第三章 交变电流与远距离输电 单元检测(word解析版)

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名称 第三章 交变电流与远距离输电 单元检测(word解析版)
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文件大小 1.1MB
资源类型 教案
版本资源 鲁科版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-08-29 17:29:37

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文档简介

2021-2022学年鲁科版(2019)选择性必修第二册
第三章
交变电流与远距离输电
单元检测(解析版)
一、选择题(共40分)
1.下列图像中不属于交流电的有(  )
A.
B.
C.
D.
2.将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上,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50Hz
B.通过电阻的电流为A
C.电阻消耗的电功率为2.5W
D.用交流电压表测得电阻两端的电压是5V
3.物理学的基本原理在生产和生活中有着广泛的应用。下面列举的四种器件中,在工作时利用了电磁感应现象的是(  )
A.变压器
B.质谱仪
C.示波器
D.回旋加速器
4.矩形线圈的匝数为50匝,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示,下列结论正确的是(  )
A.在t=0.1
s和t=0.3
s时,电动势最大
B.在t=0.2
s和t=0.4
s时,电动势改变方向
C.电动势的最大值是157
V
D.在t=0.4
s时,磁通量的变化率为零
5.手机无线充电日趋流行,其感应线圈可等效为一个理想变压器,送电线圈为原线圈,受电线圈为副线圈,将此变压器接成如图乙所示电路,线圈匝数比,接入“,”的灯泡,当、两端加电压的交变流电时,灯泡正常工作,不考虑电压表和电流表对电路的影响,则(  )
A.电流表的示数为
B.时刻,电压表示数为
C.两端的输入功率为
D.在两端并上一个相同的灯泡,电压表的示数不变
6.如图所示,一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕一固定转轴以角速度ω做匀速转动的过程中,穿过线圈的最大磁通量为。当线圈平面与磁场方向的夹角为30°时,线圈中产生的感应电动势为(  )
A.
B.
C.
D.
7.图(a)左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55Ω,A、V为理想电流表和电压表,若原线圈接入如图(b)所示的正弦交变电压,电压表的示数为110V,下列表述正确的是(  )
A.原、副线圈匝数比为1:2
B.电流表的示数为2A
C.电压表的示数为电压的瞬时值
D.原线圈中交变电压的频率为100Hz
8.“稳压”电源可预防由于输电线老化,线损提高,入户电压降低,远达不到电器正常工作的需要。这个电源就是一种升压设备。其原理是根据入户电压与电器工作电压来智能调节变压器原副线圈匝数比的机器。下列说法正确的是(忽略变压器电阻)(  )
A.现入户电压,若要稳压源输出电压,则需调节
B.空调制冷启动时,热水器实际功率不变
C.空调制冷停止时,导线电阻耗能升高
D.在用电器正常工作时,若入户电压减小,则需要更大的入户电流,从而输电线路损耗更大
9.特高压输电技术已成为继高铁、核电之后中国在世界范围内的第三张高科技名片。如图为特高压远距离输电示意图,变压器为理想变压器,特高压输电电压U保持不变,输电线路的等效电阻为R0,用户电路为纯电阻电路,总电阻为R,当R变小时,不考虑其他因素的影响,则下列说法正确的是(  )
A.变压器原线圈中的电流变小
B.变压器输出端的电压变小
C.用户获得的功率一定变大
D.输电线损耗的功率与用户获得的功率的比值变大
10.如图所示,有一匝数为20、边长为10cm、电阻不计的正方形线框绕着固定转轴OO’以角速度50π
rad/s在垂直于纸面向里的匀强磁场中匀速转动,线框关于OO’对称,线框通过两电刷(未画出)与某一理想变压器相连,变压器原线圈串有一个理想交流电流表A,已知理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1:n2=10:1,副线圈两端接有两完全相同灯泡L1,L2串联,如果灯泡L1,L2的规格均为“5V,1W”且正常发光,则下列说法正确的是(  )
A.匀强磁场的磁感应强度大小为T
B.该线框中形成的交变电流,电流方向1秒内改变25次
C.线框转到图示位置的瞬间,电流表A读数为零
D.闭合开关,并联上相同的灯泡L2,不考虑灯泡的烧坏及阻值的变化,则L1变亮,原来的L2变暗
二、实验题(共15分)
11.(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,实验室中备有下列可供选择的器材:
A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B.条形磁铁
C.直流电源
D.多用电表
E.开关、导线若干
上述器材在本实验中不必用到的是________(填器材前的序号),本实验中还需要用到的器材有________。
(2)做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时,原线圈接在电源上,用多用电表测量副线圈的电压,下列操作正确的是(_______)
A.原线圈接直流电压,电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电压,电表用交流电压挡
C.原线圈接12V以下交流电压,电表用交流电压挡
D.原线圈接220V交流电压,电表用交流电压挡
12.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中:
(1)实验室中现有下列器材:
A.可拆变压器(铁芯、已知线圈1匝数400匝,线圈2匝数800匝)
B.直流电源
C.多用电表
D.条形磁体
E.开关、导线若干
上述器材在本实验中不需要的是________(填器材前的字母),本实验中还需用到的一种器材是__________;
(2)连接电路,使所用电源与其中一线圈相连。实验中分别测得线圈1两端电压、线圈2两端电压,改变输入电压重复实验,数据记录如表所示。
1.80
2.80
3.80
4.90
4.00
6.01
8.02
9.98
根据测量数据可知,连接电源的线圈是________(选填“线圈1”或“线圈2”)。
三、解答题(共45分)
13.阻值相等的甲、乙两电阻分别接到图(a)和(b)所示的方波交变电压、正弦式交变电压电路中,两种电压的周期和峰值都相等。求两电阻的电功率之比。
14.一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户,已知发电机的输出功率为500kW,路端电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不计变压器能量损耗,求:
(1)升压变压器副线圈两端的电压;
(2)输电导线上的功率损失及用户得到的功率。
15.图甲为某村水力发电厂输电示意图,升压变压器原副线圈匝数比为1:40,远距离输电线的总电阻为8Ω。若升压变压器的输入电压如图乙所示,输入功率为960
kW,在用户端的交流电压表显示电压为220
V。求:
(1)远距离输电线中的电流。
(2)降压变压器原副线圈匝数比。
16.一理想变压器按如图甲连接,a、b间接如图乙所示的正弦交流电,电流表电压表均为理想交流电表,已知电流表A1的读数为0.4A,定值电阻R=22Ω,求:
(1)原线圈的输入功率;
(2)原、副线圈的匝数比。
参考答案
1.B
【详解】
交流电的特点是大小、方向随时间做周期性的变化,B图方向没有随时间变化,不属于交流电,B正确。
故选B。
2.C
【详解】
A.由图知周期为0.04s,则
故A错误;
B.电压最大值为5V,则有效值为
则电流为
故B错误;
C.电功率
故C正确;
D.电压表测量的为有效值,为,故D错误。
故选C。
3.A
【详解】
A.变压器是互感的利用,是利用了电磁感应现象,故A正确;
B.质谱仪是利用电场加速,磁场使粒子偏转,不是电磁感应现象,故B错误;
C.示波器利用了电场加速和电场偏转的原理,故C错误;
D.回旋加速器利用磁场使带电粒子旋转,电场使粒子加速,故D错误;
故选A。
4.C
【详解】
A.t=0.1
s
和t=0.3
s时,Φ最大,变化率为0,e=0,故A错误;
B.t=0.2
s和t=0.4
s时,Φ=0,变化率最大,e=Em最大,方向不变;故B错误;
D.根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知,t=0.4
s时,
最大,故D错误;
C.由Φ-t图像可知


故C正确。
故选C。
5.B
【详解】
A.由图乙知,电流表测量的是变压器输入端的电流。电流表的示数为有效值,根据变压器电流与匝数比关系有
因为灯泡正常发光,故有
两式联立求得
即电流表的示数为0.025A,故A错误;
B.由图乙知,电压表测量的电压为灯泡两端的电压,电压表示数为交流电的有效值,由于灯泡上所标电压为有效值且灯泡正常发光,所以电压表示数为,故B正确;
C.由图乙知,两端的输入功率为
故C错误;
D.由图乙知,电压表测量的是输出端的电压。若在两端并上一个相同的灯泡,变压器输出端负载电阻将减小,假设灯泡仍然正常发光,则输出端的电流
增大,输入端电流也将增大,则变压器输入端电压为
交流电输出电压不变,变压器线圈匝数比不变,则将减小,根据电压与匝数比关系
则可得输出端电压也将减小,这与假设相矛盾,所以电压表读数不可能不变,故D错误。
故选B。
6.B
【详解】
以线圈平面从中性面转动开始计时,交变电流瞬时值表达式为
其中为线圈平面与中性面的夹角。当线圈平面与磁场方向的夹角为30°时,有
=
代入表达式,可得感应电动势为
故选B。
7.B
【详解】
A.原线圈电压的有效值
根据
A错误;
B.电流表的示数
B正确;
C.电压表示数为电压的有效值,C错误;
D.根据图像,周期T=0.02s,交流电的频率
D错误。
故选B。
8.AD
【详解】
A.变压器原副线圈电压比等于匝数比
代入数据有
n1:
n2
=2:3
故A正确;
BC.空调启动时,副线圈并联负载增多,副线圈电流增大,导线电阻分压增加,导线电阻耗能升高,热水器电压降低,功率降低,空调制冷停止时则情况相反。故BC错误;
D.在用电器正常工作时,功率不变,若入户电压U1减小,则需要更大的入户电流,从而输电线路损耗更大。故D正确。
故选AD。
9.BD
【详解】
A.用户电路为纯电阻电路,总电阻为R,当R变小时,副线圈电流变大,根据电流与匝数成反比可知,变压器原线圈中的电流变大,故A错误;
B.变压器原线圈中的电流变大,R0分压变大,特高压输电电压U保持不变,则变压器输出端的电压变小,故B正确;
C.因为不确定两电阻关系,无法判断用户获得的功率变化,故C错误;
D.输电线损耗的功率与用户获得的功率的比值
故比值变大,故D正确。
故选BD。
10.AD
【详解】
A.灯泡L1,L2的规格均为“5V,1W”且正常发光,则U2=10V,根据变压器电压的匝数关系可知U1=100V,则线圈产生的感应电动势最大值为
根据
解得
选项A正确;
B.交流电的频率为
电流方向一周期内改变2次,则电流方向1秒内改变50次,选项B错误;
C.电流表读数为交流电的有效值,则当线框转到图示位置的瞬间,电流表A读数不为零,选项C错误;
D.闭合开关,并联上相同的灯泡L2,则变压器次级电阻减小,因为U2不变,则次级电流变大,则L1变亮,两个并联的L2电压减小,则原来的L2变暗,选项D正确。
故选AD。
11.BC
低压交流电源
C
【解析】
【详解】
(1)
变压器的原理是互感现象的应用,是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化,所以不需要外界的磁场,故条形磁铁B不必用到
如果原线圈中通的是直流电源,则副线圈中不会有感应电流产生,故直流电源C不必用到,需要用到低压交流电源;
(2)
变压器的工作原理是互感现象,故原线圈接交流电压,输出电压也是交流电压,故电表用交流电压挡,综合(1)可知,故应选C。
12.BD
低压交流电源
线圈2
【详解】
(1)[1]A.变压器线圈两端的电压与匝数的关系为
所以需要知道原副线圈的匝数,可拆变压器就能满足条件。故A必用;
B.变压器的原理是互感现象的应用,是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化,如果原线圈中通的是直流电源,则副线圈中不会有感应电流产生,故B不需要;
C.变压器线圈两端的电压与匝数的关系
需要测电压,所以需要一个测电压的仪器,故C必用;
D.变压器的原理是互感现象的应用,是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化,所以不需要外界的磁场,故D不需要;
E.做电学实验,当然需要用到开关、导线,故E必用。
[2]本实验中还需一个电源
,故还需用到的器材有低压交流电源;
(2)[3]由于变压器总是存在漏磁现象,还有铜损、铁损等损耗,则副线圈的交流电压表的实际读数还是小于理想变压器的副线圈的读书,由于总是小于的一半,所以可判断连接交流电源的原线圈是线圈2。
13.2:1
【详解】
图a中电压有效值为U0;图b中电压有效值为
,则根据
可知,两电阻的电功率之比
14.(1)2500V;(2)60kW,440kW
【详解】
输电线路原理图如图所示
(1)根据设升压变压器原、副线圈的电压为U1、U2,由变压器的规律可知
升压变压器副线圈两端的电压
U2==2500V
(2)输电导线上的电流
I2==200A
输电导线上的功率损失
P损=I22r线=60kW
用户得到的功率
P用=P1-P损=440kW
15.(1)
;(2)
【详解】
(1)由图像可知,输入电压的有效值为
原线圈中的电流为
由电流与变压器匝数成反比可得远距离输电线中的电流为
(2)升压变压器副线圈的电压
输电线损失的电压
降压变压器的输入电压为
降压变压器原副线圈匝数比
16.(1)88W;(2)5:1
【详解】
(1)由图乙可知,原线圈两端电压的有效值为
则原线圈的输入功率
(2)根据输入功率与输出功率相等可知
解得
则原、副线圈的匝数比