2020-2021学年新课标版物理选修3-2-第五章-交变电流-测试.docx

第五章测试
时间：60分钟　满分：100分
第Ⅰ卷(选择题，共60分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分，每小题的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求．把正确的选项前的符号填在括号内)
1．下列提到的沟通电，哪个指的不是沟通电的有效值(　　)
A．沟通电压表的读数
B．保险丝的熔断电流
C．电容器的击穿电压
D．电动机铭牌上的额定电压
解析　沟通电压表测量的为沟通电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选项C正确．
答案　C
2．一矩形线圈在匀强磁场里转动产生的交变电压e＝220 sin100πtV，以下说法错误的是(　　)
A．频率是50 Hz
B. t＝0时，线圈平面与中性面垂直
C. t＝ s时，e有最大值
D．交变电压有效值为220 V
解析　由e＝220sin100πtV可知，ω＝100π，则f＝50 Hz，A选项说法正确；当t＝0时，感应电动势的瞬时值为零，故t＝0时线圈在中性面，B选项说法错误；当t＝ s时，e＝220 V为最大值，C选项说法正确；该交变电压的有效值为220 V，D选项说法正确．
答案　B
3．如图所示为汽油机中点火装置示意图，它使用的是12 V直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10000 V的高压，开关是自动把握的，假如我们在副线圈两端要得到一个高压，应当使(　　)

A．开关总处于接通状态 B．开关由接通时断开
C．开关由断开时接通 D．开关总处于断开状态
解析　变压器也同样能转变变化直流电的电压，由于变化的电流通过原线圈，才能在副线圈产生感应电动势．
答案　BC
4．一个电热器接在10 V直流电源上消耗的电功率是P，当把它接到一正弦交变电压上时消耗的电功率为P/4，则该沟通电压的最大值为(　　)
A．5 V B．7.1 V
C．10 V D．12 V
解析　依据P＝，＝，则U′＝＝5 V，沟通电的最大电压U′m＝U′＝7.1 V．故B选项正确．
答案　B
5．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的沟通电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是(　　)

A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz
B．通过电阻的电流为A
C．电阻消耗的电功率为2.5 W
D．用沟通电压表测得电阻两端电压为5 V
解析　由题意可知此沟通电为正弦式沟通电，其有效电动势E＝＝ V，电阻消耗的功率P＝＝2.5 W，C选项正确；通过R的电流I＝＝ A，故B选项错误；此沟通电的频率f＝25 Hz，故A选项错误；电压表所测电压为有效电压，应为 V，故D选项错误．
答案　C
6．如图所示，两个相同的灯泡，分别接在抱负变压器的原副线圈上，(灯泡电阻不随温度变化) 已知原、副线圈的匝数比n1:n2＝2:1，电源电压为U，则(　　)

A．通过A、B灯的电流之比IA:IB＝2:1
B．灯泡A、B两端的电压之比UA:UB＝1:2
C．灯泡A、B两端的电压分别是UA＝U，UB＝U
D．灯泡A、B消耗的功率之比PA:PB＝1:1
解析　＝＝，故A选项错误；两个完全相同的灯泡，电阻相同，则UA:UB＝IAR:IBR＝1:2，故B选项正确；由＝＝2，U＝U1＋UA，U2＝UB＝，得U＝＋2UB＝UB，故UB＝U，UA＝U，故C选项正确；两灯泡中电流不等，故D选项错误．
答案　BC
7．一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一沟通电源相连接，如图所示．一铁块插进线圈之后，该灯将(　　)

A．变亮
B. 变暗
C. 对灯没影响
D．无法推断
解析　加入铁芯，转变了线圈的自感系数，自感系数增大，感抗增大，所以灯泡变暗．
答案　B
8．在变电站里，经常要监测电网上的强电流，用到的器材有电流互感器．如图所示的四种有关电流互感器的连接方法中，能正确反映其工作原理的是(　　)

解析　电流互感器是测量大的交变电流的器材，其工作原理是变压器，而且是升压变压器，原线圈串联在沟通线路中，故A选项正确．
答案　A
9．在下图中L为电感线圈，C为电容，A、B为两只相同的灯泡，将它们接在电压为U的沟通电源上，两只灯泡的亮度一样．若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法中正确的是(　　)

A．两灯泡的亮度不变
B．A灯泡亮度不变，B灯泡变亮
C．A灯泡变暗，B灯泡变亮
D．A灯泡变亮，B灯泡变暗
解析　将电源的频率增大，电感线圈的感抗增大，灯泡A变暗；频率增大，电容的容抗减小，灯泡B变亮，故C选项正确．
答案　C
10．如图，一抱负变压器原线圈接入一交变电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的．V1和V2为抱负电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为抱负电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是(　　)

A．U2变小，I3变小 B．U2不变，I3变大
C．I1变小，I2变小 D．I1变大，I2变大
解析　断开开关S，副线圈电路中电路结构如图，总电阻R总增大；由＝，得

U2＝U1，可见U2不变．
由于I2＝，R总增大，I2削减．
输出功率(P出＝I2U2)减小，对抱负变压器P入＝P出，P入＝I1U1，因而推断得出I1减小．由于I2减小，R1上的电压UR1＝I2R1减小，R2、R3两端电压U23增大，通过R3的电流I3＝增大，因而正确选项为BC.
答案　BC
第Ⅱ卷(非选择题，共40分)
二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．将正确结果填在题中横线上)
11．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝____________.线框从中性面开头转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝____________.

解析　线框在磁场中转动切割磁感线产生正弦式沟通电，有效值E＝BSω，由欧姆定律得I＝，线框从中性面开头转过的过程，通过导线截面的电荷量由E＝，ΔΦ＝BS，I＝，q＝IΔt，可得q＝.
答案　　
12．如图所示电路，当在a，b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当a，b两端加上同样电压的交变电流时，L1发光亮度变暗而L2正常发光，则A、B分别为________、________.

答案　电感　电容器
三、计算题(共2小题，共28分．解答应写出必要的文字说明，方程和重要的演算步骤，只写出最终答案的不能得分，有数值计算的题，在答案中必需明确写出数值和单位)
13．(13分)一个“220 V,200 W”的电炉接入电源电压u＝121 sin100πt V的电路中，试求下列各物理量．
(1)通过电路中电流的瞬时值表达式；
(2)与电路串联的沟通电流表和与其电路并联的沟通电压表的读数各是多少？
(3)电炉的实际功率是多少？
解析　(1)电炉电阻R＝＝Ω＝242 Ω，则电流瞬时值i＝＝sin100πt A.
(2)电压表的读数U＝＝121 V，电流表的读数I＝＝0.5 A.
(3)电炉实际功率P实＝UI＝121×0.5 W＝60.5 W.
答案　(1)i＝sin100πt A
(2)0.5 A　121 V
(3)60.5 W
14．(15分)某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电．当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1.若发电厂用一台升压变压器T1先把电压上升，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示．这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增加至P2.试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比各为多少？(变压器T1、T2可视为抱负变压器)

解析　发电厂的电能向用户输送时，为了削减线路上的热损耗而接受高压输电．因此，在发电机的输出端要接受升压变压器T1升压，而在输电终端，即用户端，又要用降压变压器T2进行降压．设输电线的电阻为R，当发电厂未经变压器直接向用电设备供电时，输电线中的电流为I1，则有
P1＝I1U.①
而输电线上损耗的电功率为
P0－P1＝IR.②
由①②可解得I1＝，
R＝U2.
不论是否使用变压器输电，输电线的电阻R为定值，而每次发电厂输出的功率都为P0，发电机输出的电压也肯定，故不论是否使用变压器输电，发电机输出的电流均为I1.但若在发电厂用一台升压变压器T1后，输电线的电流I′2将小于I1.如题图所示，I′2为升压变压器T1的输出电流，也为降压变压器T2的输入电流．设T2的输出电流为I2，对用电设备有
P2＝I2U.③
此时输电线损耗的功率
P0－P2＝I′R.④
由③④可得降压变压器的输入和输出电流分别为
I′2＝ ，
I2＝.
故降压变压器T2的原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为
＝＝ ；
升压变压器T1原线圈匝数N1与副线圈匝数N2之比为
＝＝ .
答案