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2019-2020年高中物理 第5章 交變電流 章末綜合檢測(cè) 新人教版選修3-2 一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分) 1．根據(jù)交變電流瞬時(shí)表達(dá)式i＝5sin500t(A)可知，從開(kāi)始計(jì)時(shí)起，第一次出現(xiàn)電流峰值所需要的時(shí)間是(　　) A．2 ms　　　　　　　 B．1 ms C．6.28 ms D．3.14 ms 解析：選D.法一：由已知條件有＝ω＝500 rad/s，則T＝2π/500.從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，第一次出現(xiàn)電流峰值需Δt＝T/4＝2π/500 s＝ s＝3.1410－3s. 法二：由交流電瞬時(shí)值表達(dá)式，令i為最大值時(shí)有sin(ωt)＝1，即(500t)＝π/2，則 t＝π/1000＝3.1410－3(s)．選D. 2．(xx年海淀高二檢測(cè))邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形閉合線圈共n匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω繞垂直于磁感線并在線圈平面內(nèi)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，要使線圈中的感應(yīng)電流增大1倍，下列措施可采用的是(　　) A．只將角速度ω增大1倍 B．只將線圈邊長(zhǎng)L增大至2L C．只將線圈匝數(shù)增加至2n D．只將磁感應(yīng)強(qiáng)度增至2B 解析：選ABD.由公式I＝＝＝可推得A、D正確．邊長(zhǎng)為2L時(shí)，S′＝4S，R′＝2R，故B正確，若匝數(shù)n′＝2n，則R′＝2R，I不變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤． 3．一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝220sin100πt V，則(　　) A．交流電的頻率是100π Hz B．t＝0時(shí)，線圈位于中性面 C．交流電的周期是0.02 s D．t＝0.05 s時(shí)，e有最大值 解析：選BC.由瞬時(shí)值表達(dá)式可知：角速度ω＝100π rad/s.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是按正弦規(guī)律變化的，所以t＝0時(shí)，線圈平面位于中性面． 因ω＝2πf，所以f＝＝ Hz＝50 Hz 由T＝得T＝ s＝0.02 s 當(dāng)t＝0.05 s時(shí)，e＝220sin5π V＝0，故B、C選項(xiàng)正確． 4.如圖5－3所示，變頻交變電源的頻率可在20 Hz到20 kHz之間調(diào)節(jié)，在某一頻率時(shí)，A1、A2兩只燈泡的熾熱程度相同．則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖5－3 A．如果將頻率增大，A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強(qiáng) B．如果將頻率增大，A1熾熱程度加強(qiáng)、A2熾熱程度減弱 C．如果將頻率減小，A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強(qiáng) D．如果將頻率減小，A1熾熱程度加強(qiáng)、A2熾熱程度減弱 解析：選BC.某一頻率時(shí)，兩只燈泡熾熱程度相同，應(yīng)有兩燈泡消耗的功率相同，頻率增大時(shí)，感抗增大，而容抗減小，故通過(guò)A1的電流增大，通過(guò)A2的電流減小，故B項(xiàng)正確；同理可得C項(xiàng)正確，故選B、C. 5．發(fā)電機(jī)的路端電壓為U，經(jīng)電阻為r的輸電線向遠(yuǎn)處的用戶(hù)供電，發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，則(　　) A．輸電線上的電流為 B．輸電線上的功率損失為 C．用戶(hù)得到的功率為P－()2r D．用戶(hù)得到的電壓為 解析： 選AC.由題知，其供電原理如圖所示，由P＝UI得輸電線上的電流為，A正確；輸電線上的功率損失為ΔP＝I2r＝()2r，B錯(cuò)誤；用戶(hù)得到的功率為P－()2r，C正確；用戶(hù)得到的電壓為U－ΔU＝U－Ir＝U－()r，D錯(cuò)誤． 6.有一交變電流如圖5－4所示，則由此圖象可知(　　) 圖5－4 A．它的周期是0.8 s B．它的峰值是4 A C．它的有效值是2 A D．它的頻率是0.8 Hz 解析：選AB.由圖象可讀得其T＝0.8 s，f＝＝1.25 Hz，故A對(duì)，D錯(cuò)；又由圖象讀得Im＝4 A，故B對(duì)；因?yàn)殡娏鳛榉钦沂浇涣麟姡视行е礗 ≠ ＝2 A，C錯(cuò)． 7．(xx年高考山東卷)一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖5－5甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖5－5 A．副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz B．副線圈輸出電壓的有效值為31 V C．P向右移動(dòng)時(shí)，原、副線圈的電流比減小 D．P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率增加 解析：選AD.副線圈輸出電壓的頻率等于輸入電壓的頻率f＝＝50 Hz，故選項(xiàng)A正確；原線圈輸入電壓的有效值U1＝V＝220 V，由＝知，U2＝22 V，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；原、副線圈的電流比＝＝，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；變壓器的輸出功率P＝，P向右移動(dòng)時(shí)，RP減小，所以P變大，故選項(xiàng)D正確． 8.如圖5－6所示的電路圖中，變壓器是理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝600匝，裝有0.5 A的保險(xiǎn)絲，副線圈的匝數(shù)n2＝120匝．要使整個(gè)電路正常工作，當(dāng)原線圈接在180 V的交流電源上時(shí)，則副線圈(　　) 圖5－6 A．可接耐壓值為36 V的電容器 B．可接“36 V　40 W”的安全燈兩盞 C．可接電阻為14 Ω的電烙鐵 D．可串聯(lián)量程為3 A的電流表測(cè)量其電路的總電流 答案：B 9．有兩個(gè)輸出電壓相同的交流電源，第一個(gè)電源外接一個(gè)電阻R1，第二個(gè)電源外接一個(gè)變壓器，變壓器的初級(jí)線圈匝數(shù)為n1，次級(jí)線圈的匝數(shù)為n2，變壓器的負(fù)載為一個(gè)電阻R2，測(cè)得兩個(gè)電源的輸出功率相等．則此兩電阻大小之比R1∶R2為(　　) A．n1∶n2 B．n∶n C．n2∶n1 D．n∶n 答案：B 10．如圖5－7所示，在遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中，若保持原線圈的輸入功率不變，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖5－7 A．升高U1會(huì)減小輸電電流I2 B．升高U1會(huì)增大線路的功率損耗 C．升高U1會(huì)增大線路的電壓損耗 D．升高U1會(huì)提高電能的利用率 解析：選AD.提高輸電電壓U1，由于輸入功率不變，則I1將減小，又因?yàn)镮2＝I1，所以I2將減小，故A對(duì)，線路功率損耗P損＝IR，因此功率損耗在減小，電壓損失減小，故B、C錯(cuò)誤，因線路損耗功率減小，因此利用率將升高． 11．如圖5－8所示中A、B、C、D是四種亮度可調(diào)的臺(tái)燈的電路示意圖，它們所用的白熾燈泡相同，且都是“220 V　40 W”，當(dāng)燈泡所消耗的功率都調(diào)到20 W時(shí)，哪種臺(tái)燈消耗的功率最小(　　) 圖5－8 解析：選C.利用變阻器調(diào)節(jié)到20 W時(shí)，除電燈消耗電能外，變阻器由于熱效應(yīng)也要消耗一部分電能，使臺(tái)燈消耗的功率大于20 W，利用變壓器調(diào)節(jié)時(shí)，變壓器的輸入功率等于輸出功率，本身不消耗電能，所以C中臺(tái)燈消耗的功率最?。? 12．如圖5－9所示，理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，原線圈接正弦式交流電，副線圈接電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R，當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一質(zhì)量為m的重物以速度v勻速上升，若電動(dòng)機(jī)因摩擦造成的能量損失不計(jì)，則圖中電壓表的讀數(shù)為(　　) 圖5－9 A．4IR＋ B. C．4IR D.IR＋ 解析：選A.根據(jù)電流與匝數(shù)的關(guān)系知變壓器的輸出電流為2I，電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為P2＝mgv＋4IR，又變壓器的輸入功率P1＝UI＝P2＝mgv＋4I2R，則U＝＋4IR故A項(xiàng)正確． 二、計(jì)算題(本題共4小題，共40分．解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位) 13．(8分)一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)n＝100.穿過(guò)每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖5－10甲所示．發(fā)電機(jī)內(nèi)阻r＝5.0 Ω，外電路電阻R＝95 Ω.已知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Emax＝nωΦmax，其中Φmax為穿過(guò)每匝線圈磁通量的最大值．求串聯(lián)在外電路中的交流電流表(內(nèi)阻不計(jì))的讀數(shù)． 圖5－10 解析：從Φ－t圖線看出 Φmax＝1.010－2Wb，T＝3.1410－2s.(1分) 已知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Emax＝nωΦmax，又ω＝.(1分) 故電路中電流最大值 Imax＝＝ ＝A＝2 A(4分) 交流電流表讀數(shù)是交變電流的有效值，即 I＝＝1.4 A．(2分) 答案：1.4 A 14．(8分)有一個(gè)電子元件，當(dāng)它兩端的電壓的瞬時(shí)值高于u＝110 V時(shí)則導(dǎo)電，低于u＝110 V時(shí)不導(dǎo)電，若把這個(gè)電子元件接到220 V,50 Hz的正弦式交變電流的兩端，則它在1 s內(nèi)導(dǎo)電多少次？每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)電時(shí)間為多少？ 解析：由題意知，加在電子元件兩端電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖所示， 表達(dá)式為 u＝220sinωt V．(2分) 其中ω＝2πf，f＝50 Hz，T＝＝0.02 s，得 u＝220sin100πt V．(2分) 把u′＝110 V代入上述表達(dá)式得到 t1＝ s，t2＝ s(1分) 所以每個(gè)周期內(nèi)的通電時(shí)間為 Δt＝2(t2－t1)＝ s＝ s．(2分) 由所畫(huà)的u－t圖象知，一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電兩次，所以1 s內(nèi)導(dǎo)電的次數(shù)為n＝2＝100.(1分) 答案：100　 s 15．(12分)如圖5－11所示，變壓器原線圈輸入電壓為220 V，副線圈輸出電壓為36 V，兩只燈泡的額定電壓均為36 V，L1額定功率為12 W，L2額定功率為6 W．試求： 圖5－11 (1)該變壓器的原副線圈匝數(shù)比． (2)兩燈均工作時(shí)原線圈的電流以及只有L1工作時(shí)原線圈中的電流． 解析：(1)由變壓比公式得 ＝(2分) ＝＝.(2分) (2)兩燈均工作時(shí)，由能量守恒得 P1＋P2＝U1I1(2分) I1＝＝A ＝0.082 A(2分) 只有L1燈工作時(shí)，由能量守恒得 P1＝U1I′1(2分) 解得I′1＝＝ A＝0.055 A．(2分) 答案：(1)55∶9　(2)0.082 A　0.055 A 16．(12分)某村在較遠(yuǎn)的地方建立了一座小型水電站，發(fā)電機(jī)的輸出功率為100 kW，輸出電壓為500 V，輸電導(dǎo)線的總電阻為10 Ω，導(dǎo)線上損耗的電功率為4 kW，該村的用電電壓是220 V. 圖5－12 (1)輸電電路如圖5－12所示，求升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比； (2)如果該村某工廠用電功率為60 kW，則該村還可以裝“220 V　40 W”的電燈多少盞？ 解析：(1)因?yàn)镻損＝IR線(1分) 所以I2＝＝A＝20 A(2分) I1＝＝A＝200 A(1分) 則＝＝＝(1分) U3＝U2－I2R線＝(50010－2010)V＝4800 V(1分) 則＝＝＝.(1分) (2)設(shè)還可裝燈n盞，據(jù)功率相等有P3＝P4(2分) 其中P4＝(n40＋60103)W(1分) P3＝(100－4)kW＝96 kW(1分) 所以n＝900.(1分) 答案：(1)1∶10　240∶11　(2)900盞