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章末检测一、选择题1.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是()A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C.t2、t4时刻线圈中磁通量最大D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小答案C磁通量为零,线圈平面在与中性面垂直的位置,磁通量变化率最大,电动势最大;磁通量最大,线圈平面在中性面上,磁通量变化率为零,经过此位置,电流方向要改变。2.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示,由图可知()A.该交流电的电压的有效值为100VB.该交流电的频率为25HzC.该交流电压瞬时值的表达式为u=100sin25tVD.若将该交流电压加在阻值为100的电阻两端,则该电阻消耗的功率为100W答案B由图像可知该交变电流的电压有效值u=1002V=502V,周期为410-2s,所以频率为25Hz,A错误,B正确;由=2T=50rad/s,得该交流电压瞬时值表达式为u=100sin50t(V),故选项C错误;该交流电加在阻值为100的电阻两端,该电阻消耗的功率P=U2R=50W,故选项D错误。3.我国的市电标准为“220V50Hz”,它是由发电站的发电机发出,通过分级升压和降压变压器变换电压,跨越较远距离输送到用户所在地的。下列说法正确的是()A.220V指的是交流电压的峰值B.发电机转子的转速为3000r/minC.变压器可以变换交流电的电压、功率和频率D.采用远距离高压输电可减小输电线的电阻及输电线上的电流答案B220V是有效值,不是峰值,故选项A错误;标准市电的频率为50Hz,则转子的转速n=50r/s=3000r/min,故选项B正确;变压器可以改变电压但不能改变功率和频率,故选项C错误;由P=UI可知,增大电压可以减小电流,从而减小导线上的功率损耗,但不能减小电阻,故选项D错误。4.一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为()A.210-5AB.610-5AC.2210-5AD.32210-5A答案B由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得03s内产生的感应电动势E=BtS,产生的感应电流I1=ER=BStR=210-5A,35s内产生的感应电流I2=310-5A,且与03s内方向相反,于是可作出i随时间t变化的图像如图所示。由有效值的定义得I12Rt1+I22Rt2=I2Rt,代入数据可得I=610-5A,故B选项正确。5.(多选)如图所示,一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动。沿着OO从上向下观察,线圈沿逆时针方向转动。已知线圈匝数为n,总电阻为r,ab边长为l1,ad边长为l2,线圈转动的角速度为,外电阻阻值为R,匀强磁场的磁感应强度为B,则下列判断正确的是()A.在图示位置ab边所受的安培力为F=n2B2l12l2R+rB.线圈从图示位置转过90的过程中,流过电阻R的电荷量为q=nBl1l2R+rC.在图示位置穿过线圈的磁通量为0D.在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为0答案ABC在图示位置,线圈平面与磁场方向平行,磁通量为零,C项正确;在图示位置ab、cd两边垂直切割磁感线,感应电动势最大,e=nBl1l2,由法拉第电磁感应定律可知此时磁通量变化率最大,D项错;又由闭合电路欧姆定律可知,i=eR+r,ab边所受安培力F=nBil1,解得:F=n2B2l12l2R+r,A项正确;线圈从图示位置转过90的过程中,磁通量变化量=Bl1l2,由法拉第电磁感应定律有:E=nt,q=It,解得:q=nBl1l2R+r,B项正确。6.如图所示为模拟街头变压器通过降压给用户供电的示意图,变压器输入的交流电压可视为不变。变压器输出的低压交流电通过输电线输送给用户。定值电阻R0表示输电线的电阻,变阻器R表示用户用电器的总电阻。若变压器为理想变压器,电表为理想电表,则在变阻器的滑片P向上移动的过程中()A.V2示数变小B.V1示数变大C.A2示数变大D.A1示数变小答案D由U1U2=n1n2知,在变压器原、副线圈匝数不变时,U1不变,则U2不变,故A、B均错误;变阻器的滑片P向上移动,副线圈中负载电阻增大,由I2=U2R0+R可知,当R增大时,I2减小,即A2示数减小,又由I1I2=n2n1,可知当I2减小时,I1随之变小,即A1示数变小,故C错误,D正确。7.某水电站,用总电阻为2.5的输电线输电给500km外的用户,其输出电功率是3106kW。现用500kV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2.0105AB.输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC.若改用5kV电压输电,则输电线上损失的功率为9108kWD.输电线上损失的功率为P=U2/r,U为输电电压,r为输电线的电阻答案B输电线上输送的电流为I=PU=3106103500103A=6103A,A错;输电线上损失的电压为U损=Ir=61032.5V=1.5104V=15kV,B项正确;当用 5kV电压输电时,输电线上损失的功率若超过3106kW,与实际情况不符,故C项错误;当用公式P=U2r 计算损失的功率时,U为输电线上损失的电压而不是输电电压,D项错误。8.用遥控器调换电视频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程,下列属于这类传感器的是()A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控装置C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器答案A红外报警装置是把光信号转换成电信号的装置,故A正确。走廊照明灯的声控装置是将声音信号转换为电信号;自动洗衣机中的压力传感装置是将力信号转换为电信号;电饭煲中的温控器是将温度信号转换为电信号,故B、C、D均错误。二、非选择题9.利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器,一般体积很小,可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快,而且精确度高。(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路,其他因素不变,只要热敏电阻所处区域的温度降低,电路中电流将变(填“大”或“小”)。(2)上述电路中,我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20(如图甲所示),则25刻度应在20刻度的(填“左”或“右”)侧。(3)将该热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化,请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。答案(1)小(2)右(3)见解析图 解析(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时,电阻增大。故电路中电流会变小。(2)由(1)的分析知,温度越高,电流越大,25的刻度应对应较大电流,故在20的刻度的右侧。(3)电路如图所示。10.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=0.05m2,线圈转动的频率为50Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度B=2T。用此发电机所发出的交流电带动两个标有“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,电路如图所示。求:(1)发电机的输出电压;(2)变压器原、副线圈的匝数比;(3)与变压器原线圈串联的电流表的示数。答案(1)1100V(2)51(3)20A解析(1)根据Em=nBS=11002V,得输出电压的有效值为U1=Em2=1100V(2)电动机正常工作,U2=220V根据U1U2=n1n2得n1n2=51(3)P出=211kW=2.2104W根据P入=P出=2.2104W及P入=U1I1解得I1=20A11.发电机的端电压为220V,输出电功率为44kW,输电导线的电阻为0.2,如果用原、副线圈匝数之比为110 的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户。(1)画出全过程的线路图。(2)求用户得到的电压和功率。(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压。答案见解析解析该题是输电线路的分析和计算问题,结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题。(1)线路图如图所示:(2)升压变压器副线圈上的输出电压U2=n2n1U1=2200V升压变压器副线圈上的输出电流I2=n1n2I1升压变压器原线圈上的输入电流,由P=U1I1得I1=PU1=44103220A=200A所以I2=n1n2I1=20A输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR=I2R=4V,PR=I22R=0.08kW加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为I3=I2=20A,U3=U2-UR=2196V降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为U4=n4n3U3=219.6V,I4=n3n4I3=200A用户得到的功率P4=U4I4=43.92kW。(3)若不采用高压输电,线路损失电压为UR=I1R=40V用户得到的电压U=U1-UR=180V用户得到的功率为P=UI1=36kW。8
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