2020高中物理 第3、4章 交变电流 远距离输电 12单元测试 鲁科版选修3-2 9页

第3、4章《交变电流》《远距离输电》单元测试 一、选择题 ‎1．为了监测变电站向外输电情况，要在变电 站安装互感器，其接线如图1所示，两变压器匝数分别为 N1、N2和N3、N4，a和b是交流电表，则 (　　)‎ A．N1＞N2‎ B．N3＞N4‎ C．a为交流电流表，b为交流电压表 D．a为交流电压表，b为交流电流表 解析：题图左半部分中变压器与导线并联为电压互感器，为获得低电压，N1＞N2；‎ 题图右半部分中变压器与导线串联为电流互感器，为获得小电流，N3＜N4.故A、D 选项正确．‎ 答案：AD ‎2．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e＝10sin4πt V，则 (　　)‎ A．该交变电动势的频率为2 Hz B．零时刻线圈平面与磁场垂直 C．t＝0.25 s时，e达到最大值 D．在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次 解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4π，由角速 度和周期、频率的关系ω＝＝2πf得到此交变电动势的频率为2 Hz，周期是0.5 s，‎ 所以选项A正确．周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错 误．代入表达式t＝0.25 s，得到e＝0，选项C错误．零时刻，电动势为零，此时穿 过线圈的磁通量最大，选项B正确．综上所述，本题的正确选项为A、B.‎ 答案：AB ‎3．如图2所示为交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是 (　　)‎ 图2‎ A‎.5 A　 　　　　　　　B‎.5 A C. A D.‎‎3.5 A 解析：题图所示图象中的交变电流在一个周期内产生的热量：Q＝I12R＋I22R＝‎ ‎(4)2R＋(3)2R＝25RT.‎ 令此交变电流的有效值为I，应有Q＝I2RT，故I2RT＝25RT，解得I＝‎5 A．B项正确．‎ 答案：B ‎4．如图3所示，温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重．此次灾害牵动亿万人的心．为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变) (　　)‎ 图3‎ A．输电电流为3I B．输电电流为9I C．输电电压为3U D．输电电压为U 解析：高压线上的热耗功率ΔP＝I2R线 ①‎ 若热耗功率变为9ΔP，则9ΔP＝I′2R线 ②‎ 由①②得I′＝3I，A对．又输送功率不变，由P＝UI＝U′I′得U′＝U，所以D对．‎ 答案：AD ‎5．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图4甲所示，则下列说法正确的是 (　　)‎ 图4‎ A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图4乙所示 解析：由Φ－t图知，t＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e＝0，故A、‎ D两项错误；由图知T＝0.04 s，在t＝0.01 s时，Φ＝0，最大，e最大，则B项 正确；在t＝0.02 s时，Φ最大，＝0，e＝0，则C项错误．‎ 答案：B ‎6．如图5所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当电键S闭合时 (　　)‎ 图5‎ A．交流电压表V1和V2的示数一定都变小 B．交流电压表只有V2的示数变小 C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大 D．只有A1的示数变大 解析：闭合S时，输出电路电阻减小，副线圈中电流增大，V1示数不变，V2示数变 小，A2示数变大，则A1示数也变大，由于V1示数不变，A2示数变大，V2示数变小，‎ 则A3示数变小．只有B项正确．‎ 答案：B ‎7．如图6所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．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，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是 (　　)‎ 图6‎ A．原线圈中的电流为nI B．变压器的输入功率为UI/n C．电动机输出的总功率为I2R D．电动机两端电压为IR 解析：电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为，故A错误；原线圈的输入 功率则为U，故B对；电动机上的热功率为I2R，电动机消耗功率为U，两端电压 为，故C、D错误．‎ 答案：B 二、实验题 ‎8．(6分)某同学练习使用示波器时，欲按要求先在荧光屏上调出亮斑，为此，他进行了如下操作：首先将辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移和水平位移旋钮转到某位置，将衰减调节旋钮置于1000挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡．然后打开电源开关(指示灯亮)，过2 min后，顺时针旋转辉度调节旋钮，结果屏上始终无亮斑出现(示波器完好)．那么，他应完成下列________操作才有可能在屏上出现亮斑．‎ A．竖直位移旋钮 B．水平位移旋钮 C．聚焦调节旋钮 D．辅助聚焦旋钮 解析：屏上没有亮斑出现，不是聚焦不好，而是亮斑偏出了屏幕，故应调节竖直 位移旋钮和水平位移旋钮，故应完成A、B操作才可能在屏上出现亮斑．‎ 答案：AB ‎9．(8分)如图7是“练习使用示波器”实验的示意图，图中“X输入”、“Y输入”、“地”为信号输入接线柱．实验要求用示波器测乙图b、c间的直流电压．把b接“地”接线柱，欲使P滑动时，亮斑在竖直方向移动，则c端应接________接线柱．实 验发现，当P滑到最左端时，亮斑恰好在荧光屏的中心；当P滑到最右端时，亮斑向下偏离中心3.0格．当P滑到某点时，亮斑向下偏离中心2.5格，则此时b、c间的电压为________V.(图中电源是一节电动势为1.5 V，内阻不计的干电池)‎ 图7‎ 解析：根据示波器接线柱的基础知识，c端应接“Y输入”接线柱，根据示波器的工作原理，亮斑在荧光屏上的偏移距离与偏转电压成正比，由于＝，所以U＝1.25 V.‎ 答案：Y输入　1.25‎ 三、计算题 ‎10．如图8所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器．已知变压器原线圈与副线圈匝数比＝，加在原线圈的电压为u1＝311sin100πt(V)，霓虹灯正常工作的电阻R＝440 kΩ，求通过原、副线圈中的电流．‎ 图8‎ 解析：原线圈电压的有效值为220 V，‎ 由＝解得副线圈电压U2＝4 400 V；‎ 由I2＝得流过副线圈的电流I2＝10.0 mA.‎ 由＝，‎ 得I1＝I2＝200 mA.‎ 答案：200 mA　10.0 mA ‎11．如图9所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框 abcd，其ab和cd边长l1＝‎0.4 m，ad和bc边长l2＝‎0.2 m，‎ 匝数n＝100匝，它在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中 绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，当开关S断开时，电压表的示数为10 V，开关S闭合时，外电路上标有“10 V,10 W”的灯泡恰好正常发光．求：‎ ‎(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度；‎ ‎(2)S闭合后，当导线框从图示位置转过θ＝60° 时的过程中通过灯泡的电荷量．‎ 解析：(1)E＝10 V，‎ Em＝E＝20 V，又Em＝nBωS，‎ 则：ω＝ ‎＝ rad/s ‎＝12.5 rad/s.‎ ‎(2)S闭合后，UL＝10 V，PL＝10 W，‎ I＝＝‎1 A，‎ R总＝＝10 Ω，q＝n＝n ‎＝100× C＝ C.‎ 答案：(1)12.5 rad/s　(2) C ‎12．如图10甲所示，在两根水平放置的平行金属导轨两端各接一只R＝1 Ω的电阻，导轨间距L＝‎0.2 m，导轨的电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.8 T．一根电阻r＝0.3 Ω的导体棒ab置于导轨上，且始终与导轨良好接触，若导体棒沿平行于导轨的方向在PQ和MN之间运动，其速度图象如图乙所示(正弦曲线)．求：‎ 图10‎ ‎(1)导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式．‎ ‎(2)整个电路在1分钟内产生的热量．‎ 解析：(1)由速度图象得，某时刻导体棒运动速度表达式 v＝10sin10πt m/s 导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式为 e＝BLv＝10BLsin10πt＝1.6sin10πt V ‎(2)感应电动势的最大值为 Em＝10BL＝1.6 V 感应电动势的有效值为E＝＝ V 回路中的总电阻为R′＝r＋＝0.8 Ω 电流I＝＝ A 整个电路在1分钟内产生的热量为Q＝I2R′t＝96 J.‎ 答案：(1)e＝1.6sin10πt V　(2)96 J ‎