2020高中物理 第3、4章 交變電流 遠(yuǎn)距離輸電 12單元測(cè)試 魯科版選修3-2

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1、 第3、4章《交變電流》《遠(yuǎn)距離輸電》單元測(cè)試 一、選擇題 1．為了監(jiān)測(cè)變電站向外輸電情況，要在變電 站安裝互感器，其接線(xiàn)如圖1所示，兩變壓器匝數(shù)分別為 N1、N2和N3、N4，a和b是交流電表，則 (　　) A．N1＞N2 B．N3＞N4 C．a(chǎn)為交流電流表，b為交流電壓表 D．a(chǎn)為交流電壓表，b為交流電流表 解析：題圖左半部分中變壓器與導(dǎo)線(xiàn)并聯(lián)為電壓互感器，為獲得低電壓，N1＞N2； 題圖右半部分中變壓器與導(dǎo)線(xiàn)串聯(lián)為電流互感器，為獲得小電流，N3＜N4.故A、D 選項(xiàng)正確． 答案：AD 2．一個(gè)矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)

2、的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝10sin4πt V，則 (　　) A．該交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為2 Hz B．零時(shí)刻線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直 C．t＝0.25 s時(shí)，e達(dá)到最大值 D．在1 s時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)圈中電流方向改變100次 解析：由題中給出的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式可以得到該交變電動(dòng)勢(shì)的角速度是4π，由角速 度和周期、頻率的關(guān)系ω＝＝2πf得到此交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為2 Hz，周期是0.5 s， 所以選項(xiàng)A正確．周期是0.5 s，所以1 s內(nèi)線(xiàn)圈中的電流方向改變4次，選項(xiàng)D錯(cuò) 誤．代入表達(dá)式t＝0.25 s，

3、得到e＝0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．零時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)為零，此時(shí)穿 過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，選項(xiàng)B正確．綜上所述，本題的正確選項(xiàng)為A、B. 答案：AB 3．如圖2所示為交變電流的電流隨時(shí)間而變化的圖象，此交變電流的有效值是 (　　) 圖2 A.5 A　 　　　　　　　B.5 A C. A D.3.5 A 解析：題圖所示圖象中的交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q＝I12R＋I(xiàn)22R＝ (4)2R＋(3)2R＝25RT. 令此交變電流的有效值為I，應(yīng)有Q＝I2RT，故I2RT＝25RT，解得I＝5 A．B項(xiàng)正確． 答案：

4、B 4．如圖3所示，溫雨雪冰凍造成我國(guó)部分地區(qū)嚴(yán)重災(zāi)害，其中高壓輸電線(xiàn)因結(jié)冰而損毀嚴(yán)重．此次災(zāi)害牽動(dòng)億萬(wàn)人的心．為消除高壓輸電線(xiàn)上的凌冰，有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰．若在正常供電時(shí)，高壓線(xiàn)上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為ΔP；除冰時(shí)，輸電線(xiàn)上的熱耗功率需變?yōu)?ΔP，則除冰時(shí)(認(rèn)為輸電功率和輸電線(xiàn)電阻不變) (　　) 圖3 A．輸電電流為3I B．輸電電流為9I C．輸電電壓為3U D．輸電電壓為U 解析：高壓線(xiàn)上的熱耗功率ΔP＝I2R線(xiàn)

5、 ① 若熱耗功率變?yōu)?ΔP，則9ΔP＝I′2R線(xiàn) ② 由①②得I′＝3I，A對(duì)．又輸送功率不變，由P＝UI＝U′I′得U′＝U，所以D對(duì)． 答案：AD 5．一只矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖4甲所示，則下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖4 A．t＝0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與中性面垂直 B．t＝0.01 s時(shí)刻，Φ的變化率最大

6、 C．t＝0.02 s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大 D．該線(xiàn)圈相應(yīng)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖4乙所示 解析：由Φ－t圖知，t＝0時(shí)，Φ最大，即線(xiàn)圈處于中性面位置，此時(shí)e＝0，故A、 D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知T＝0.04 s，在t＝0.01 s時(shí)，Φ＝0，最大，e最大，則B項(xiàng) 正確；在t＝0.02 s時(shí)，Φ最大，＝0，e＝0，則C項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：B 6．如圖5所示，T為理想變壓器，副線(xiàn)圈回路中的輸電線(xiàn)ab和cd的電阻不可忽略，其余輸電線(xiàn)電阻可不計(jì)，則當(dāng)電鍵S閉合時(shí) (　　) 圖5 A．交流電壓表V1和V2的示數(shù)一定都變小 B．交流電壓表只有V

7、2的示數(shù)變小 C．交流電流表A1、A2和A3的示數(shù)一定都變大 D．只有A1的示數(shù)變大 解析：閉合S時(shí)，輸出電路電阻減小，副線(xiàn)圈中電流增大，V1示數(shù)不變，V2示數(shù)變 小，A2示數(shù)變大，則A1示數(shù)也變大，由于V1示數(shù)不變，A2示數(shù)變大，V2示數(shù)變小， 則A3示數(shù)變?。挥蠦項(xiàng)正確． 答案：B 7．如圖6所示，有一理想變壓器，原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為n，原線(xiàn)圈接正弦交流電壓U，輸出端接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī)．電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻為R.當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一重物勻速上升，下列判斷正確的是

8、 (　　) 圖6 A．原線(xiàn)圈中的電流為nI B．變壓器的輸入功率為UI/n C．電動(dòng)機(jī)輸出的總功率為I2R D．電動(dòng)機(jī)兩端電壓為IR 解析：電流表的讀數(shù)為副線(xiàn)圈電流，所以原線(xiàn)圈電流為，故A錯(cuò)誤；原線(xiàn)圈的輸入 功率則為U，故B對(duì)；電動(dòng)機(jī)上的熱功率為I2R，電動(dòng)機(jī)消耗功率為U，兩端電壓 為，故C、D錯(cuò)誤． 答案：B 二、實(shí)驗(yàn)題 8．(6分)某同學(xué)練習(xí)使用示波器時(shí)，欲按要求先在熒光屏上調(diào)出亮斑，為此，他進(jìn)行了如下操作：首先將輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，豎直位移和水平位移旋鈕轉(zhuǎn)到某位置，將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于1000擋，掃描范圍旋鈕置于“

9、外X”擋．然后打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)(指示燈亮)，過(guò)2 min后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕，結(jié)果屏上始終無(wú)亮斑出現(xiàn)(示波器完好)．那么，他應(yīng)完成下列________操作才有可能在屏上出現(xiàn)亮斑． A．豎直位移旋鈕 B．水平位移旋鈕 C．聚焦調(diào)節(jié)旋鈕 D．輔助聚焦旋鈕 解析：屏上沒(méi)有亮斑出現(xiàn)，不是聚焦不好，而是亮斑偏出了屏幕，故應(yīng)調(diào)節(jié)豎直 位移旋鈕和水平位移旋鈕，故應(yīng)完成A、B操作才可能在屏上出現(xiàn)亮斑． 答案：AB 9．(8分)如圖7是“練習(xí)使用示波器”實(shí)驗(yàn)的示意圖，圖中“X輸入”、“Y輸入”、“地”為信號(hào)輸入接線(xiàn)

10、柱．實(shí)驗(yàn)要求用示波器測(cè)乙圖b、c間的直流電壓．把b接“地”接線(xiàn)柱，欲使P滑動(dòng)時(shí)，亮斑在豎直方向移動(dòng)，則c端應(yīng)接________接線(xiàn)柱．實(shí) 驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)P滑到最左端時(shí)，亮斑恰好在熒光屏的中心；當(dāng)P滑到最右端時(shí)，亮斑向下偏離中心3.0格．當(dāng)P滑到某點(diǎn)時(shí)，亮斑向下偏離中心2.5格，則此時(shí)b、c間的電壓為_(kāi)_______V.(圖中電源是一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻不計(jì)的干電池) 圖7 解析：根據(jù)示波器接線(xiàn)柱的基礎(chǔ)知識(shí)，c端應(yīng)接“Y輸入”接線(xiàn)柱，根據(jù)示波器的工作原理，亮斑在熒光屏上的偏移距離與偏轉(zhuǎn)電壓成正比，由于＝，所以U＝1.25 V. 答案：Y輸入　1.25 三、計(jì)算題 10．如圖

11、8所示是霓虹燈的供電電路，電路中的變壓器可視為理想變壓器．已知變壓器原線(xiàn)圈與副線(xiàn)圈匝數(shù)比＝，加在原線(xiàn)圈的電壓為u1＝311sin100πt(V)，霓虹燈正常工作的電阻R＝440 kΩ，求通過(guò)原、副線(xiàn)圈中的電流． 圖8 解析：原線(xiàn)圈電壓的有效值為220 V， 由＝解得副線(xiàn)圈電壓U2＝4 400 V； 由I2＝得流過(guò)副線(xiàn)圈的電流I2＝10.0 mA. 由＝， 得I1＝I2＝200 mA. 答案：200 mA　10.0 mA 11．如圖9所示，一臺(tái)模型發(fā)電機(jī)的電樞是矩形導(dǎo)線(xiàn)框 abcd，其ab和cd邊長(zhǎng)l1＝0.4 m，ad和bc邊長(zhǎng)l2＝0.2 m， 匝數(shù)n＝100匝，它在

12、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 繞通過(guò)線(xiàn)框?qū)ΨQ(chēng)中心線(xiàn)且垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為10 V，開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，外電路上標(biāo)有“10 V,10 W”的燈泡恰好正常發(fā)光．求： (1)導(dǎo)線(xiàn)框abcd在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度； (2)S閉合后，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)θ＝60° 時(shí)的過(guò)程中通過(guò)燈泡的電荷量． 解析：(1)E＝10 V， Em＝E＝20 V，又Em＝nBωS， 則：ω＝ ＝ rad/s ＝12.5 rad/s. (2)S閉合后，UL＝10 V，PL＝10 W， I＝＝1 A， R總＝＝10 Ω，q＝n＝n ＝100× C＝ C. 答

13、案：(1)12.5 rad/s　(2) C 12．如圖10甲所示，在兩根水平放置的平行金屬導(dǎo)軌兩端各接一只R＝1 Ω的電阻，導(dǎo)軌間距L＝0.2 m，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8 T．一根電阻r＝0.3 Ω的導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌良好接觸，若導(dǎo)體棒沿平行于導(dǎo)軌的方向在PQ和MN之間運(yùn)動(dòng)，其速度圖象如圖乙所示(正弦曲線(xiàn))．求： 圖10 (1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式． (2)整個(gè)電路在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量． 解析：(1)由速度圖象得，某時(shí)刻導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度表達(dá)式 v＝10sin10πt m/s 導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為 e＝BLv＝10BLsin10πt＝1.6sin10πt V (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為 Em＝10BL＝1.6 V 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝＝ V 回路中的總電阻為R′＝r＋＝0.8 Ω 電流I＝＝ A 整個(gè)電路在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝I2R′t＝96 J. 答案：(1)e＝1.6sin10πt V　(2)96 J