高中物理第5章《交变电流》章末综合检测（人教版选修3-2）

111(时间：90分钟，满分：100分)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，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1根据交变电流瞬时表达式i5sin500t(A)可知，从开始计时起，第一次出现电流峰值所需要的时间是()A2 msB1 msC6.28 ms D3.14 ms解析：选D.法一：由已知条件有500 rad/s，则T2/500.从中性面开始计时，第一次出现电流峰值需tT/42/500 s s3.14103s.法二：由交流电瞬时值表达式，令i为最大值时有sin(t)1，即(500t)/2，则t/10003.14103(s)选D.2(2011年海淀高二检测)边长为L的正方形闭合线圈共n匝，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕垂直于磁感线并在线圈平面内的轴匀速转动，要使线圈中的感应电流增大1倍，下列措施可采用的是()A只将角速度增大1倍B只将线圈边长L增大至2LC只将线圈匝数增加至2nD只将磁感应强度增至2B解析：选ABD.由公式I可推得A、D正确边长为2L时，S4S，R2R，故B正确，若匝数n2n，则R2R，I不变，故C项错误3一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e220sin100t V，则()A交流电的频率是100 HzBt0时，线圈位于中性面C交流电的周期是0.02 sDt0.05 s时，e有最大值解析：选BC.由瞬时值表达式可知：角速度100rad/s.感应电动势是按正弦规律变化的，所以t0时，线圈平面位于中性面因2f，所以f Hz50 Hz由T得T s0.02 s当t0.05 s时，e220sin5 V0，故B、C选项正确4.如图53所示，变频交变电源的频率可在20 Hz到20 kHz之间调节，在某一频率时，A1、A2两只灯泡的炽热程度相同则下列说法中正确的是() 图53A如果将频率增大，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强B如果将频率增大，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱C如果将频率减小，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强D如果将频率减小，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱解析：选BC.某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过A1的电流增大，通过A2的电流减小，故B项正确；同理可得C项正确，故选B、C.5发电机的路端电压为U，经电阻为r的输电线向远处的用户供电，发电机的输出功率为P，则()A输电线上的电流为 B输电线上的功率损失为C用户得到的功率为P()2rD用户得到的电压为解析：选AC.由题知，其供电原理如图所示，由PUI得输电线上的电流为，A正确；输电线上的功率损失为PI2r()2r，B错误；用户得到的功率为P()2r，C正确；用户得到的电压为UUUIrU()r，D错误6.有一交变电流如图54所示，则由此图象可知() 图54A它的周期是0.8 sB它的峰值是4 AC它的有效值是2 AD它的频率是0.8 Hz解析：选AB.由图象可读得其T0.8 s，f1.25 Hz，故A对，D错；又由图象读得Im4 A，故B对；因为电流为非正弦式交流电，故有效值I 2 A，C错7(2010年高考山东卷)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55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()图55A副线圈输出电压的频率为50 HzB副线圈输出电压的有效值为31 VCP向右移动时，原、副线圈的电流比减小DP向右移动时，变压器的输出功率增加解析：选AD.副线圈输出电压的频率等于输入电压的频率f50 Hz，故选项A正确；原线圈输入电压的有效值U1V220 V，由知，U222 V，故选项B错误；原、副线圈的电流比，故选项C错误；变压器的输出功率P，P向右移动时，RP减小，所以P变大，故选项D正确8.如图56所示的电路图中，变压器是理想变压器，原线圈匝数n1600匝，装有0.5 A的保险丝，副线圈的匝数n2120匝要使整个电路正常工作，当原线圈接在180 V的交流电源上时，则副线圈() 图56A可接耐压值为36 V的电容器B可接“36 V40 W”的安全灯两盏C可接电阻为14 的电烙铁D可串联量程为3 A的电流表测量其电路的总电流答案：B9有两个输出电压相同的交流电源，第一个电源外接一个电阻R1，第二个电源外接一个变压器，变压器的初级线圈匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，变压器的负载为一个电阻R2，测得两个电源的输出功率相等则此两电阻大小之比R1R2为()An1n2 BnnCn2n1 Dnn答案：B10如图57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()图57A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解析：选AD.提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2I1，所以I2将减小，故A对，线路功率损耗P损IR，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11如图58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 V40 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()图58解析：选C.利用变阻器调节到20 W时，除电灯消耗电能外，变阻器由于热效应也要消耗一部分电能，使台灯消耗的功率大于20 W，利用变压器调节时，变压器的输入功率等于输出功率，本身不消耗电能，所以C中台灯消耗的功率最小12如图59所示，理想变压器的原副线圈的匝数比n1n221，原线圈接正弦式交流电，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为()图59A4IR B.C4IR D.IR解析：选A.根据电流与匝数的关系知变压器的输出电流为2I，电动机消耗的总功率为P2mgv4IR，又变压器的输入功率P1UIP2mgv4I2R，则U4IR故A项正确二、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)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n100.穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图510甲所示发电机内阻r5.0 ，外电路电阻R95 .已知感应电动势的最大值Emaxnmax，其中max为穿过每匝线圈磁通量的最大值求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数图510解析：从t图线看出max1.0102Wb，T3.14102s.(1分)已知感应电动势的最大值Emaxnmax，又.(1分)故电路中电流最大值ImaxA2 A(4分)交流电流表读数是交变电流的有效值，即I1.4 A(2分)答案：1.4 A14(8分)有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于u110 V时则导电，低于u110 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？解析：由题意知，加在电子元件两端电压随时间变化的图象如图所示，表达式为u220sint V(2分)其中2f，f50 Hz，T0.02 s，得u220sin100t V(2分)把u110 V代入上述表达式得到t1 s，t2 s(1分)所以每个周期内的通电时间为t2(t2t1) s s(2分)由所画的ut图象知，一个周期内导电两次，所以1 s内导电的次数为n2100.(1分)答案：100 s15(12分)如图511所示，变压器原线圈输入电压为220 V，副线圈输出电压为36 V，两只灯泡的额定电压均为36 V，L1额定功率为12 W，L2额定功率为6 W试求：图511(1)该变压器的原副线圈匝数比(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L1工作时原线圈中的电流解析：(1)由变压比公式得(2分).(2分)(2)两灯均工作时，由能量守恒得P1P2U1I1(2分)I1A0.082 A(2分)只有L1灯工作时，由能量守恒得P1U1I1(2分)解得I1 A0.055 A(2分)答案：(1)559(2)0.082 A0.055 A16(12分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100 kW，输出电压为500 V，输电导线的总电阻为10 ，导线上损耗的电功率为4 kW，该村的用电电压是220 V.图512(1)输电电路如图512所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为60 kW，则该村还可以装“220 V40 W”的电灯多少盏？解析：(1)因为P损IR线(1分)所以I2A20 A(2分)I1A200 A(1分)则(1分)U3U2I2R线(500102010)V4800 V(1分)则.(1分)(2)设还可装灯n盏，据功率相等有P3P4(2分)其中P4(n4060103)W(1分)P3(1004)kW96 kW(1分)所以n900.(1分)答案：(1)11024011(2)900盏111