第十章章末达标验收.doc

(教师用书独具)
(时间：50分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，每小题至少有一个选项正确，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分)
1．如图1中各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的图是(　　)

图1
解析：选AC　线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e＝BSωsin ωt，由这一原则判断，A图和C图符合要求；B图中的转轴不在线圈所在平面内；D图转轴与磁场方向平行，而不是垂直。故A、C正确。
2．如图2所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为(　　)

图2
A．1∶　　　　　　　　　　 B．1∶2
C．1∶3 D．1∶6
解析：选C　图甲中，由有效值的定义得()2R×2×10－2＋0＋()2R×2×10－2＝IR×6×10－2，解得I1＝ A；图乙中，I的值不变，I2＝1 A，由W＝UIt＝I2Rt，可以得到W甲∶W乙＝1∶3，C正确。
3．如图3所示是一台家用台灯亮度调节原理图，自耦变压器接入正弦交流电压，电流表、电压表分别为理想交流电流表和理想交流电压表。若将调压端的滑动触头P向上移动，则(　　)

图3
A．电压表V的示数变大
B．变压器的输出功率变大
C．电流表A的示数变小
D．电流表A的示数变大
解析：选ABD　滑动触头P向上移动，副线圈匝数增大，电压表V 的示数变大，由P＝知变压器的输出功率变大，由P入＝P出＝UI知，电流表A 的示数变大，故A、B、D正确，C错误。
3．(2012·宝鸡模拟)如图4甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示。若电热丝的电阻为110 Ω，则以下说法中正确的是(　　)

图4
A．经过电热丝的交变电流周期为1×10－2 s
B．电热丝两端的电压为220 V
C．通过电热丝的电流为2 A
D．电热丝在1 min内产生的热量为1.32×104 J
解析：选D　由图乙可知交流电的周期为2×10－2 s，A错；根据正弦交流电的有效值可知前半个周期电压的有效值为220 V，根据交流电有效值的定义×＝×T，得U有＝110 V，所以B错；由I＝求得通过电热丝的电流为 A，所以C错；由Q＝I2Rt，代入数据，电热丝在一分钟内产生的热量为1.32×104 J，故D正确。
4．(2012·福州质检)如图5所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路。当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数是12 mA，那么安培表A2的读数是(　　)

图5
A．0 B．3 mA
C．48 mA D．与R值大小无关
解析：选A　当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流，A正确。
5．(2012·青岛质检)如图6甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为11∶1，R＝1 Ω，原线圈允许通过电流的最大值为1 A，副线圈ab两端电压随时间变化图象如图乙所示。则下列说法正确的是(　　)

图6
A．原线圈输入电压的有效值为242 V
B．原线圈两端交变电压的频率为550 Hz
C．副线圈中电流的最大值为11 A
D．为保证电路安全工作，滑动变阻器R′的阻值不得小于1 Ω
解析：选AC　由题知变压器副线圈两端电压有效值为22 V，由原副线圈两端电压关系＝可得，原线圈输入电压的有效值为242 V，故A项正确；由于原副线圈两端交流电的频率相同，故原线圈两端交变电压的频率为50 Hz，B项错；原线圈允许通过电流的最大值为1 A，根据原副线圈电流关系＝可得副线圈中电流的最大值为11 A，C项正确；根据部分电路的欧姆定律可得，副线圈中滑动变阻器最小阻值为R′＝－R＝Ω－1 Ω＝(2－1)Ω，故D项错。
6．(2012·江苏高考)某同学设计的家庭电路保护装置如图7所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有(　　)

图7
A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
解析：选ABD　当家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小始终相等，方向始终相反，由于采用双线绕成，当电路正常工作时，火线和零线在铁芯内部产生的磁场大小相等，方向相反，所以内部的磁通量为零，A正确；当电路中的电器增多时，火线和零线中的电流都增大了，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，即L2中的磁通量不变，B正确；当电路发生短路时，电流不经用电器，火线和零线中电流很大，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，L2不产生感应电流，开关K不会被电磁铁吸起，C错误；当地面上的人接触火线发生触电时，电流经人体流向地面，不经过零线，所以火线和零线中的电流大小不等，在铁芯内产生的磁通量不为零，L2中产生感应电流，开关K被电磁铁吸起，D正确。
7．(2012·西安质检)有一电路连接如图8所示，理想变压器初级线圈接电压一定的交流电源，则下列说法中正确的是(　　)

图8
A．只将S1从2拨向1时，电流表示数变小
B．只将S2从4拨向3时，电流表示数变小
C．只将S3从断开变为闭合，变压器的输入功率减小
D．只将变阻器R3的滑动触头下移，变压器的输入功率减小
解析：选B　只将S1从2拨向1时，根据U1∶U2＝n1∶n2，可得副线圈的电压要增大，输出功率和输入功率也要增大，电流表示数变大，A错；只将S2从4拨向3时，副线圈的电压要减小，输出功率和输入功率也要减小，电流表示数变小，B对；只将S3从断开变为闭合时，负载电路的总电阻变小，输出功率和输入功率要增大，电流表示数变大，C错；只将变阻器R3的滑动触头下移，副线圈电路的总电阻变小，输出功率和输入功率要增大，电流表示数变大，D错。
8．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图9所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为(　　)

图9
A. B.
C. D.
解析：选B　单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式交流电，则电动势的最大值Em＝Bl2ω＝2πnBl2，其有效值E＝＝，计算小灯泡的额定功率P要用其有效值，即P＝。
R＝＝，故只有B选项正确。
9．某小型水电站的电能输送示意图如图10所示。发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则(　　)

图10
A.>
B.<
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
解析：选AD　根据变压器工作原理可知＝，＝，由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U2>U3，所以>，A正确，B、C不正确；升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D正确。
二、非选择题(本题共3小题，共46分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)
10．(12分)现有热敏电阻R1、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图11所示，试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程。

图11
解析：热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路。
(1)电路图如图所示

(2)工作过程：闭合S，当温度低于设计值时热敏电阻阻值增大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉丝加热。当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热。当温度低于设计值，又重复前述过程。
答案：见解析
11．(16分)如图12所示，矩形线圈abcd在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中绕轴OO′以角速度ω＝10π rad/s匀速转动，线圈共10匝，电阻r＝5 Ω，ab＝0.3 m，bc＝0.6 m，负载电阻R＝45 Ω。求：

图12
(1)写出从图示位置开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)电阻R在0.05 s内产生的热量；
(3)0.05 s内流过电阻R上的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动)。
解析：(1)电动势的最大值为Em＝nBSω＝10×2×0.3×0.6×10π V≈113.04 V
故瞬时值表达式为e＝Emcos ωt＝113.04cos 10πt V
(2)电流的有效值I＝＝＝1.6 A
所以0.05 s内R上产生的热量Q＝I2Rt＝5.76 J
(3)平均感应电动势为：＝n＝72 V
平均感应电流为：＝＝1.44 A
所以通过电阻R的电荷量为：q＝·t＝0.072 C。
答案：(1)e＝113.04cos 10πt V　(2)5.76 J
(3)0.072 C
12.(18分)(2012·徐州模拟)发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω，若输电线路因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；
(2)用户得到的电功率是多少？
解析：大功率、远距离输电，为了减少输电线路损失，要采用高压输电，到用户后，再降压。其输电线路示意图如图所示。

(1)输电线因发热损耗的功率为
ΔP＝P×4%＝100×4% kW＝4 kW
由ΔP＝I2R，得输电电流即升压变压器副线圈中的电流为I2＝ ＝ A＝20 A
升压变压器原线圈中的输入电流为
I1＝＝ A＝400 A
所以升压变压器原、副线圈的匝数比为
＝＝＝
升压变压器副线圈两端的电压为
U2＝U1＝250×20 V＝5 000 V
输电线路中损失的电压为
ΔU＝I2R＝20×10 V＝200 V
降压变压器原线圈两端的电压为
U3＝U2－ΔU＝5 000 V－200 V＝4 800 V
所以降压变压器原、副线圈的匝数比为
＝＝＝
(2)用户得到的电功率，即降压变压器的输出功率为
P′＝P×(1－4%)＝100×96% kW＝96 kW。
答案：(1)1∶20　240∶11　(2)96 kW