高二物理试卷第5章 - 交变电流综合检测题及答案解析

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．根据交变电流瞬时表达式i＝5sin500t(A)可知，从开始计时起，第一次出现电流峰值所需要的时间是( )

A．2 ms B．1 ms C．6.28 ms D．3.14 ms

2π

解析：选D.法一：由已知条件有T＝ω＝500 rad/s，则T＝2π/500.从中性面开始计时，第一

1π－

次出现电流峰值需Δt＝T/4＝2π/500× s＝ s＝3.14×103s.

41000

法二：由交流电瞬时值表达式，令i为最大值时有sin(ωt)＝1，即(500t)＝π/2，则

－

t＝π/1000＝3.14×103(s)．选D.

2．边长为L的正方形闭合线圈共n匝，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁感线并在线圈平面内的轴匀速转动，要使线圈中的感应电流增大1倍，下列措施可采用的是( )

A．只将角速度ω增大1倍 B．只将线圈边长L增大至2L C．只将线圈匝数增加至2n D．只将磁感应强度增至2B

UUmnBSω

解析：选ABD.由公式I＝＝＝可推得A、D正确．边长为2L时，S′＝4S，R′

R2R2R

＝2R，故B正确，若匝数n′＝2n，则R′＝2R，I不变，故C项错误．

3．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝2202sin100πt V，则( ) A．交流电的频率是100π Hz B．t＝0时，线圈位于中性面 C．交流电的周期是0.02 s D．t＝0.05 s时，e有最大值 解析：选BC.由瞬时值表达式可知：角速度ω＝100π rad/s.感应电动势是按正弦规律变化的，所以t＝0时，线圈平面位于中性面．

ω100π

因ω＝2πf，所以f＝＝ Hz＝50 Hz

2π2π

11

由T＝f得T＝ s＝0.02 s

50

当t＝0.05 s时，e＝2202sin5π V＝0，故B、C选项正确．

4.如图5－3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( )

图5－3

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：选BC.某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有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.

5．发电机的路端电压为U，经电阻为r的输电线向远处的用户供电，发电机的输出功率为P，则( )

P

A．输电线上的电流为

U

U2

B．输电线上的功率损失为r

P

C．用户得到的功率为P－(U)2r

Pr

D．用户得到的电压为 U

解析：

P

选AC.由题知，其供电原理如图所示，由P＝UI得输电线上的电流为U，P

A正确；输电线上的功率损失为ΔP＝I2r＝()2·r，B错误；用户得到的

U

PP

功率为P－(U)2r，C正确；用户得到的电压为U－ΔU＝U－Ir＝U－(U)r，D错误． 6.有一交变电流如图5－4所示，则由此图象可知( )

图5－4

A．它的周期是0.8 s B．它的峰值是4 A

C．它的有效值是22 A D．它的频率是0.8 Hz

1

解析：选AB.由图象可读得其T＝0.8 s，f＝＝1.25 Hz，故A对，D错；又由图象读得Im

T

Im＝4 A，故B对；因为电流为非正弦式交流电，故有效值I ≠ ＝22 A，C错．

2

7．(2010年高考山东卷)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图5－5甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是( )

图5－5

A．副线圈输出电压的频率为50 Hz B．副线圈输出电压的有效值为31 V

C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小 D．P向右移动时，变压器的输出功率增加

1

解析：选AD.副线圈输出电压的频率等于输入电压的频率f＝T＝50 Hz，故选项A正确；原线圈输入电压的有效值U1＝

U1n1310

V＝220 V，由＝知，U2＝22 V，故选项B错误；原、

U2n22

I1n21U22副线圈的电流比＝＝，故选项C错误；变压器的输出功率P＝，P向右移动时，

I2n110R＋RP

RP减小，所以P变大，故选项D正确．

8.如图5－6所示的电路图中，变压器是理想变压器，原线圈匝数n1＝600匝，装有0.5 A的保险丝，副线圈的匝数n2＝120匝．要使整个电路正常工作，当原线圈接在180 V的交流电源上时，则副线圈( )

图5－6

A．可接耐压值为36 V的电容器

B．可接“36 V 40 W”的安全灯两盏 C．可接电阻为14 Ω的电烙铁

D．可串联量程为3 A的电流表测量其电路的总电流 答案：B

9．有两个输出电压相同的交流电源，第一个电源外接一个电阻R1，第二个电源外接一个变压器，变压器的初级线圈匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，变压器的负载为一个电阻R2，测得两个电源的输出功率相等．则此两电阻大小之比R1∶R2为( )

2

A．n1∶n2 B．n21∶n2

2

C．n2∶n1 D．n22∶n1 答案：B

10．如图5－7所示，在远距离输电过程中，若保持原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是( )

图5－7

A．升高U1会减小输电电流I2 B．升高U1会增大线路的功率损耗 C．升高U1会增大线路的电压损耗 D．升高U1会提高电能的利用率

n1解析：选AD.提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2＝I1，所以

n2

I2将减小，故A对，线路功率损耗P损＝I22R，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故B、C错误，因线路损耗功率减小，因此利用率将升高．

11．如图5－8所示中A、B、C、D是四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V 40 W”，当灯泡所消耗的功率都调到20 W时，哪种台灯消耗的功率最小( )

图5－8

解析：选C.利用变阻器调节到20 W时，除电灯消耗电能外，变阻器由于热效应也要消耗一部分电能，使台灯消耗的功率大于20 W，利用变压器调节时，变压器的输入功率等于输出功率，本身不消耗电能，所以C中台灯消耗的功率最小．

12．如图5－9所示，理想变压器的原副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈接正弦式交流电，副线圈接电动机，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，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为( )

图5－9

mgvmgv

A．4IR＋ B. II

mgv1

C．4IR D.IR＋ I4

解析：选A.根据电流与匝数的关系知变压器的输出电流为2I，电动机消耗的总功率为P2＝

mgv

mgv＋4IR，又变压器的输入功率P1＝UI＝P2＝mgv＋4I2R，则U＝＋4IR故A项正确．

I

二、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，答案中必须明确写出数值和单位) 13．(8分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100.穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图5－10甲所示．发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω.已知感应电动势的最大值Emax＝nωΦmax，其中Φmax为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．

图5－10

解析：从Φ－t图线看出

－－

Φmax＝1.0×102Wb，T＝3.14×102s.(1分) 已知感应电动势的最大值

2π

Emax＝nωΦmax，又ω＝T.(1分)