第五章　检测试题 (时间:60分钟　满分:100分) 　　　　 　 　　　　　　 　　　　　　 　　 【测控导航】 知识点 题号  1.交变电流的图象 5  2.感抗和容抗 2  3.变压器的基本规律 1、3  4.变压器的工作原理 7  5.交变电流的四值计算 5、9、10、12  6.变压器的动态分析 6、8  7.远距离输电问题 4、11   一、选择题(每小题6分,共48分) 1.(2012年吉林油田高中高二第一学期期末)对于理想变压器,下列说法中正确的是(　ABD　) A.原线圈的输入功率随着副线圈输出功率的增大而增大 B.原线圈的输入电流随着副线圈输出电流的增大而增大 C.副线圈的输出电压随负载电阻的增大而增大 D.原副线圈两端的电压与它们的匝数成正比 解析:对于理想变压器,输入功率等于输出功率,输入功率由输出功率决定,输入电流由输出电流决定,输入电压决定输出电压,输出电压不随负载电阻的变化而变化,故A、B、D正确,C错误.
2.如图所示,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(　BC　) A.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:某一频率时,两只灯泡炽热程度相同,可知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. 3.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶3,次级回路中接入三个均标有“36 V,40 W”的灯泡,且均正常发光,那么,标有“36 V,40 W”的灯泡A(　A　)
A.也正常发光 B.将被烧毁 C.比另三个灯泡暗 D.无法确定 解析:理想变压器的电压之比等于匝数之比,由次级回路中三个均标有“36 V,40 W”的灯泡能正常发光,可知副线圈两端电压U2=36×3 V=108 V,所以原线圈两端电压U1=
U2=36 V,灯泡A与原线圈并联,两端电压也为36 V,能正常发光. 4.远距离输送一定功率的交流电,若输送电压提高n倍,则(　D　) A.输电线上的电压损失增大 B.输电线上的电能损失增大 C.输电线上的电压损失不变 D.输电线上的电能损失减少到原来的1/n2 解析:设输送功率为P,原输电电压为U,输电线电阻为r,由ΔU=(
)r可知,电压提高n倍,则输电线损失电压减少,A、C错. 电能损失减少到原来的=
故选项B错误,D正确. 5.(2012年吉林省东北师大附中高二上学期期末)匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图(甲)所示,产生的交变电动势的图象如图(乙)所示,则(　ABC　)
A.t=0.005 s时通过线框平面的磁通量最小 B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值约为220 V D.线框产生的交变电动势的频率为0.02 Hz 解析:由图(乙)可知,0.005 s时,感应电动势最大,通过线框平面的磁通量最小;0.01 s时,感应电动势为零,通过线框平面的磁通量最大,线框平面与中性面重合;感应电动势的最大值Em=311 V,所以交变电动势有效值E=Em/
V≈220 V;感应电动势的变化周期T=0.02 s,所以交变电动势的频率f=1/T=50 Hz.
读出题图中所含的物理条件是分析本题的关键.
6.(2012年黑龙江大庆实验中学高二上学期期末考试)如图所示的交流电路中,理想变压器原线圈输入电压为U1,输入功率为P1,输出功率为P2,各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R的滑动头向下移动时(　ABD　) A.灯L变暗 B.电压表读数变小,电流表读数变大 C.因为U1不变,所以P1不变 D.P1变大,且始终有P1=P2 解析:理想变压器原、副线圈匝数不变,输入、输出电压不变.当滑动头向下移动时,滑动变阻器R的阻值变小,输出电流变大,副线圈中的输出功率P2变大,理想变压器的输入功率等于输出功率,所以输入功率P1变大,选项C错误、D正确;R0上的电压变大,电压表读数变小,流经灯泡的电流减少,流经滑动变阻器R的电流增大,灯L变暗,电流表读数变大,选项A、B均正确. 7.如图所示,MN和PQ为两个光滑的电阻不计的水平金属导轨,变压器为理想变压器,今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场,则以下说法正确的是(　CD　)
A.若ab棒匀速运动,则IR≠0,IL≠0,IC=0 B.若ab棒匀速运动,则IR≠0,IL=0,IC=0 C.若ab棒在某一中心位置两侧做往复运动,速度随时间的变化规律是v=vmsin ωt则IR≠0,IL≠0,IC≠0 D.若ab棒做匀加速运动,IR≠0,IL≠0,IC=0 解析:若ab棒匀速运动则n1中有恒定电流,但因不能产生电磁感应现象,n2中无电流,故A、B均错;若ab棒做往复运动,则n1中有交变电流,n2中亦会感应出交变电流,则IR、IL、IC均不为零,C对;若ab棒做匀加速运动,n1中有均匀增加的电流,n2中会感应出恒定的电流,它不能通过电容器,故IC=0,D对.
8.(2012年陕西长安一中高二上学期期末)理想变压器的原线圈连接电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节,在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为U的交流电,如图所示.若(　C　) A.Q位置不变,将P向上滑动,U'变大 B.Q位置不变,将P向上滑动,电流表的读数变大 C.P位置不变,将Q向上滑动,电流表的读数变大 D.P位置不变,将Q向上滑动,变压器的输入功率不变 解析:当理想变压器的输入电压U,以及原、副线圈的匝数比不变时,副线圈两端的电压也不变,A项错;由P出=
知R增大时,P'增大,输出功率减小,又由P入=P出得原线圈中的电流表读数要减小,B项错;Q往上滑动时,U'增大,而负载电阻不变,则输出功率要增大,即输入功率也要增大,原线圈中的电流就要增大,C项对,D项错. 二、填空题(每小题10分,共20分) 9.有一个电子元件,当它两端的电压的瞬时值高于u'=110
V时则导电,低于u'=110
V时不导电,若把这个电子元件接到“220 V　50 Hz”的正弦交变电流的两端,则它在1 s内导电　　　次,每个周期内的导电时间为　　　　.? 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u=220
sin ωt V. 其中ω=2πf,f=50 Hz,T=
=0.02 s, 得u=220
sin 100πt V. 把u'=110
V代入上述表达式得到t1=
s,t2=
s, 所以每个周期内的通电时间为 Δt=2(t2-t1)=
s=
s. 由所画的u
t图象知,一个周期内导电两次,所以1 s内导电的次数为n=2
=100. 答案:100　
s 10.一个标有“220 V　200 W”的电炉接入u=156sin 314t V的电路,通过电炉的电流瞬时值表达式是i=　　　　　 A;与其串联的交流电流表的示数为　　　 A,并联的交流电压表示数是　　　 V,电炉消耗功率P为　　　 W.? 解析:由R=
=
Ω=242 Ω知 i=
=
sin 314t A≈0.645sin 314t A, 电流表、电压表示数均为有效值 I= A≈0.456 A,U=
V≈110 V, 电炉的功率P=UI≈50 W. 答案:0.645sin 314t　0.456　110 　50 三、计算题(共32分) 11.(2012年吉林省东北师大附中高二上学期期末)(14分)发电机输出功率为60 kW,输出电压为400 V,用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶10的变压器升压后向远处供电,输电线的总电阻为4 Ω,到达用户后再用变压器降为220 V,求: (1)输电线上损失的电功率是多少? (2)降压变压器的变压比是多少? 解析:输电电路如图所示:
(1)发电机输出的电压为400 V,经升压变压器后的电压 U2=
U1=
×400 V=4.0×103 V 由P=U2I2 I2=
=
A=15 A 输电线上的功率损失ΔP=·R=152×4 W=900 W. (2)输电线上的电压损失ΔU=I2·R=15×4 V=60 V, 加在降压变压器原线圈上两端的电压 U3=U2-ΔU=(4.0×103-60)V=3.94×103 V, U4=220 V. 降压变压器的变压比
=
==
答案:(1)900 W　(2)197∶11
远距离输电问题中,对输电线上的电压损失、电功率损失的分析是求解该类题目的关键. 12.(18分)如图,线圈的面积是0.05 m2,共100匝,线圈总电阻为1 Ω,外接电阻R=9 Ω,匀强磁场的磁感应强度为B=
T,当线圈以5 r/s的转速匀速旋转时,求:
(1)从图示位置开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式; (2)电路中电压表、电流表的示数各是多少; (3)线圈从图示位置开始转动0.05 s过程中感应电动势平均值. 解析:(1)ω=2πf=2×π×5 rad/s=10π rad/s 因为从中性面开始计时,所以感应电动势按正弦规律变化,故有: e=Emsin ωt=NBSωsin ωt =100×
×0.05×10πsin 10πt V =50 sin 10πt V. (2)电阻两端电压的最大值为:Um=
=45 V, 电压表的读数U=
=31.8 V, 电流表的读数I=
=3.5 A. (3)
=N
=100× V=
V=31.8 V. 答案:(1)e=50sin 10πt V　(2)31.8 V　3.5 A (3)31.8 V 自我补偿区 考查点一:交变电流的图象(对应检测试题第5题) 1.电阻R1、R2与交流电源按照图(甲)方式连接,R1=10 Ω,R2=20 Ω.合上开关S后,通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图(乙)所示.则(　B　)
A.通过R1的电流有效值是1.2 A B.R1两端的电压有效值是6 V C.通过R2的电流最大值是1.2
A D.R2两端的电压最大值是6
V 解析:交变电流的最大值Im=0.6
A,则有效值I=
=0.6 A,选项A、C错误.R1两端的电压有效值U1=IR1=6 V,选项B正确.R2两端的电压最大值U2m=ImR2=12
V,选项D错误. 考查点二:变压器的动态分析(对应检测试题第6题)
2.(2012年海南省海南中学高二第一学期期中)如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,开始时开关S断开.当S接通后,以下说法正确的是(　BC　) A.副线圈两端MN的输出电压减小 B.输电线等效电阻上的电压降增大 C.通过灯泡L1的电流减小 D.原线圈中的电流不变 解析:理想变压器原、副线圈匝数不变,输入、输出电压不变,选项A错误;当K接通后,两个灯泡L1和L2并联,副线圈的负载电阻减小,原线圈中的电流增大,输电线等效电阻上的电压降增大,并联灯泡L1和L2的电压减小,通过灯泡L1的电流减小,选项B、C正确,D错误. 考查点三:交变电流的四值计算(对应检测试题第12题) 3.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1 Ω.线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动,角速度ω=2π rad/s,设电路电阻R=4 Ω.求:
(1)转动过程中感应电动势的最大值; (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势; (3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势; (4)交流电表的示数; (5)线圈转动一周外力做的功. 解析:(1)感应电动势的最大值: Em=nBSω=nBL2ω=π V (2)由图示位置开始计时,感应电动势的瞬时值: e=Emcos ωt=πcos 2πt(V), 则转过60°角时: e=Emcos θ=
V. (3)转过60°角的过程中, 由法拉第电磁感应定律得
=n
=n
= V. (4)Im=
=
A,Um=ImR=
V 所以电表示数为:U=
= V. (5)由能量守恒定律,外力做的功为电路电能的消耗, W外力=W电路=EIt=
×
×
=
J. 答案:(1)π V　(2)
V　(3)
V (4) V　(5)
J

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