1、第五章检测(A)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,16题只有一个选项符合题目要求,710题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)1.如图所示,L甲、L乙是规格相同的灯泡,接线柱a、b接电压为U的直流电源时,无论电源的正极与哪一个接线柱相连,L甲灯均能正常发光,L乙灯都完全不亮。当a、b接电压的有效值为U的交流电源时,L甲灯发出微弱的光,L乙灯能正常发光,则下列判断正确的是()A.与L甲灯串联的元件x是电容器,与L乙灯串联的元件y是电感线圈B.与L甲灯串联的元件x是电感线圈,与
2、L乙灯串联的元件y是电容器C.与L甲灯串联的元件x是二极管,与L乙灯串联的元件y是电容器D.与L甲灯串联的元件x是电感线圈,与L乙灯串联的元件y是二极管解析:由于接直流电源时,对换电源正、负极,对电路无影响,故电路中没有二极管,C、D错误。再根据电路中接直流电源和交流电源时灯泡的发光情况,可知x是电感线圈,y是电容器,A错误,B正确。答案:B2.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为101,R1=20 ,R2=30 ,C为电容器。已知通过R1的正弦式交变电流如图乙所示,则()A.交变电流的频率为0.02 HzB.原线圈输入电压的最大值为2002 VC.电阻R2的电功率约为6.67 WD.通
3、过R3的电流始终为零解析:根据变压器原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同,周期为0.02 s、频率为50 Hz,A错;由题图乙可知通过R1的电流最大值为Im=1 A,根据欧姆定律可知其最大电压为Um=20 V,再根据原、副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V,B错;因为电容器有通交流、隔直流的作用,则有电流通过R3和电容器,D错;根据正弦式交变电流的峰值和有效值关系、并联电路特点可知通过电阻R2的电流有效值为I=ImR12R2、电压有效值为U=Um2,电阻R2的电功率为 P2=UI=203 W6.67 W,C对。答案:C3.(2018全国卷)一电阻接到方波交流电
4、源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦式交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方Q正等于()A.12 B.21 C.12 D.21解析:对于方波交流电源,电压的有效值和最大值相等,即U方=u0,在周期T内产生的热量为Q方=u02RT,对于正弦式交流电源,电压的有效值U正=u02,在周期T内产生的热量为Q正=(u02)2RT。整理可得Q方Q正=21,选项D正确。答案:D4.正弦式交流电源电压的有效值为6 V,它和电阻R1、R2及电容器C、电压表一起连接成如图所示的电路,图中电压表的读数为U1,为了保证电容器C不被击穿,电容器
5、的耐压值为U2,电容器在电路中正常工作,则 ()A.U1=62 VU2=6 VB.1=6 VU2=32 VC.U1=62 VU26 VD.U1=6 VU262 V解析:电压表读数为交流电压的有效值,所以电压表读数U1=6 V,电容器耐压值应大于交流电压的最大值,U262 V。答案:D5.远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是()A.I1I2=n1n2B.I2=U2RC.I1U1=I22RD.I1U1=I2U2解析:理想变压器电流与匝数的关系为I1I2=n2
6、n1,选项A错误;设降压变压器原线圈电压为U3,则I2=U2-U3R,选项B错误;理想变压器没有功率损失,有I1U1=I2U2,选项D正确;由I1U1=I22R+I2U3可知,选项C错误。答案:D6.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线的电阻为R,通过导线的电流为I,学校的输入电压为U2。下列计算线路损耗功率的式子错误的是()A.U12RB.(U1-U2)2RC.I2RD.I(U1-U2)解析:因U1为始端电压,U2为末端电压,故U1-U2应是输电线上的电压损失,B对;I为输电电流,则输电线上损耗的功率可用I2R表示,C对;由公式P=IU可判断I(U1-U2)也表示输电线的功率损
7、耗,D对。答案:A7.关于交变电流和直流的说法正确的是()A.如果电流的大小做周期性变化,则一定是交变电流B.直流的大小可以变化,但方向一定不变C.交变电流一定是按正弦规律变化的D.交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化解析:大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。A中电流大小虽做周期性变化,但方向不一定改变,所以不能判定是交变电流,故A错误。交变电流的种类很多,只要满足交变电流变化规律的都是交变电流,故C错误。答案:BD8.(2018全国卷)如图甲所示,在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦式交变电流i,i的变化如图乙所示,规定从Q
8、到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势()A.在t=T4时为零B.在t=T2时改变方向C.在t=T2时最大,且沿顺时针方向D.在t=T时最大,且沿顺时针方向解析:PQ中的电流在导线框R中产生变化的磁场,所以线框R中的磁通量变化规律和PQ中电流的变化规律相同,PQ中电流在T4时刻变化率为零,即线框R中的磁通量的变化率为零,线框中R产生的感应电动势为零,A选项正确;T2时刻PQ中电流变化最快,即线框R中磁通量变化最快,斜率正负没有发生变化,所以感应电动势的方向没有发生变化,B选项错误;在T2时刻,线框R中的磁通量从向内减弱变为向外增强,感应电流的磁场方向垂直纸面向里,感应电动势为顺时针方向,C选
9、项正确;在T时刻,线框R中的磁场从垂直纸面向外减弱变为垂直纸面向里增强,感应电流的磁场方向垂直纸面向外,感应电动势为逆时针方向,D选项错误。答案:AC9.如图所示,将额定电压为60 V的用电器,通过一理想变压器接在正弦式交流电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。下列判断正确的是()A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113解析:理想变压器的输入功率等于输出功率,所以有P1=U1I1=U2I2=602.2 W=13
10、2 W,选项A错误;原线圈电流I1=P1U1=0.6 A,选项B正确;副线圈电流最大值I2max=2I2=1125 A,选项C错误;原、副线圈匝数比n1n2=U1U2=22060=113,选项D正确。答案:BD10.如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是()A.原、副线圈匝数比为91B.原、副线圈匝数比为19C.此时a和b的电功率之比为91D.此时a和b的电功率之比为19解析:设灯泡的额定电压为U0,当U=10U0时,因两灯泡均正常发光,故变压器原线圈的输入电压为U1=U-U0=9U0,副线圈的
11、输出电压U2=U0。因U1U2=n1n2,故n1n2=91,选项A正确,选项B错误;由变压器的电流关系,I1I2=n2n1得I1I2=19,则此时a、b的电功率之比为PaPb=U0I1U0I2=19,选项C错误,选项D正确。答案:AD二、填空题(本题共2小题,共20分)11.(8分)钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为1.2 A。图乙中用同一电缆线绕了3匝,则这种电流表能测(选填“交流”或“直流”),图乙的读数为 A。解析:钳形电流表是根据变压器变流原理设计的,这种电流表能测交流,不能测直流。题图甲电缆线绕1匝,电流表的读数为I2=1.2 A,则I11=I2n;用同一电缆线绕
12、了3匝,流过电缆线的电流I1不变,则I13=I2n,I2=3.6 A。答案:交流3.612.(12分)一理想自耦变压器如图所示。当滑片P向b方向移动时,R和R保持不变,电压表读数将,电流表的读数将;若P的位置不动,滑动变阻器滑片Q向上滑动时,电压表的读数将,电流表的读数将。(均选填“增大”“减小”或“不变”,R表示滑动变阻器的总电阻)解析:电源的电压设为U1,电压表的读数是副线圈两端电压,设为U2,那么U2=n2n1U1。当P向b移动时,n1变大,n2不变,所以U2变小,即电压表示数将变小,如果R和R不变,则副线圈中的电流将变小,原线圈中的电流将变小,即电流表的读数将变小。当P的位置不变时副线
13、圈两端电压不变,故电压表的示数不变,滑动变阻器的滑片向上滑动时,总电阻减小,副线圈中的电流增大,原线圈中的电流增大,即电流表的示数将增大。答案:减小减小不变增大三、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、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)13.(8分)如图所示,理想变压器的输出端接有一交流电动机,电动机线圈的电阻为R,电动机正在将质量为m的重物以速度v匀速提升,若不计摩擦和空气阻力,变压器的输入功率为P,求图中电流表的示数。解析:根据能量守恒可知P=I2R+mgv解得I=P-mgvR。答案:P-mgvR14.(10分)
14、一矩形线圈有100匝,面积为50 cm2,线圈内阻r=2 ,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,从线圈平面与磁场平行时开始计时,已知磁感应强度B=0.5 T,线圈的转速n=1 200 r/min,外接一用电器,电阻为R=18 ,试写出用电器两端电压瞬时值的表达式。解析:角速度=2n=21 20060 rad/s=40 rad/s,最大值Em=nBS=1000.55010-440 V=10 V,线圈感应电动势e=Emcos t=10cos 40t V,由闭合电路欧姆定律i=eR+r=e20=0.5cos 40t A。故用电器两端电压u=Ri=180.5cos 40t V=9cos 40t
15、V。答案:u=9cos 40t V15.(10分)某发电站的输出功率为104 kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向80 km远处的用户供电。已知输电线的电阻率为=2.410-8 m,导线横截面积为1.510-4 m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%。求:(1)升压变压器的输出电压;(2)输电线路上的电压损失。解析:(1)输电线的电阻为R=2lSP损=P14%P损=I22RP2=P1P2=I2U2由得升压变压器的输出电压U2=80 000 V。(2)输电线路上的电压损失U损=I2R=3 200 V。答案:(1)80 000 V(2)3 200 V16.(12分)某兴趣小组设计了一
16、种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为49,磁场均沿半径方向。匝数为n的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为R。求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势Em的大小;(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力F的大小;(3)外接电阻上电流的有效值I。解析:(1)bc、ad边的运动速度v=l2感应电动势Em=4nBlv,解得Em=2nBl2。(2)电流Im=Emr+R安培力F=2nBIml解得F=4n2B2l3r+R。(3)一个周期内,通电时间t=49TR上消耗的电能W=Im2Rt且W=I2RT,解得I=4nBl23(r+R)。答案:(1)2nBl2(2)4n2B2l3R+r(3)4nBl23(R+r)