，副線圈中兩燈并聯(lián)，副線圈中電流強度i副2i0，u副u，根據(jù)理想變壓器的基本規(guī)律：i原n1i副n2得n1n221；u原/u副n1/n2得u原2u，所以u14u.答案c6如圖4所示電路，電阻r1與電阻r2阻值相同，都為r，和r1并聯(lián)的d為理想二極管(正向電阻可看做零，反向電阻可看做無窮大)，在a、b間加一正弦交變電流u20sin(100 t)v，則加在r2上的電壓的有效值為()圖4a10 v b20 vc15 v d5v解析根據(jù)電壓有效值的定義可知：t，解得加在r2上電壓的有效值u5 v，d正確答案d二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對得6分，選對但不全得3分，有選錯或不答的得0分)7某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能若輸送的總功率為p0，輸電電壓為u，輸電導線的總電阻為r線則下列說法正確的是()a輸電線上的電流ib輸電線上的電流ic輸電線上損失的功率p2r線d輸電線上損失的功率p解析輸電線上的電流i線，故a錯誤，b正確；輸電線上的功率損失pir線2r，故c正確，d錯誤答案bc8如圖5甲所示，一個理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n261，副線圈兩端接三條支路，每條支路上都接有一只燈泡，電路中l(wèi)為電感線圈、c為電容器、r為定值電阻當原線圈兩端接有如圖5乙所示的交變電流時，三只燈泡都能發(fā)光如果加在原線圈兩端的交變電流的最大值保持不變，而將其頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，則對于交變電流的頻率改變之后與改變前相比，下列說法中正確的是()圖5a副線圈兩端電壓的有效值均為216 vb副線圈兩端電壓的有效值均為6 vc燈泡變亮d燈泡變亮解析根據(jù)變壓器的變壓比公式u1u2n1n2可知，副線圈兩端電壓的有效值u26 v，a錯誤，b正確；因為電感線圈有“通低頻、通直流，阻高頻”的作用，所以當交變電流的頻率增大時，通過燈泡的電流減小，燈泡變暗，燈泡亮度不變，c錯誤；因為電容器有“通交流、隔直流、通高頻、阻低頻”的作用，所以當交變電流的頻率增大時，通過燈泡的電流增大，燈泡變亮，d正確答案bd9如圖6所示為一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)之比為1n，副線圈接有一個定值電阻r，則()圖6a若ab之間接電動勢為u的蓄電池，則r中的電流為b若ab之間接電動勢為u的蓄電池，則原、副線圈中的電流均為零c若ab之間接電壓為u的交流電，則原線圈中的電流為d若ab之間接電壓為u的交流電，則副線圈中的電流為解析蓄電池的電動勢恒定，若a、b間接電動勢為u的蓄電池，在變壓器的鐵芯中不能產(chǎn)生變化的磁場，不能在副線圈中產(chǎn)生感應電動勢，副線圈中無電流，但原線圈中電流不為零故a、b錯；若a、b間接電壓為u的交流電，副線圈兩端的電壓為nu，電流為，由i1i2n2n1得：i1，故c、d均對答案cd10如圖7所示，面積為s、匝數(shù)為n、電阻為r的線圈與阻值為r的電阻構(gòu)成閉合回路，理想交流電壓表并聯(lián)在電阻r的兩端線圈在磁感應強度為b的勻強磁場中，繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)動軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動設(shè)線圈轉(zhuǎn)動到圖示位置的時刻t0.則()圖7a在t0時刻，線圈處于中性面，流過電阻r的電流為0，電壓表的讀數(shù)也為0b1秒鐘內(nèi)流過電阻r的電流方向改變次c在電阻r的兩端再并聯(lián)一只電阻后，電壓表的讀數(shù)將減小d在電阻r的兩端再并聯(lián)一只電容較大的電容器后，電壓表的讀數(shù)不變解析圖示位置為中性面，但由于產(chǎn)生的是正弦交流電，故流過電阻的電流和電壓表的讀數(shù)都為其有效值，不是0，故a錯；線圈每轉(zhuǎn)過一圈，電流方向改變2次，故1秒內(nèi)電流方向改變的次數(shù)為2f2，b正確；r兩端再并聯(lián)電阻時，干路電流增大，路端電壓減小，故電壓表讀數(shù)減小，c正確；并上電容后，由于電路與交變電源相連，電容反復充電放電，該支路有電流通過，故電壓表的讀數(shù)也減小，d錯誤答案bc三、填空題(本題共10分)11(4分)有一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為1 320匝、144匝，將原線圈接在220 v的交流電壓上，副線圈上電壓為_v，穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為_wb/s.解析由得u224 v，穿過鐵芯的磁通量的最大變化率等于每一匝線圈中產(chǎn)生的自感電動勢的最大值，即m wb/s wb/s.答案2412(6分)如圖8所示，理想變壓器原線圈與一10 v的交流電源相連，副線圈并聯(lián)兩個小燈泡a和b，小燈泡a的額定功率為0.3 w，正常發(fā)光時電阻為30 ，已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過原線圈的電流為0.09 a，可計算出原、副線圈的匝數(shù)比為_，流過燈泡b的電流為_a.圖8解析副線圈兩端電壓u2等于小燈泡a兩端電壓ua，由pa得，ua3 v，則原、副線圈的匝數(shù)比；流過燈泡a的電流ia0.1 a又，得i20.3 a流過燈泡b的電流ibi2ia0.3 a0.1 a0.2 a.答案1030.2四、解答題(本題共4小題，共36分解答應寫出必要的文字說明，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13(8分)交流發(fā)電機的原理如圖9甲所示，閉合的矩形線圈放在勻強磁場中，繞oo軸勻速轉(zhuǎn)動，在線圈中產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖9乙所示，已知線圈的電阻為r2.0 ，求：圖9(1)通過線圈導線的任一個橫截面的電流的最大值是多少？(2)矩形線圈轉(zhuǎn)動的周期是多少？(3)線圈電阻上產(chǎn)生的電熱功率是多少？(4)保持線圈勻速轉(zhuǎn)動，1 min內(nèi)外力對線圈做的功是多少？解析(1)由題圖知，im2 a.(2)t4103 s.(3)電流有效值iim/，電阻上產(chǎn)生的電熱功率pi2rr4 w.(4)外力對線圈做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，1 min內(nèi)外力對線圈做的功wpt240 j.答案(1)2 a(2)4103 s(3)4 w(4)240 j14(8分)如圖10所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓u13 300 v，副線圈兩端電壓u2為220 v，輸出端連有完全相同的兩個燈泡l1和l2，繞過鐵芯的導線所接的電壓表v的示數(shù)u2 v求：圖10(1)原線圈n1等于多少匝？(2)當開關(guān)s斷開時，電流表a2的示數(shù)i25 a則電流表a1的示數(shù)i1為多少？(3)當開關(guān)s閉合時，電流表a1的示數(shù)i1等于多少？解析(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得：u1/n1u2/n2u，則n11 650匝(2)當開關(guān)s斷開時，有：u1i1u2i2，i1u2i2/u1 a(3)當開關(guān)s斷開時，有：r1u2/i244 .當開關(guān)s閉合時，設(shè)副線圈總電阻為r，有rrl/222 ，副線圈中的總電流為i2u2/r10 a由u1i1u2i2可知，i1u2i2/u1a.答案(1)1 650匝(2) a(3) a15(10分)一居民小區(qū)有440戶，以前每戶平均消耗電功率為100 w，使用的區(qū)間變壓器匝數(shù)比為1656，恰好能使額定電壓為220 v的用電器正常工作，現(xiàn)在因家用電器增加，每戶平均消耗的電功率為250 w，若變壓器輸入電壓仍為6 600 v，區(qū)間輸電線線路不變，為了使家用電器正常工作，需換用區(qū)間變壓器，則此變壓器的匝數(shù)比為多少？解析未換時輸電電流ia200 a，輸送電壓u2u16 600 v240 v，則由u線u2u用ir線知r線0.1 .換變壓器后ia500 a線路損失電壓u線ir線50 v，變壓器輸出電壓u2u用u線220 v50 v270 v變壓器匝數(shù)之比為n1n2u1u26 6002702209.答案220916(10分)風能將成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源風力發(fā)電機是將風能(氣流的動能)轉(zhuǎn)化為電能的裝置，如圖11所示，其主要部件包括風輪機、齒輪箱、發(fā)電機等圖11(1)利用總電阻r10 的線路向外輸送風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能輸送功率p0300 kw，輸出電壓u10 kw，求導線上損失的功率與輸送功率的比值；(2)風輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風力發(fā)電機可接受風能的面積設(shè)空氣密度為，氣流速度為v，風輪機葉片長度為r，求單位時間內(nèi)流向風輪機的最大風能pm；在風速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風輪機單位時間接受的風能，簡述可采取的措施(3)已知風力發(fā)電機的輸出功率p與pm成正比某風力發(fā)電機在風速v19 m/s時能夠輸出電功率p1540 kw.我國某地區(qū)風速不低于v2 6 m/s的時間每年約為5 000小時，試估算這臺風力發(fā)電機在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千