2019年高中物理 第五章 交变电流单元质量评估(含解析)新人教版选修3-2.doc
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2019年高中物理 第五章 交变电流单元质量评估(含解析)新人教版选修3-2一、选择题(本大题共10小题,每小题6分,共60分。每小题至少一个答案正确)1.下列四幅图是交流电的图像,其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是()2.(多选)矩形线框在匀强磁场内匀速转动的过程中,线框输出的交流电电压随时间变化的图像如图所示,下列说法中正确的是()A.交流电电压的有效值为36VB.交流电电压的最大值为36V,频率为0.25HzC.2s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量最大D.1s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量变化最快3.如图所示,处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻,线圈平面与纸面重合,线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定abcda方向的感应电流为正方向,则能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是()4.(多选)(xx武汉高二检测)图甲、图乙分别为两种电压的波形,其中图甲所示的电压按正弦规律变化,图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法正确的是()A.图甲、图乙均表示交流电B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin100t(V)C.图乙所示电压的有效值为20VD.图乙所示电压的有效值为10V5.如图所示,线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小,此电路的重要作用是()A.阻高频通低频,输出低频和直流B.阻低频通高频,输出高频电流C.阻交流通直流,输出直流D.阻直流通交流,输出交流6.(xx烟台高二检测)如图所示,一理想变压器原线圈的匝数n1=1 100匝,副线圈的匝数n2=220匝,交流电源的电压u=220sin(100t)V,R为负载电阻,电压表、电流表均为理想电表,则下列说法中正确的是()A.交流电的频率为100HzB.电压表的示数为44VC.电流表A1的示数大于电流表A2的示数D.变压器的输入功率大于输出功率7.(xx四川高考)用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110V,通过负载的电流图像如图所示,则()A.变压器输入功率约为3.9WB.输出电压的最大值是110VC.变压器原、副线圈匝数比是12D.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100t+)A8.(多选)(xx深圳高二检测)如图所示,有一矩形线圈的面积为S,匝数为N,绕OO轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动。滑动触头P上下移动时可改变输出电压,副线圈接有定值电阻R,从图示位置开始计时,下列判断正确的是()A.电流表测得的是电流最大值B.感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSsintC.P向上移动时,电流表示数变大D.P向上移动时,电流表示数变小9.(xx景洪高二检测)两个完全相同的电热器,分别通有如图所示的交变电流,则它们的功率之比为()A.41B.1C.21D.110.如图所示,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3、R4均为定值电阻,开关S是断开的。V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现闭合S,如果保持U1数值不变,下列推断中正确的是()A.U2变小、I3变小B.U2不变、I2变大C.I1不变、I2变大 D.I1变大、I3变大二、计算题(本大题共4小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(8分)如图所示,把电压最大值为100V的交流电和电压为100V的直流电,分别加在两个完全相同的灯泡上,若后者灯泡正常发光,则前者的灯泡能否正常发光?若不能正常发光,其功率为后者功率的多少倍?12.(10分)(xx福州高二检测)图甲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,线圈的匝数n=100,电阻r=10,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90,与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。求:(1)从1.5710-2s到4.7110-2s内通过电阻R上的电量q。(2)电路中交流电压表的示数。13.(10分)(xx徐州高二检测)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数n1n2=31,原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6V、6W”的相同灯泡。输入端交变电压u的图像如图乙所示。(1)求图甲中电压表的读数。(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数。(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻R应调到的电阻值。14.(12分)某小型实验水电站输出功率是20kW,输电线路总电阻是6。(1)若采用380V输电,求输电线路损耗的功率。(2)若改用5 000V高压输电,用户端利用n1n2=221的变压器降压,求用户得到的电压。答案解析1.【解析】选C。我国居民日常生活所用的是正弦式交流电,其电压的有效值是220V,最大值约为311V,周期为0.02s,所以只有C正确。2.【解析】选B、C。由图像可知,交流电电压的最大值为36V,有效值为36V,周期T=4s,则f=0.25Hz,故A错误,B正确;1 s末交流电电压达到最大值,线框平面应与磁场平行,故D错误;2 s末交流电电压为零,线框平面与磁场垂直,磁通量最大,故C正确。3.【解析】选C。根据右手定则或楞次定律可以判断,t=0时刻线圈的cd边离开纸面向外运动而切割磁感线,产生的感应电流I为正向,此时线圈磁通量为零,但是cd边切割磁感线的速度最大,磁通量的变化率最大,所以感应电流最大,故选C。4.【解析】选A、B、D。根据交变电流的定义,图甲、图乙均表示交流电,图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin100t(V),选项A、B正确;根据有效值的定义得:=T,解得图乙所示电压的有效值U=10V,选项D正确,C错误。5.【解析】选A。电容可以通交流阻直流,电感可以通低频阻高频,故A正确,B、C、D错误。6.【解析】选B。由交流电源的电压u=220sin(100t)V,可得交流电的频率为50Hz,选项A错误。变压器输入电压为220V,由变压公式,变压器输出电压为44V,电压表的示数为44V,选项B正确。根据变压器电流关系,电流表A1的示数小于电流表A2的示数,选项C错误。根据理想变压器功率关系,变压器的输入功率等于输出功率,选项D错误。【变式备选】(多选)如图,理想变压器原、副线圈匝数之比为41。原线圈接入一电压为u=U0sint的交流电源,副线圈接一个R=27.5的负载电阻。若U0=220V,=100rad/s,则下述结论正确的是()A.副线圈中电压表的读数为55VB.副线圈中输出交流电的周期为sC.原线圈中电流表的读数为0.5AD.原线圈中的输入功率为110W【解析】选A、C。原线圈电压有效值U1=220V,由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2=55V,A对;电阻R中的电流为2A,由原、副线圈电流比等于匝数的反比,可得电流表示数为0.5A,C对;输入功率为P=2200.5W=110W,D错;周期T=0.02s,B错。7.【解题指南】解答本题时应注意理解以下三点:(1)理想变压器的最大值和有效值;(2)理想变压器的基本规律:电压关系:=,功率关系:P入=P出;(3)根据初相位、最大值和周期,正确书写对应的函数关系式。【解析】选A。根据图像可知:负载电流的最大值Im=0.05A,周期T=0.02s,则=rad/s=100rad/s,所以负载电流的函数表达式i=0.05sin100tA,故选项D错误;负载电流的有效值I=A=0.035 36 A,则理想变压器的输入功率P入=P出=1100.03536W3.9W,故选项A正确;输出电压的有效值为110V,最大值为110V,故选项B错误;变压器原、副线圈匝数比=,故选项C错误。8.【解析】选B、D。在交流电路中,电流表测得的是有效值,A错误;从矩形线圈在中性面处开始计时,故感应电动势的瞬时值表达式为e=Emaxsint,又Emax=NBS,B正确;对变压器有=,P向上移动,n2变小,故U2变小,由I=得I变小,C错误、D正确。9.【解析】选C。甲图中交变电流有效值为Im,乙图中交变电流有效值为Im,根据P=I2R,功率之比为21,C正确。10.【解题指南】本题实际上是变压器与远距离输电的结合,对于变压器,输入电压和输出电压不受用电器的影响,但是用电器的变化会影响电流的大小,从而影响电压损失。【解析】选A。因为变压器的匝数与U1不变,所以变压器的输出电压不变。当S闭合时,因为负载增大,故原、副线圈中的电流I1、I2都变大,R1两端的电压增大,故R2、R3两端的电压将减小,I3变小,A正确。11.【解析】后者能使灯泡正常发光,说明灯泡的额定电压为100V,前者电压最大值为100V,其有效值小于100V,不能使灯泡正常发光。 (3分)交流电压的有效值为U=V=50V,由P= (2分)知前者的功率P1= (1分)后者的功率P2= (1分)P1=P2 (1分)答案:不能倍12.【解析】(1)由法拉第电磁感应定律可知,平均电动势=n=n (1分)平均电流= (1分)流过R的电量q=t (1分)联立各式得:q=n=n=100C=0.04C (1分)(2)线圈转动的角速度=100rad/s (1分)感应电动势最大值Em=nBS (1分)由图乙可知m=BS=210-2Wb (1分)回路中的电流的有效值I= (1分)电压表示数U=IR (1分)联立各式得:I=AU=90V=127V (1分)答案:(1)0.04C(2)127V13.【解析】(1)根据图像可得原线圈电压的最大值U1m=27V (1分)其有效值为U1=27V (1分)根据n1n2=U1U2 (1分)代入数据后可得U2=9V (1分)此即为电压表的读数。(2)设原线圈中通过的电流为I1,副线圈中通过的电流为I2为使副线圈接入的灯泡最多,则I1取允许通过的最大电流的有效值3A根据U1I1=U2I2 (1分)代入数据后可得I2=9A (1分)正常发光时每个灯泡中电流为I灯=1A (1分)所以允许接入的灯泡个数为n=9盏。 (1分)(3)电阻两端电压为UR=U2-U灯=3V (1分)电阻阻值为R= (1分)答案:(1)9V(2)9盏(3)14.【解析】(1)输电线上的电流强度为I=A=52.63A (2分)输电线路损耗的功率为P损=I2R=52.6326W16 620W=16.62kW (3分)(2)改用高压输电后,输电线上的电流强度变为I=A=4A (3分)用户端在变压器降压前获得的电压U1=U-IR=(5 000-46)V=4 976V根据=得用户得到的电压为U2=U1=4 976V=226.18V (4分)答案:(1)16.62kW(2)226.18V【总结提升】远距离输电的处理思路(1)根据具体问题画出输电线路示意图;(2)研究三个回路,分析其中的已知量、可求量、待求量;(3)研究两个变压器,分析其中的已知量、可求量、待求量;(4)确定求解思路,根据回路及变压器上的电压、电流、功率关系列式求解。- 配套讲稿:
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