西城区高二物理选修3-2第五章测试
高二物理选修3-2第五章5-3
第三节电感和电容对交变电流的影响基础夯实1．下列说法中，正确的是()A．电感对交流的阻碍作用是因为电感存在电阻B．电容对交流的阻碍作用是因为电容器有电阻C．感抗、容抗和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能D．在交变电流中，电阻、感抗、容抗可以同时存在答案：D解析：交流电流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流的变化起到阻碍作用，A错．交流电通过电容器时，电容器两极间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，B错．电流通过它们做功时，只有在电阻上产生热，在线圈上产生磁场能，在电容器上产生电场能，C错，故D正确．2．一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如下图所示，一块铁插进线圈之后，该灯将()A．变亮B．变暗C．对灯没影响D．无法判断答案：B解析：在线圈内由磁场变化而产生的感应电动势，总是反抗电流变化的，正是这种反抗变化的特性(电惰性)，使线圈产生了感抗．加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，故答案为B.3．(2010·南京六中高二期中)如下图所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流，L是一个25mH的高频扼流圈，C是一个100pF的电容器，R是负载电阻，下列说法正确的是()A．L的作用是“通低频，阻高频”B．C的作用是“通交流，隔直流”C．C的作用是“通高频，阻低频”D．通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比答案：ACD解析：L是一个自感系数很小的高频扼流圈，其作用是“通低频，阻高频”，A正确；C是一个电容很小的电容器，在题图示电路中，对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗，其作用是“通高频，阻低频”，C正确；因电路中无直流电流，B错误；由于L对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用，使得通过R的电流中，低频交流所占的百分比远大于高频交流的百分比，D正确．4.如下图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是()A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管答案：B解析：由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确．5．在如下图所示电路中，交变电源是有效值为220V的电源，C 是电容器，R是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法中正确的是()A．等于220V B．大于220VC．小于220V D．等于零答案：C解析：虽然交变电流能通过电容器，但对交流有阻碍作用，电容器的容抗与电阻串联，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测的是电阻两端的电压，故选项C正确．6．(2011·江苏淮海中学高二期中)电阻R、电容C和电感器L是常用的电子元器件，在频率f的交变电流电路中，如下图所示，当开关S依次分别接R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等．若将交变电流的频率提高到2f，维持其它条件不变，则下列几种情况正确的是()A．通过R的电流有效值不变B．通过C的电流有效值增大C．通过L的电流有效值减小D．通过R、C、L的电流有效值不变答案：ABC7．如下图所示，从AO输入的信号中，有直流电流和交变电流．问：(1)现要求信号到达BO两端没有直流电压，需要在AB间接一个什么元件？该元件的作用是什么？(2)若要求信号到达BO端只有直流电压，而没有交变电压，则应在AB间接入一个什么元件？该元件的作用是什么？答案：(1)电容器对直流电有隔断作用(2)电感线圈对交流电有阻碍作用解析：(1)因为BO端不需要直流电，只需要交流电，根据电容器C有“通交流、隔直流”的特点，应在AB端接入一电容器C，该电容器对直流电有隔断作用，而交变电流能通过．(2)因为BO端不需要交流电，只需要直流电，故根据电感L有“通直流，阻交流”的特点，应在AB端接入一个电感线圈，该线圈对交流电有阻碍作用，对直流电有通过作用．能力提升1．如下图所示，图(1)、(2)中电源为交流电源，图(3)、(4)中电源为直流电源，四个电路中的电压表示数、电容器和灯泡都相同，则以下说法中正确的是()A．灯L1比灯L2亮B．灯L3也能发光，但亮度最暗C．灯L2与L4的亮度相同D．灯L4比L2亮答案：C2．(2011·杭州外国语学校高二期末)在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分，又有低频成分，经放大后送到下一组，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如下图所示电路，其中a、b应选择的元件是()A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈答案：D解析：根据电容器“通高频阻低频”和高频扼流圈“通低频阻高频”的特性知D项正确．3．两相同的白炽灯L1、L2接到如下图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为U m，频率为f的正弦交流电源时，两灯都正常发光，且亮度相同，更换一个新的正弦交流电源后灯L1的亮度大于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率应该满足的条件是()A．最大值仍为U m，而频率大于fB．最大值仍为U m，而频率小于fC．最大值大于U m，而频率为fD．最大值小于U m，而频率仍为f答案：A4．如下图所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增加，可行的办法是()A．使发电机F的转速增加B．使发电机F的转速减小C．在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两极板间距离增大答案：A解析：本题考查电容对交变电流的阻碍作用．本题的关键是理解容抗与交变电流的频率和电容器的电容都成反比．当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的读数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，使电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D两项错误，故正确答案为A.点评：容抗与交变电流的频率和电容器电容成反比，在交变电路中相当于一个电阻．5．某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分，为使放大器仅得到交流低频成分，如下图所示电路中可行的是()答案：D解析：信号源中含有三种成分，去掉直流成分用隔直电容器即可，因此排除A、B，而C中交流高频、低频成分均进入放大器，需加入另一旁路电容器C2，所以选项D正确．6．如下图所示，当交流电源的电压有效值是220V，频率为50Hz 时，三盏电灯的亮度相同，当电源电压不变只将交流电源的频率改为100Hz时，则各灯亮度变化情况为：a灯______________，b灯________________，c灯______________________．(填“变亮”、“变暗”或“不变”)答案：变亮；变暗；不变解析：频率变大，电容器容抗减小，又电压不变，故a灯变亮；频率变大，电感线圈的电感变大，又电压不变，故b灯变暗；频率的变化对电阻R无影响，故c灯亮度不变．电源电压不变指电压有效值不变，当频率变大时，容抗变小，感抗变大，电阻阻值R不变．根据三者变化情况再应用部分电路欧姆定律即可求解．牢记电感、电容对电流的阻碍规律，解题时直接运用即可．7．如下图所示，是一个判定AB之间电源性质的仪器．若接通电源后只有绿灯亮，则AB之间是什么电源？若只有红灯亮或黄灯亮，AB之间电源又如何？答案：AB间接交变电流时，绿灯亮；AB间接直流电且A端是正极时红灯亮；AB间接直流电且B端是正极时黄灯亮．解析：由于电容器C具有隔直流的特性，故绿灯亮时AB之间必是交流电源，至于此时为什么红灯和黄灯不亮，则是由于线圈L具有阻交流的作用．当AB之间接入直流电时，绿灯不亮是显见的，此时红灯亮还是黄灯亮，则必须考虑二极管D1和D2的单向导电性．。
高中物理选修3-2第5章《交变电流》单元测试题(整理含答案)
高中物理选修3-2第5章《交变电流》单元测试题(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．如图1所示，矩形线圈abcd放在匀强磁场中，ad＝bc＝l1，ab＝cd＝l2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则()图1A．以OO′为转轴时，感应电动势e＝Bl1l2ωsin ωtB．以O1O1′为转轴时，感应电动势e＝Bl1l2ωsin ωtC．以OO′为转轴时，感应电动势e＝Bl1l2ωcos ωtD．以OO′为转轴跟以ab为转轴一样，感应电动势e＝Bl1l2ωsin ωt2．中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()A.P4 B.P2C．2P D．4P3．一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e＝220sin (100πt) V，现有如下的说法，其中正确的是()A．在t＝0时，线圈中的磁通量为0B．该交流发电机线圈的转速为50 r/sC．若加在标有“220 V100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变4. 如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()图2A．电流表的示数为32220 A B．电源输出功率为1 200 WC．电流表的示数为3220A D．原线圈两端电压为11 V答案 C5. 如图3所示，线框匝数为N，面积为S，以角速度ω绕垂直磁感应强度为B 的匀强磁场的轴匀速转动．线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D.二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是()图3A．图示位置电流最大B．R两端电压的有效值U＝ω2 NBSC．交流电流表的示数I＝ω2R NBS D．一个周期内通过R的电荷量q＝2BSR6．一含有理想变压器的电路如图4所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()图4A．2 B．3 C．4 D．5答案 B二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每小题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得3分，错选得0分)7．我国“西电东送”采用高压直流输电，继三峡至常州500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程．这种输电方式是在高压交流远距离输电的基础上，增加了把交流变为直流的“整流”设备，用户端用专用的“逆变”设备把直流变为交流．关于高压远距离直流输电，下列说法正确的有() A．“整流”设备应放在升压变压器后，而“逆变”设备放在降压变压器前B．有利于消除输电线路中感抗和容抗的影响C．可以实现不同频率的交流电网络之间的电力传输D．高压远距离直流输电对输电线路绝缘性能无要求8. 如图5所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是()图5A．a、b端接稳恒直流电，灯泡发亮B．a、b端接交变电流，灯泡发亮C．a、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大D．a、b端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大9．如图6甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A的保险丝L，原线圈匝数n1＝600匝，副线圈匝数n2＝120匝．当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接()图6A．阻值为14.4 Ω的电阻B．并联两盏“36 V40 W”的灯泡C．工作频率为10 Hz的电视D．耐压值为36 V的电容器10．如图7甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是()图7A．输入电压u的表达式u＝202sin (100πt) VB．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W三、填空题(本题共2小题，共10分)11. (4分)一交流电压随时间变化的图象如图8所示，则此交流电的频率是________ Hz，若将该电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值应不小于________V；若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的熔断电流不能低于________ A.图812．(6分)利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图9所示)的线圈产生的交变电流．图9实验步骤如下：①将电压传感器接入数据采集器；②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．图10(1)屏上出现的电压波形如图10所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能是________________________(写出一条即可)．(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为____________．如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为__________．四、计算题(本题共4小题，共46分．解答应写出必要的文字说明，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．) 13．(10分)如图11甲所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一个小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，总电阻r＝1.0 Ω，所围成的矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nB m S 2πT cos⎝⎛⎭⎪⎫2πT t，其中B m为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：图11(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在0～T4时间内，通过小灯泡的电荷量．14．(10分)如图12所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3 300 V，副线圈两端电压为U2＝220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2 V．求：图12(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5 A．则电流表A1的示数I1为多少？(3)在(2)中情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？15．(12分) 如图13所示，匀强磁场的磁感应强度为B＝0.5 T，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＝25 cm，宽为d＝20 cm.线圈每分钟转动1 500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．图13(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＝0.02 Ω，外接一阻值为13 Ω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．16．(14分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8×10－8Ω·m，横截面积为10－5 m2的输电线向4×103 m远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不得超过发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V？若用电器电路中电流为100 A，求此时用电器两端的电压数值．高中物理选修3-2第5章《交变电流》单元测试题参考答案一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．如图1所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l 2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则( )图1A ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtB ．以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtC ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD ．以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt 答案 C解析 以O 1O 1′为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流．无论以OO ′为轴还是以ab 为轴转动，感应电动势的最大值都是Bl 1l 2ω.由于是从与磁场平行的面开始计时，产生的是余弦式交变电流，故C 正确．2．中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )A.P 4B.P 2 C ．2P D ．4P答案 A解析 在超高压输电中，设输送电功率为P ′，输电电压为U ，输电线总电阻为R ，则输电线上损耗的电功率为P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P ′U 2R ，当输电电压升为原来的2倍时，输电线上损耗的电功率变为原来的14，故选A.3．一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e＝220sin (100πt) V，现有如下的说法，其中正确的是()A．在t＝0时，线圈中的磁通量为0B．该交流发电机线圈的转速为50 r/sC．若加在标有“220 V100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变答案 B解析因为交变电流的瞬时值表达式为e＝E m sin ωt，其中E m＝nBSω表示最大值，ω＝2πf.当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等．最大值为有效值的2倍，则该电动势的最大值为220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D 错误，选项B正确．当t＝0时，e＝0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A错误．4. 如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()图2A．电流表的示数为32 220 AB．电源输出功率为1 200 WC．电流表的示数为3 220AD．原线圈两端电压为11 V 答案 C解析副线圈电压U2＝220 V，电流I2＝PU2＝311A，则原线圈两端电压U1＝n1U2n2＝4 400 V，电流I1＝n2I2n1＝3220A，所以电流表的示数为3220A，选项A、D错误，C正确．电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60 W，选项B错误．5. 如图3所示，线框匝数为N，面积为S，以角速度ω绕垂直磁感应强度为B的匀强磁场的轴匀速转动．线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D .二极管D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是( )图3A ．图示位置电流最大B ．R 两端电压的有效值U ＝ω2NBS C ．交流电流表的示数I ＝ω2R NBS D ．一个周期内通过R 的电荷量q ＝2BSR 答案 C解析 由题图可知，图示位置通过R 的电流为零，R 两端电压的瞬时值如图所示表示．设电压的有效值为U ，在一个周期内有：(NBSω2)2R T 2＝U 2R T ，解得：U ＝12NBSω，电流的有效值I ＝U R ＝NBSω2R ，在一个周期内，只有半周期的时间有电流通过R ，故：q ＝N ΔΦR ＝2NBSR .故选C.6．一含有理想变压器的电路如图4所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U 为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图4A ．2B ．3C ．4D ．5 答案 B解析 开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比4I I 2′＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2′＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U 2′＝I 2′R 2＝4In 1n 2，由U 1′U 2′＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1′＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U 1′＋4IR 1＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋12I ，联立解得n 1n 2＝3，选项B 正确．二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每小题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得3分，错选得0分)7．我国“西电东送”采用高压直流输电，继三峡至常州500 kV 直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV 直流输电工程．这种输电方式是在高压交流远距离输电的基础上，增加了把交流变为直流的“整流”设备，用户端用专用的“逆变”设备把直流变为交流．关于高压远距离直流输电，下列说法正确的有( ) A ．“整流”设备应放在升压变压器后，而“逆变”设备放在降压变压器前 B ．有利于消除输电线路中感抗和容抗的影响 C ．可以实现不同频率的交流电网络之间的电力传输 D ．高压远距离直流输电对输电线路绝缘性能无要求 答案 ABC8. 如图5所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是( )图5A．a、b端接稳恒直流电，灯泡发亮B．a、b端接交变电流，灯泡发亮C．a、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大D．a、b端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大答案BCD解析电容器有“通交流，隔直流，通高频，阻低频”的特点，B、D项正确，A 错误；增大电容器的电容，电容的阻碍作用减小，电流增大，灯泡的亮度增大，C项正确．9．如图6甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A的保险丝L，原线圈匝数n1＝600匝，副线圈匝数n2＝120匝．当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接()图6A．阻值为14.4 Ω的电阻B．并联两盏“36 V40 W”的灯泡C．工作频率为10 Hz的电视D．耐压值为36 V的电容器答案AB解析理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则副线圈得到的交变电流的频率也为50 Hz，故接入工作频率为10 Hz的电视不能正常工作，C错误；由题图乙可知，原线圈所接电源电压的有效值为180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U 2＝120600×180 V ，解得U 2＝36 V ，B 中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I 1＝49 A ≈0.44 A ＜0.5 A ，B 正确；副线圈两端电压的有效值为36 V ，但其最大值大于电容器的耐压值，故D 错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则(36 V )2R ＝180 V ×0.5 A ，解得R ＝14.4 Ω，A 正确．10．如图7甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )图7A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin (100πt ) VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W 答案 AD解析 由题图乙可知，U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，则ω＝2πT ＝100π rad/s ，输入电压u ＝202sin (100πt ) V ，故A 正确；由变压器的变压规律知：U 1U 2＝n 1n 2，故U 2＝U 1n 2n 1＝20×15V ＝4 V ，将S 1接1、S 2闭合时，灯泡L 2正常发光可得，灯泡L 2的额定电压为4 V ，当只断开S 2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L 1、L 2串联，故L 1、L 2均不能正常发光，B 错误；此时P 出＝U 22R 总，副线圈负载R 总增大，故P 出减小，又P 入＝P 出，故原线圈的输入功率减小，C 错误；当S 1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R ，故P ＝U 22R ＝4220 W ＝0.8 W ，D 正确． 三、填空题(本题共2小题，共10分)11. (4分)一交流电压随时间变化的图象如图8所示，则此交流电的频率是________ Hz ，若将该电压加在10 μF 的电容器上，则电容器的耐压值应不小于________V ；若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的熔断电流不能低于________ A.图8答案 50 200 210解析 由题图知T ＝0.02 s ，U m ＝200 V 而f ＝1T 所以f ＝50 Hz ，电容器耐压值应不小于200 V ， I ＝U m 2·1R ＝10021 000A ＝210 A. 因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流不能低于210 A. 12．(6分)利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图9所示)的线圈产生的交变电流．图9实验步骤如下：①将电压传感器接入数据采集器；②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联； ③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．图10(1)屏上出现的电压波形如图10所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能是________________________(写出一条即可)． (2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min 内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为____________．如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为__________． 答案 (1)转子不是在匀强磁场中转动(或手摇动发电机的转速不均匀) (2)2 s 0.5π rad/s解析 只有线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电流才是标准的正弦式电流，手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的，所以不是匀强磁场，由于是手摇转动，转速难以保证恒定．屏上每出现一次向上的尖峰，就代表经过了一个周期，2 min 内屏上出现了61个向上的尖峰，表明周期T ＝2×6061－1 s ＝2 s ，大轮的角速度等于小轮的角速度的一半，所以大轮的角速度 ω＝2πT ·12＝0.5π rad/s.四、计算题(本题共4小题，共46分．解答应写出必要的文字说明，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．) 13．(10分)如图11甲所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一个小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，所围成的矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nB m S 2πT cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT t ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：图11(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在0～T4时间内，通过小灯泡的电荷量．答案(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0×10－3 C解析(1)由图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T＝3.14×10－2 s，所以E m＝nB m Sω＝2πnB m ST＝8.0 V.(2)电流的最大值I m＝E mR＋r＝0.80 A，有效值I＝I m2＝225A，小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88 W.(3)在0～T4时间内，电动势的平均值E＝nSΔBΔt，平均电流I＝ER＋r＝nSΔB(R＋r)Δt，通过小灯泡的电荷量q＝IΔt＝nSΔBR＋r＝4.0×10－3 C.14．(10分)如图12所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3 300 V，副线圈两端电压为U2＝220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2 V．求：图12(1)原线圈n 1等于多少匝？(2)当开关S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A ．则电流表A 1的示数I 1为多少？ (3)在(2)中情况下，当开关S 闭合时，电流表A 1的示数I 1′等于多少？ 答案 (1)1 650匝 (2)13 A (3)23 A 解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得： U 1n 1＝U 2n 2＝U ，则n 1＝1 650匝． (2)当开关S 断开时，有： U 1I 1＝U 2I 2，I 1＝U 2I 2U 1＝13 A(3)当开关S 断开时，有：R 1＝U 2I 2＝44 Ω.当开关S 闭合时，设副线圈总电阻为R ′，有R ′＝R 12＝22 Ω，副线圈中的总电流为I 2′＝U 2R ′＝10 A ．由U 1I 1′＝U 2I 2′可知，I 1′＝U 2I 2′U 1＝23 A.15．(12分) 如图13所示，匀强磁场的磁感应强度为B ＝0.5 T ，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 ＝25 cm ，宽为d ＝20 cm.线圈每分钟转动1 500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．图13(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 ＝0.02 Ω，外接一阻值为13 Ω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．答案 见解析解析 (1)线圈匝数n ＝50，磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈转动的角速度ω＝2πf ＝2π×1 50060rad /s ＝50π rad/s ，线圈的面积S ＝Ld ＝0.05 m 2所以E m ＝nBSω＝50×0.5×0.05×50π V ≈196 V 从图示位置计时，有e ＝E m cos ωt ＝196cos (50πt ) V . (2)若r ＝0.02 Ω，则r ′＝50r ＝0.02×50 Ω＝1 Ω R 总＝R ＋r ′＝13 Ω＋1 Ω＝14 Ω I m ＝E m R 总＝19614 A ＝14 A所以i ＝I m cos ωt ＝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 rad/s ，所以T ＝2πω＝0.04 s ，E m ＝196 V ，I m ＝14 A ．(1)(2)中的e －t 、i －t 图象分别如图甲、乙所示．甲 乙16．(14分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW ，输出电压恒为500 V ，现用电阻率为1.8×10－8 Ω·m ，横截面积为10－5 m 2的输电线向4×103 m 远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不得超过发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V ，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V ？若用电器电路中电流为100 A ，求此时用电器两端的电压数值． 答案 (1)1∶12 (2)288∶11 (3)大于220 V 227 V解析 (1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r ＝ρ2l S ＝1.8×10－8×2×4×10310－5Ω＝14.4 Ω由题意知P 损＝P ×4%＝(P U 2)2r 代入数据得U 2＝6 000 V升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝500 V 6 000 V ＝112. (2)I 2＝P U 2＝1056×103 A ＝503 A U 损＝I 2·r ＝503×14.4 V ＝240 V而U 3＝U 2－U 损＝6 000 V －240 V ＝5 760 Vn 3n 4＝U 3U 4＝5 760 V 220 V ＝28811降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11.(3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大由题知I 4′＝100 A 则由I 4′I 3′＝n 3n 4＝28811所以I 3′＝27572U 损′＝I 3′·r ＝27572×14.4 V ＝55 V而U 1、U 2不变U 3′＝U 2－U 损′＝(6 000－55) V ＝5 945 VU 3′U 4′＝n 3n 4， U 4′＝n 4n 3U 3′＝11288×5 945 V ≈227 V .。
高二物理人教版选修3-2第五章过关检测(二) 含解析
高二物理人教版选修3-2第五章过关检测（二） 含解析
______年______月______日
____________________部门
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
答案:C
3.
自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1 900匝,原线圈为1 100匝,接在有效值为220 V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2.0 kW。设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为( )
答案:
三、计算题(本题共2小题,共35分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(17分)交流发电机电枢电阻为2 Ω,感应电动势瞬时值表达式为e=389sin(100πt) V,给电阻R=8 Ω的用电器供电,则:
解析:由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1=220V,由,可得原、副线圈匝数之比=2∶1,故B错误;电流表示数与电压表示数都为有效值,故C正确;电流表示数I=A=2A,故A正确;由题图乙可知T=0.02s,所以交流电压的频率为f=Hz=50Hz,D错误。
答案:AC
8.如图甲所示为电热毯电路示意图,交流电压u=311sin(100πt) V,当开关S闭合时,电热丝的电功率为P0;当开关S断开时,加在电热丝上的电压如图乙所示,则( )
物理选修3-2人教新课标第五章交流电单元测试题1(精)
物理选修3-2人教新课标第五章交流电单元测试题1(时间：60分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图1所示，此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是()．图1A．交变电流的周期为0.125 sB．交变电流的频率为8 HzC．交变电流的有效值为 2 AD．交变电流的最大值为4 A解析本题考查对交流电的图像、交流电的最大值、有效值的掌握情况．由图像可以看出，此交变电流的周期为0.250 s，电压的最大值U m＝20 V．所以交变电流的频率为4 Hz，A、B项均错误；交变电流的最大值I m＝U mR＝2 A，有效值I＝22A＝ 2 A，C项正确、D项错误．答案 C图22.两个相同的白炽灯L1和L2，接到如图2所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为U m、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度高于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是()．A．最大值仍为U m而频率大于fB．最大值仍为U m而频率小于fC．最大值大于U m而频率仍为fD．最大值小于U m而频率仍为f解析灯L1的亮度高于灯L2的亮度，说明电容对交变电流的阻碍作用减小，电感对交变电流的阻碍作用增大，根据电容、电感阻碍作用与交流电频率的关系，交流电的频率应该是增大了，故A正确．答案 A3．如图3所示，边长为a m的正方形线圈在磁感应强度为B T的匀强磁场中，以对角线为轴匀速转动．角速度为ωrad/s，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为RΩ，则从图示位置转过90°角的过程中()．图3①磁通量变化率的最大值为Ba2ωWb/s②感应电流的最大值为2Ba2ω/R A③流过导体横截面的电荷量为Ba2/R C④线圈中产生的热量为2ωB2a4/πR J A．①B．①②C．①③D．③④解析线圈从图示位置转过90°的过程中，感应电动势最大值为Ba2ω V，即磁通量变化率的最大值为Ba2ω Wb/s；感应电流的最大值应为Ba2ω/R A，有效值为2Ba2ω/2R A；线圈中产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝πωB2a44R J；流过导体横截面的电荷量q＝I·Δt＝ΔΦR＝Ba2R C.答案 C4．在电路的MN间加一如图4所示的正弦交流电，负载电阻为100 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为()．图4A．220 V 2.20 A B．311 V 2.20 AC．220 V 3.11 A D．311 V 3.11 A解析电压表和电流表都是表示的有效值，根据图像得出电压的有效值是220 V，根据欧姆定律得出电流的有效值是2.20 A.答案 A5．(2012·全国，19)一台电风扇的额定电压为交流220 V．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图5所示．这段时间内电风扇的用电量为()．图5A．3.9×10－2度B．5.5×10－2度C．7.8×10－2度D．11.0×10－2度解析因1度＝3.6×106J且电流表示数为电流有效值，故用电量W＝U(I1t1＋I2t2＋I3t3)，代入数值得W＝5.5×10－2度，故B项正确．答案 B二、多项选择题(本题共4小题，每小题8分，共32分．每小题选对但不全的得4分，有选错的或不选的得0分)6．如图6所示，处在磁感应强度为B的匀强磁场中的单匝矩形线圈abcd，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R.t＝0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在离开纸面向外运动．则()．图6A．时刻t线圈中电流的瞬时值i＝BSωR cos ωtB．线圈中电流的有效值I＝BSωRC．线圈中电流的有效值I＝2BSω2RD．线圈消耗的电功率P＝(BSω)2R解析由题目条件可知，回路中感应电流最大值为BSωR，而如图所示，t＝0时刻线圈处于中性面，则电流瞬时值的表达式为i＝BSωR·sin ωt，故A错．而线圈中电流的有效值为I m2＝2BSω2R，故B错、C正确．而线圈消耗的电功率为P＝I2R＝(BSω)22R2·R＝(BSω)22R，故D错．答案 C7．单匝闭合线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的转轴OO′匀速转动，在转动过程中，穿过线框的最大磁通量为Φm，线框中的最大感应电动势为E m，下列说法中正确的是()．A．在穿过线框的磁通量为Φm2的时刻，线框中的感应电动势为E m2B．在穿过线框的磁通量为Φm2的时刻，线框中的感应电动势为E m2C．线框每转动一周，线框中的感应电流方向改变一次D．线框转动的角速度为E m Φm解析闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，若从中性面开始计时，穿过线框的磁通量Φ按余弦规律变化，线框中产生的感应电动势按正弦规律变化，在穿过线框的磁通量为Φm/2的时刻，线框中的感应电动势大于E m/2，A错误；在穿过线框的磁通量为Φm/2的时刻，线框中的感应电动势等于E m/2，B项正确；线框每转动一周，线框中感应电流的方向改变两次，C错误；由E m ＝BSω＝Φmω解得线框转动的角速度为ω＝E m/Φm，D正确．图78.如图7所示，“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动．图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器()．A．甲扬声器是高音扬声器B．C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C．L1的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器D．L2的作用是减弱通过乙扬声器的低频电流解析这是一个实际应用问题，考查对电感、电容在高频、低频同时存在的电路中的综合作用．只要抓住基础知识点，就可进行综合分析．电路中的电感和电容作用可以简单概括为：电感——通直流，阻交流，通低频，阻高频；电容——通交流，隔直流，通高频，阻低频．答案BD图89.距离足够大的金属板A、B间有一电子(不计重力影响)，在A、B间接有如图8所示的正弦式电压u，t＝0时电子从静止开始运动，则()．A．电子做往复运动B．在足够长的时间后，电子一定要碰到某个金属板上C．t＝T/2时，电子速度达到最大值D．t＝T时，电子将回到原出发点解析电子始终朝一个方向运动，不断交替加速、减速，故B、C正确．三、非选择题(38分)图910．(8分)家庭用吊扇的电源采用220 V单相交流电，电扇中电动机电路如图9所示，C为移相电容，L1、L2为定子线圈．吊扇用了几年后，转速明显变慢，现在电容C上并联了一只标有“2 μF、400 V”的电容后，吊扇转速明显变快了，试说明理由．答案在电容C上并联一只电容后，总电容变大，对交流电起阻碍作用的容抗变小，线圈L中的电流变大，电动机转速明显加快．图1011．(15分)如图10所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕O O′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电荷量q.(2)电阻R上产生的焦耳热Q.解析(1)依题意磁通量的变化量ΔΦ＝BS，线圈转过90°的时间为Δt＝T 4＝2π4ω＝π2ω，平均感应电动势为E＝NΔΦΔt＝2NBSωπ；平均感应电流为I＝ER＋r＝2NBSωπ(R＋r)；通过电阻R的电荷量为q＝I·Δt＝NBS R＋r.(2)线圈中感应电动势的有效值和最大值E m的关系是E＝E m2＝NBSω2，电路中电流的有效值为I＝ER＋r＝NBSω2(R＋r).电阻R上产生的焦耳热为Q ＝I 2R Δt ＝N 2B 2S 2ωR π4(R ＋r )2.答案 (1)NBS R ＋r(2)N 2B 2S 2ωR π4(R ＋r )212．(15分)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图11所示．在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向，匝数为N的矩形线圈．abcd 的边长ab ＝cd ＝l 、bc ＝ad ＝2l .线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动、bc 和ad 边同时进入磁场，在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两条边的运动方向垂直，线圈的总电阻为r ，外接电阻为R .求：图11(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E m ；(2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F ；(3)外接电阻上电流的有效值I .解析 (1)bc 、ad 边的运动速度v ＝ωl 2，感应电动势E m ＝4NBl v ，解得E m ＝2NBl 2ω.(2)电流I m ＝E m r ＋R ，安培力F ＝2NBI m l ，解得F ＝4N 2B 2l 3ωr ＋R .(3)一个周期内，通电时间t ＝49T ，R 上消耗的电能W ＝I 2m Rt ，且W ＝I 2RT解得I ＝4NBl 2ω3(r ＋R ).答案 (1)E m ＝2NBl 2ω (2)F ＝4N 2B 2l 3ωr ＋R4NBl2ω(3)I＝3(r＋R)。
人教版高中物理选修3-2第五章阶段质量检测.docx
高中物理学习材料桑水制作(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时( )A ．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B ．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C ．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D ．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流解析：总电阻减小，总电流增大，线路电路造成的电压损失ΔU ＝IR 线增大，电灯得到的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些。
答案：C2．一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n 1和n 2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U 1和U 2，I 1和I 2，P 1和P 2，已知n 1>n 2，则( )A ．U 1>U 2，P 1<P 2B ．P 1＝P 2，I 1<I 2C ．I 1<I 2，U 1>U 2D ．P 1>P 2，I 1>I 2解析：因为变压器为理想变压器，故有U 1U 2＝n 1n 2，P 1＝P 2，由题意知n 1>n 2，U 1>U 2，又因I 1U 1＝I 2U 2，则I 1<I 2，故B 、C 选项正确。
答案：BC3．两个相同的电阻分别通以如图1所示的正弦式交流电和方波形交变电流，两种交变电流的最大值相等，周期相等。
则在一个周期内，正弦式交流在电阻上产生的焦耳热Q 1与方波式交流在电阻上产生的焦耳热Q 2之比等于( )图1 A．3∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶3解析：正弦式交流电有效值U1＝U m2，所以Q1＝U21RT＝U2m T2R，方波形交流电的有效值U2＝U m，所以Q2＝U22RT＝U2m TR，所以Q1∶Q2＝1∶2，B项正确。
高中物理人教版选修3-2检测：第五章交变电流5.5电能的输送含答案解析
【最新】高中物理人教版选修3-2检测：第五章交变电流5.5电能的输送学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损耗的电压可表示为()A．U1B．U1－IRC．IR D．U22．某变电站用11 kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R.现若用变压器将电压升高到220 kV送电，下面选项正确的是()A．因I＝U/R，所以输电线上的电流增为原来的20倍B．因I＝P/U，所以输电线上的电流减为原来的1/20C．因P＝U2/R，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的1/4003．水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1 100 V送电，则线路损失为10 kW，若以3 300 V送电，则线路损失可降为()A．3.3 kW B．1.1 kW C．30 kW D．11 kW4．如图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，流入用户端的电流是I2．则（）A．用户端的电压为I1U1/I2B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为I12rD．输电线路上损失的电功率为I1U5．图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4<n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L>2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A、B端接入低压交流电源时()A．A1、A2两表的示数相同B．L1、L2两灯泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2两端的电压小于R4两端的电压二、多选题6．如图是远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是A．增加输电导线的截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过增大输电电压来减小输电线中的电流，有利于减小输电过程中的电能损失C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中电能损失越小D．高压输电时必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好7．一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电.输电线路总电阻为R=1kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V 60 W).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则A．T1原、副线圈电流分别为103A和20 AB．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 VC．T1和T2的变压比分别为1：50和40 :1D．有6×104盏灯泡(220V 60 W)正常发光8．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则()A ．3214n n n n > B ．3214n n n n < C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率9．(多选)电厂发电机的输出电压为250 V ，输出功率为10 kW ，在进行远距离输电时，输电线总电阻为5 Ω，则( )A ．直接输电，用户两端的电压只有50 VB ．若要求用户两端的电压为220 V ，则应配备原、副线圈匝数比为1∶4 (发电厂)和5∶1 (用户端)的变压器C ．若要求输电线损耗的功率仅为总功率的5%，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4D ．若用10 000 V 的高压输电，输电线的损耗功率仅为总功率的0.05%10．某水电站用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( ) A ．输电线上输送的电流大小为6.0×103 A B ．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻三、填空题11．发电机端电压为220 V ，输送功率110 kW ，若要保证用户至少获得100 kW 电功率，则输电导线电阻不得大于________Ω；若用一个升压变压器升压至5 500 V 后进行输电，则导线电阻不得大于________Ω.四、解答题12．某发电站的输出功率为104kW ，输出电压为4 kV ，通过理想变压器升压后向80 km 远处用户供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2．4×10－8Ω·m ，导线横截面积为1．5×10－4m 2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，升压变压器的输出电压为________，输电线路上的电压损失为________．13．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图4所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线总电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(2)画出此输电线路的示意图；(3)用户得到的电功率．14．某水电站，水流的高度差为h=5m，流量Q=2m3/s，若发电机的总效率为50%，输出电压为250V，输电线路总电阻R=30Ω，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为使用户获得220V 电压，求：（1）该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？（2）能使多少盏“220V 100W”的电灯正常发光？参考答案1．C【解析】AD 、U 1为输出电压，U 2为用户得到的电压，故AD 错误； BC 、输电线的电压损失ΔU =U 1－U 2=IR ，故B 错误，C 正确； 故选C 。
高二物理选修3-2第五章综合检测卷
高二物理选修3-2第五章综合测试卷一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)1..电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是( )A ．交变电流能通过电容器B ．电容器具有通直流、阻交流的作用C ．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用D ．电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小2..下列关于电感线圈的性质分析中，正确的是( )A ．电感线圈对交变电流的阻碍作用是由线圈电阻产生的B ．由于电感线圈的阻碍，所有交变电流都不能够通过线圈C ．电感线圈对频率大的交变电流阻碍作用大D ．电感线圈对周期大的交变电流阻碍作用大3.将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是( )A ．电路中交变电流的频率为0.25 HzB ．通过电阻的电流为 2 AC ．电阻消耗的电功率为2.5 WD ．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V4.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流e ＝2202sin100πt (V)，那么( )A ．该交变电流的频率是100 HzB ．当t ＝0时，线圈平面恰好与中性面垂直C ．当t ＝1200s 时，e 最大 D ．该交变电流电动势的有效值为220 2 V5.如图，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πTt D ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πT t 6.如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b 所示．以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是( )A ．线圈先后两次转速之比为1∶2B ．交流电a 的电压瞬时值u ＝10sin0.4πt VC ．交流电b 的最大值为203VD ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量为零7.如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )A ．1∶2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶68.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V ，60 W ”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )A ．电流表的示数为32220A B ．电源输出功率为1200 WC ．电流表的示数为3220A D ．原线圈两端电压为11 V9.如图所示，当滑动变阻器滑动触头P 逐渐向上移动时，接在理想变压器两端的四个理想电表示数( )A ．V 1不变、V 2不变、A 1变大、A 2变大B ．V 1不变、V 2不变、A 1变小、A 2变小C ．V 1变大、V 2变大、A 1变小、A 2变小D ．V 1变小、V 2变小、A 1变大、A 2变大10.如图所示，一理想变压器由一个初级线圈和两个次级线圈组成．当此变压器工作时，初级、次级线圈的匝数、电流、电压均在图中标出．则下列几组关系式中正确的是( )A.U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3B.I 1I 2＝n 1n 2，I 1I 3＝n 3n 1C ．n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3D.I 1I 2＋I 3＝n 2＋n 3n 1 11.如图所示中A 、B 、C 、D 是四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V 40 W ”，当灯泡所消耗的功率都调到20 W 时，哪种台灯消耗的功率最小( )12.如图所示，在远距离输电过程中，若保持原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是()A．升高U1会减小输电电流I2B．升高U1会增大线路的功率损耗C．升高U1会增大线路的电压损耗D．升高U1会提高电能的利用率二、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(8分)如图所示，变压器原线圈n1＝800匝，副线圈n2＝200匝，灯泡A标有“10 V 2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω，将交变电流u＝100 2 sin(100πt)加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：(1)副线圈两端电压(有效值)；(2)电动机D的电功率．14.(10分)如图所示，在B＝0.5 T的匀强磁场中，有一个n＝100匝的矩形线圈边长L1＝0.1 m，L2＝0.2 m，线圈从图中位置开始绕中心轴OO′以角速度ω＝314 rad/s逆时针方向匀速转动，求：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值和有效值；(2)线圈转过1/4周过程中感应电动势的平均值；(3)线圈转过30°时感应电动势的瞬时值．15.(10分)有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于u＝110 2 V时则导电，低于u ＝110 2 V时不导电，若把这个电子元件接到220 V、50 Hz的正弦式交变电流的两端，则它在1 s内导电多少次？每个周期内的导电时间为多少？16.(12分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8×10－8Ω·m，横截面积为10－5 m2的输电线向4×103 m远处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？。
高二物理选修3-2第五章测试
高二物理选修3－2第五章测试班级________学号________姓名________得分________试卷满分：120分考试时间：100分钟一、本题共9小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。
(每小题4分，共36分)1．关于交变电流的几种说法正确的是( )A．使用交变电流的电气设备上所标的电压电流值是指峰值B．交流电流表和交流电压表测得的值是电路中的瞬时值C．跟交变电流有相同热效应的直流电的值是交流的有效值D．通常照明电路的电压是220伏，指的是峰值2．一根电阻丝接入100V的电路中，在1min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦式电流路中在2min内产生的热量也为Q，则该交流电路中的电压峰值为( )A．141．4V B．100V C．70．7V D．50V3．一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e＝10s in4πt(V)则( ) A．交流的频率是4πHzB．当t＝0时线圈平面跟磁感线平行C．当t＝0.5时，e有最大值D．交流的周期是0.5s4．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin(100πt)(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻。
原、副线圈匝数之比为2∶1。
电流表、电压表均为理想电表。
下列说法正确的是( )A．原线圈中电流表的读数为1 AB．原线圈中的输入功率为2202WC．副线圈中电压表的读数为1102VD．副线圈中输出交流电的周期为50s5．如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在交变电路中，三只灯泡亮度相同。
若将交变电流的频率增大，则( )A．三只灯泡亮度不变B．三只灯泡都将变亮C．a亮度不变，b变亮，c变暗D．a亮度不变，b变暗，c变亮6．如图所示，一个面积为S 、匝数为N 、电阻为R 的矩形线圈，在磁感强度为B 的匀强磁场中绕OO ′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。
线框每秒转数为n 。
人教版高中物理选修3-2第五章综合能力测试.docx
高中物理学习材料第五章综合能力测试本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，时间90分钟第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(2010·北师大附中高二期中)在下列四幅交流电的图象中，能正确反映我国居民生活所用交流电的是( )2．(2011·绵阳中学高二期末)如下图所示为一理想自耦变压器的电路图，L1、L2、L3、L4为四个完全相同的灯泡．在A、B两点间加上交变电压U1时，四个灯泡均能正常发光，若C、D两点间的电压为U2，则U1:U2为( )A．1:1 B．2:1C．3:1 D．4:13．下图是电子技术中常用的电路．a、b是电路的输入端，其中输入的高频电流用“”表示，低频电流用“～”表示，直流电流用“—”表示．关于负载电阻R中通过的电流，有以下说法，其中正确的是( )A．甲图中R通过的是低频电流B．乙图中R通过的是高频电流C．丙图中R通过的是直流电流D．丁图中R通过的是高频电流4．如下图甲所示，R＝10Ω的电阻中有图乙所示的电流通过，则电压表的示数为( )A．22V B．102VC.2032V D．20V5．一理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，如下图所示，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)( )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6．(2011·临沂模拟)电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t的变化情况如图乙所示．则( )A ．通过R 1的电流的有效值是1.2AB ．R 1两端的电压有效值是6VC ．通过R 2的电流的有效值是1.22AD ．R 2两端的电压有效值是62V7．(2011·中山模拟)面积为S 的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如图甲、乙所示的磁场中．甲图中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕OO ′轴做匀速转动；乙图中的磁场的变化规律为B ＝B 0cos 2πTt ，从图示时刻(t ＝0时刻)起计时，则( )A ．两线圈中的磁通量变化规律均为Φ＝B 0S cos 2πTt B ．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C ．两线圈中产生的交变电流的有效值不同D．从此刻起，T/4时间流过线圈截面的电量相同8．(2010·山东)一理想变压器原、副线圈的匝数比为101，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是( )A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加9．如下图所示，两个同学利用图示装置做实验，第一位同学使ab在导轨上匀速运动，第二位同学使ab在导轨上做变速运动，但两位同学对ab杆做的功一样多，第一位同学的方法小灯泡消耗的电能为W1，第二位同学的方法小灯泡消耗的电能为W2，它们相比较( ) A．W1＝W2B．W1>W2C．W1<W2D．不能比较10．如下图所示，两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1:n2＝3:1，则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为( )A．P、P B．9P、4 9 PC.49P、9P D.94P、9P第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)11．一交流电压随时间变化的图象如下图所示，则此交流电的频率是________Hz，若将该电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V；若将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于________A.12．如下图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B＝0.5T，线圈匝数n＝50，每匝线圈面积为0.48m2，转速为150r/min，线圈在匀速转动过程中，从图示位置开始计时．交变感应电动势瞬时值的表达式是________．13．如下图所示为一理想自耦变压器，当它的滑键P向b方向移动时，R和R′保持不变，电压表读数将________，电流表的读数将________；若P的位置不动，滑动片Q向上滑动时，电压表的读数将__________，电流表的读数将________．(填“增大”、“减少”或“不变”，R表示滑动变阻器的总电阻)三、论述·计算题(共4小题，42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)如下图所示，曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图甲为其结构示意图，图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点与ab边平行，它的一端有一半径r0＝1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图乙所示．当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动，设线框由N＝800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S＝20cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度B＝0.010T，自行车车轮的半径R1＝35cm，小齿轮的半径R2＝4.0cm，大齿轮的半径R3＝10.0cm，现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U＝3.2V(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)15．(10分)一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1，原线圈接入U 1＝1410sin100πt V 的交流电，副线圈通过电阻R ＝1Ω的导线对标有“220V,40W ”字样的白炽灯供电，问能供多少盏灯正常工作？16．(2011·嘉定模拟)(10分)某小型实验水电站输出功率是20kW ，输电线路总电阻是6Ω.(1)若采用380V 输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5000V 高压输电，用户端利用n 1:n 2＝22:1的变压器降压，求用户得到的电压．17．(12分)(2011·河南大学附中高二期末)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 ＝0.05m 2，线圈转动的频率为50Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B ＝2πT.如果用此发电机带动两个标有“220V 11kW ”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？详解答案1答案：C解析：我国日常生活所用交流电的峰值为311伏，周期为0.02s所以C 项正确．2答案：D 解析：四灯正常发光，电流相等，设为I ，则I 1＝I ，I 2＝3I .n 1n 2＝I 2I 1＝31，即U ′1U ′2＝31 而U 2＝U ′2，U 1＝U ′1＋IR ＝U ′1＋U 2＝4U 2 ∴U 1U 2＝41，故D 选项正确． 3答案：AC解析：甲图中，电容器隔直流，R 通过低频电流；乙图中，电容器可以和高频交流电形成通路；丙图中，电容器C 很大，容抗较小，可以通过低频电流，则R 中通过直流电流；丁图中，电感器L 很大，f 越高，感抗越大，阻碍高频电流通过，R 中通过低频电流，故选项A 、C 正确．4答案：D解析：电压表的示数为有效值，先根据图象乙求出R 中电流的有效值．取一个周期为0.2s ，分为两段，Q 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫422R ×0.1＝0.8R ，Q 2＝0，Q ＝I 2R ×0.2＝0.8R ，有效值为I ＝2A ，所以U ＝IR ＝2×10V ＝20V.5答案：C解析：理想变压器输入电压不变，则输出电压不变，故电压表V 1，V 2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I 2减小，由于变压比不变．故原线圈中的电流也将减小；输出功率P 出＝U 2I 2减小，P 入＝P 出，因而输入功率也将减小．6答案：B解析：通过R 1和R 2的电流的有效值都是0.6A ，故A 、C 错，R 2两端的电压有效值是12V ，故D 错，R 1两端的电压有效值是6V ，故B正确. 7答案：AD解析：由于线圈在磁场中以周期T 绕OO ′轴做匀速转动，所以其角速度为2πT，在面积相同的情况下，两者的磁通量变化规律均为Φ＝B 0S cos 2πTt ，那么二者实际产生的交变电流是相同的，因此感应电动势达到最大值的时刻、交变电流的有效值、T /4时间内流过线圈截面的电量都是相同的．8答案：AD解析：副线圈输出电压的频率等于输入电压的频率f ＝1T＝50Hz ，故选项A 正确；原线圈输入电压的有效值，u 1＝3102V ＝220V ，由u 1u 2＝n 1n 2知，U 2＝22V ，故选项B 错误；原、副线圈的电流比I 1I 2＝n 2n 1＝110，故选项C 错误；变压器的输出功率P ＝U 22R ＋R P，P 向右移动时，R P 减小，所以P 变大，故选项D 正确．9答案：B解析：匀速运动时，产生的感应电动势是稳定的，感应电流也是恒定的，因此在线圈上不会产生感抗，所以通过小灯泡的电流大，消耗的电能多；当ab 变速运动，产生的感应电动势是变化的，感应电流也是变化的，在线圈上产生感抗，使通过小灯泡的电流减小，因此消耗的电能少．10答案：B解析：图(a )中L 2的功率为P ，则L 2上电压为U 2＝PR ，原线圈中电压U 1＝3U 2＝3PR ，L 1两端电压与U 1相等，则L 1所消耗功率P L 1＝U 21R ＝9PR R＝9P ，图(b )中L 2、L 3功率相同，变压器的输出功率为2P ，原线圈电压U ′1＝3U 2＝3PR ，原线圈中电流I ′1＝2P U ′1，灯L 1上消耗功率为P ′L 1＝I ′21R ＝4P 29PR R ＝49P ，故B 正确．11答案：50 200 0.14解析：由图知T ＝0.02s ，U m ＝200V 而f ＝1T∴f ＝50Hz ，电容器耐压值应不小于200V ，I ＝U m 2·1R ＝10021000A ＝0.14A.∵保险丝熔断电流指有效值∴电路中保险丝熔断电流不能低于0.14A. 12答案：e ＝188sin(5πt )V 解析：当线圈平面经过中性面时开始计时，则线圈在时间t 内转过的角度为ωt ，于是瞬时感应电动势e ＝E m sin ωt .其中E m ＝nBS ω＝50×0.5×0.48×5πV ≈188V ， 所以e ＝188sin(5πt )V.13答案：减小 减小 不变 增大解析：电源的电压设为U 1，电压表的读数是副线圈两端电压，设为U 2，那么U 2＝n 2n 1U 1.当P 向b 移动时，n 1变大，n 2不变，所以U 2变小即电压表示数将变小，如果R 和R ′不变，则副线圈中的电流将变小，原线圈中的电流将变小，即安培表的读数将变小．当P 的位置不变时副线圈两端电压不变，故电压表的示数不变，滑动变阻器的触头向上滑动时，总电阻减小，副线圈中的电流增大，原线圈中的电流增大，即安培表的示数将增大．14答案：ω3＝3.2rad/s解析：设摩擦小轮的角速度为ω，发电机输出电压为： U ＝U m2＝NBS ω2①设自行车车轮的角速度为ω1，小齿轮和大齿轮的角速度分别为ω2和ω3则有：ωr 0＝ω1R 1 ② ω1＝ω2 ③ ω3R 3＝ω2R 2 ④解①②③④联立方程组可得：ω3＝2r 0R 2UNBSR 1R 3代入数据可得：ω3＝3.2rad ·s －1 15答案：165盏解析：原线圈电压有效值：U 1＝U 1m 2＝14102V ＝1000V ，副线圈电压有效值：U 2＝n 2n 1U 1＝14×1000V ＝250V ，每盏灯额定电流：I 0＝P U ＝40220A ＝211A ，由U 2＝220V ＋I 2R ＝220V ＋NI 0R ，得N ＝U 2－220V I 0R ＝250－220211×1盏＝165盏．16答案：(1)16.62kW (2)226.18V 解析：(1)输电线上的电流强度为I ＝P U ＝20×103380A ＝52.63A输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝52.632×6W ≈16620W ＝16.62kW(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I ′＝P U ′＝20×1035000A ＝4A用户端在变压器降压前获得的电压U 1＝U ′－I ′R ＝(5000－4×6)V ＝4976V根据U 1U 2＝n 1n 2，用户得到的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝122×4976V ＝226.18V17答案：(1)1100V (2)5:1 (3)20A 解析：(1)根据E m ＝NBS ω＝11002V 得输出电压的有效值为U 1＝E m2＝1100V(2)根据U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝51(3)根据P 入＝P 出＝2.2×104W 再根据P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20A。
2019-2020学年人教版物理选修3-2课后巩固提升训练：第五章测评
第五章测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共48分。
其中第1~5题为单选题;第6~10题为多选题,全部选对得5分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)1.某小型发电机产生的交流电动势为e=50sin(100πt) V。
对此电动势,下列表述正确的有()A.最大值是50√2VB.频率是100 Hz25 V D.周期是0.02 s解析从中性面开始计时,交流电动势的表达式为e=E m sinωt,因e=50sin(100πt)V,所以最大值E m=50V,A错误;由ω=2πf=100πrad/s得f=50Hz,B错误;有效值E=m√2=25√2V,C错误;T=1f=0.02s,D正确。
答案D2.如图所示,在远距离输电过程中,若保持升压变压器原线圈的输入功率不变,下列说法正确的是()A.升高U1会增大输电电流I2B.升高U1会增大线路的功率损耗C.升高U1会增大线路的电压损耗D.升高U1会提高电能的利用率解析升高输电电压U1,由于输入功率不变,则I1将减小,又因为I2=n1n2I1,所以I2将减小,故A错误;线路功率损耗P损=I22R,因此功率损耗在减小,电压损失减小,故B、C错误;因线路损耗功率减小,因此利用率将升高,故D正确。
答案D3.(2018全国Ⅲ,16)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q 正。
该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。
则Q方∶Q正等于()A.1∶√2B.√2∶12 D.2∶1解析对于方波交流电源,电压的有效值和最大值相等,即u方=u0,在周期T内产生的热量为Q方=u02R ·T,对于正弦交流电源,电压的有效值u正=02,在周期T内产生的热量为Q正=(02)2R·T,整理可得Q方∶Q正=2∶1,选项D正确。
答案D4.(2018天津,4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。
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西城区高二物理选修3－2第五章测试
班级________学号________姓名________得分________
试卷满分：120分考试时间：100分钟
一、本题共9小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。
(每小题4分，共36
分)
1．关于交变电流的几种说法正确的是( )
A．使用交变电流的电气设备上所标的电压电流值是指峰值
B．交流电流表和交流电压表测得的值是电路中的瞬时值
C．跟交变电流有相同热效应的直流电的值是交流的有效值
D．通常照明电路的电压是220伏，指的是峰值
2．一根电阻丝接入100V的电路中，在1min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦式电流路中在2min内产生的热量也为Q，则该交流电路中的电压峰值为( )
A．141．4V B．100V C．70．7V D．50V
3．一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e＝10s in4πt(V)则( ) A．交流的频率是4πHz
B．当t＝0时线圈平面跟磁感线平行
C．当t＝0.5时，e有最大值
D．交流的周期是0.5s
4．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin(100πt)(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻。
原、副线圈匝数之比为2∶1。
电流表、电压表均为理想电表。
下列说法正确的是( )
A．原线圈中电流表的读数为1 A
B．原线圈中的输入功率为2202W
C．副线圈中电压表的读数为1102V
D．副线圈中输出交流电的周期为50s
5．如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在交变电路中，三只灯泡亮度相同。
若将交变电流的频率增大，则( )
A．三只灯泡亮度不变
B．三只灯泡都将变亮
C．a亮度不变，b变亮，c变暗
D．a亮度不变，b变暗，c变亮
6．如图所示，一个面积为S、匝数为N、电阻为R的矩形线圈，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。
线框每秒转数为n。
当线框转到如图所示的位置开始计时。
则( )
A ．感应电动势最大值为2πnBS
B ．感应电流的有效值为
R
nNBS
π2 C ．感应电动势的瞬时值表达式为2πnNBScos(2πnt) D ．感应电流的瞬时值表达式为
R
nNBS
π2sin(2πnt) 7．一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5。
原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则( )
A ．流过电阻的电流是20A
B ．与电阻并联的电压表的示数约为141.4V
C ．经过1分钟电阻发出的热量是6×103J
D ．变压器的输入功率是1×103W
8．关于理想变压器，下面各说法中正确的是( ) A ．它的输出功率小于它的输入功率 B ．它的输出功率可以大于它的输入功率 C ．原副线圈两端的电压与它们的匝数成正比 D ．原副线圈的电流与它们的匝数成正比
9．我国使用的正弦交流电的频率为50Hz ，则它的( ) A ．周期为0.02s ，电流方向每秒改变50次 B ．周期是0.02s ，电流方向每秒改变100次 C ．周期是0.01s ，电流方向每秒改变50次 D ．周期是0.01s ，电流方向每秒改变100次
二、本题共4小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题意的。
(每小题4分，共
16分)
10．某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻
为R 。
则下列说法正确的是( )
A ．输电线上的电流R U I =
B ．输电线上的电流U
p
I 0=
C ．输电线上损失的功率R U p P 2
0)(
= D ．输电线上损失的功率R
U p 2
=
11．一单匝线圈面积为S ，在磁感强度为B 的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，其感应电动势e ＝
E m sin ωt ，则下面判断正确的是( ) A ．E m ＝B S ω
B ．ωt 是线圈平面和中性面之间的夹角
C ．E m ＝nB S ω
D ．ωt 是线圈平面和磁场之间的夹角
12．采用变压器给负载供电，哪些办法可以减少变压器的输入功率( )
A ．减少原线圈的匝数，其他条件不变
B ．增加原线圈的匝数，其他条件不变
C ．减小负载R 的阻值，其他条件不变
D ．增加负载R 的阻值，其他条件不变
13．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )
A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
B ．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大
C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
D ．输电线路上损失的功率跟输电线的电流成正比 三、填空题(每小题4分，共12分) 14．如果把一个电容器接在日用照明220伏电压电路中，要保证它不被击穿，它的耐压值至少为______。
15．一台理想变压器原线圈加220V 交流电压，在副线圈的两端电压是12V ，现将副线圈增添24匝后，
副线圈的电压升至16V ，则原线圈的匝数为______，副线圈原来的匝数为______。
16．一闭合线圈在匀强磁场中做匀速转动，线圈转速为240r /min ，当线圈平面转动至与磁场平行时，
线圈的电动势为2.0V 。
设线圈从垂直磁场瞬时开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式______，
电动势在______
48
1
s 末的瞬时值为______V 。
四、论述、计算题(共36分)
解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。
有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
17．某小型实验水电站输出功率是20kW ，输电线路总电阻是6Ω。
(1)若采用380V 输电，求输电线路损耗的功率。
(2)若改用5000V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压。
18．如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定
轴OO ′匀速转动，转动周期为6.28×10－
2s ，线圈的匝数n ＝100、电阻r ＝10Ω，面积S ＝0.1m 2。
线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R ＝90 Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表。
磁场的磁感应强度为0.2 T 。
(π取3.14)求： (1)交流发电机产生的电动势的最大值； (2)电路中交流电压表的示数。
(3)线圈转动1分钟电阻R 上产生的热。
19．如图，垂直纸面向里匀强磁场的磁感应强度为B ，ab 导体长为L ，电阻为r ，当它在导轨上以速度v 向右滑动时，不计导轨的电阻，求：a 、b 两端的电势差。
20．交流发电机的输出电功率为100kW，输出电压为250V，欲向远处输电，若输电线的电阻为8．0 ，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5％，并向用户输送220V的电压，求输电所
需的升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比应该分别为多少?
参考答案
第五章测试
一、单项选择题
1．C 2．B 3．D 4．A 5．D 6．C 7．D 8．C 9．B 二、多项选择题
10．BC 11．AB 12．BD 13．AC 三、填空题
14．311V 15．1320，72 16．2sin8πt ；1 四、计算题
17．16.6KW ，226.2V
18．(1)E m ＝200V (2)U ＝902V (3)Q ＝1.08×104J 19．BLV E R R r R R R R E IR U ab =+++==)
()
(212121 20．1∶16；190∶11。