物理选修3第五章 交变电流综合与测试当堂达标检测题

这是一份物理选修3第五章 交变电流综合与测试当堂达标检测题，共8页。

[基础达标练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )
A B
C D
A [电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故B、D错误；由变压器电流关系n1I1＝n2I2，要使I2n1，故A选项正确．]
2．一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2，当R增大时( )
A．I1减小，P1增大 B．I1减小，P1减小
C．I2增大，P2减小 D．I2增大，P2增大
B [当R增大时，副线圈中的电流I2＝eq \f(U2,R)减小；功率P2＝eq \f(U\\al(2,2),R)减小，又因为P1＝P2，P＝IU，则P1减小，I1减小，所以选项B正确．]
3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝10∶1，输出端电阻R＝50 Ω，把原线圈接入“220 V，50 Hz”的正弦交流电时(电表为理想电表)( )
A．当X为电流表时，若电阻R增大，则原线圈中的电流将增大
B．当X为电流表时，电压表 V的示数为22 V
C．当X为电流表时，电流表的示数为0.44eq \r(2) A
D．当X为二极管时，电压表 V的示数为11 V
B [若使电阻R增大，副线圈中的电流变小，原线圈中的电流也变小，A项错误；根据公式eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，解得U2＝22 V，电压表测量的电压为有效值，所以电压表 V的示数为22 V，B项正确；当X为电流表时，电流表的示数为I2＝eq \f(U2,R)＝eq \f(22,50) A＝0.44 A，C项错误；当X为二极管时，在一个周期内只有半个周期的时间有电流通过，此时由eq \f(U2,R)T＝eq \f(U\\al(2,2),R)·eq \f(T,2)，解得U＝11eq \r(2) V，D项错误．]
4．如图所示，左侧的圆形导电环半径为r＝1.0 cm，导电环与一个理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为C＝100 pF的电容器相连，导电环的电阻不计，环中有垂直于圆环平面的变化磁场，磁感应强度B的变化率为eq \f(ΔB,Δt)＝100eq \r(2)πsin ωt T/s，若电容器C所带电荷量的最大值为1.41×10－9 C，则所用理想变压器的原、副线圈的匝数之比为(取π2＝10)( )
A．1∶100 B．100∶1
C．1∶100eq \r(2) D．100eq \r(2)∶1
A [原线圈两端电压最大值U1m＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(ΔB,Δt)))mS＝0.1eq \r(2) V．副线圈两端电压的最大值即电容器两端电压的最大值，由C＝eq \f(Q,U)，得U2m＝eq \f(Qm,C)＝10eq \r(2) V，所以eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1m,U2m)＝eq \f(1,100)，故A正确．]
5．如图所示，变压器的输入电压U一定，两个副线圈的匝数是n2和n3.当把电热器接a、b，让c、d空载时，电流表读数是I2；当把同一电热器接c、d，让a、b空载时，电流表读数是I3，则I2∶I3等于( )
A．n2∶n3 B．n3∶n2
C．neq \\al(2,2)∶neq \\al(2,3) D．neq \\al(2,3)∶neq \\al(2,2)
C [由变压比知eq \f(U,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)，由P入＝P出知，当电热器接a、b，让c、d空载时，有UI2＝eq \f(U\\al(2,2),R)；当把同一电热器接c、d，让a、b空载时，有UI3＝eq \f(U\\al(2,3),R)，所以I2∶I3＝Ueq \\al(2,2)∶Ueq \\al(2,3)＝neq \\al(2,2)∶neq \\al(2,3)，故C正确．]
6．如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是( )
A．电压表V1示数增大
B．电压表V2、V3示数均增大
C．该变压器起升压作用
D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
D [由于变压器原线圈的电压不变，因此电压表V1、V2的读数均不变，选项A、B错误；由题意可知，该变压器起降压作用，选项C错误；由于副线圈的电压不变，电流表A2的示数增大，根据欧姆定律可知负载的电阻变小，所以滑动变阻器连入电路的阻值变小，选项D正确．]
二、非选择题(14分)
7．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝eq \f(\r(2),π) T．用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V 11 kW”的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图所示，则：
(1)发电机的输出电压为多少？
(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？
(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？
[解析] (1)根据Em＝NBSω＝1 100eq \r(2) V得
输出电压的有效值为U1＝eq \f(Em,\r(2))＝1 100 V.
(2)根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得eq \f(n1,n2)＝5∶1.
(3)根据P入＝P出＝2.2×104 W
再根据P入＝IAU1，得IA＝eq \f(P入,U1)＝eq \f(2.2×104,1 100) A＝20 A.
[答案] (1)1 100 V (2)5∶1 (3)20 A
[能力提升练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分)
1．(多选)现用电压为380 V的正弦式交流电给额定电压为220 V的电灯供电，以下电路中可以使电灯正常发光的有( )
A B C D
ABC [由题图可知，A、B选项中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C选项为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D选项为升压变压器，电灯两端的电压要大于380 V，不可行．]
2．(多选)如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈两端a、b接正弦交流电源，R为负载电阻，电流表A1的示数是0.2 A，电流表A2的示数为1.0 A．下列说法正确的是( )
A．原线圈和副线圈的匝数比为1∶5
B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1
C．若将另一个电阻与原负载R串联，则电流表A2的示数增大
D．若将另一个电阻与原负载R并联，则电流表A2的示数增大
BD [由I1∶I2＝n2∶n1，可得n1∶n2＝5∶1，A错误，B正确；若将另一个电阻与原负载R串联，则副线圈所在回路总电阻变大，由I2＝eq \f(U2,R)知，电流表A2的示数减小，C错误；若将另一个电阻与原负载R并联，则副线圈所在回路总电阻变小，I2增大，即电流表A2的示数增大，D正确．]
3．(多选)如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，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为理想交流电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想交流电流表，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
BC [由U2＝eq \f(n2,n1)U1得，U1不变，U2就不变； S断开，R总增大，U2不变，则I2变小，由I1＝eq \f(n2,n1)I2得I1也变小；I2变小，加在R1两端的电压变小，由UR3＝U2－UR1，得UR3增大，所以I3变大．]
4．(多选)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( )
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
AD [由题图象可知原线圈输入电压的最大值Um＝311 V，T＝2×10－2 s，则原线圈输入电压的有效值U1＝eq \f(Um,\r(2))＝220 V，f＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,2×10－2 s)＝50 Hz，选项 A正确；由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可得：U2＝eq \f(n2,n1)U1＝22 V，B错误；P向右移动时，原、副线圈的匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误；P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，D正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)如图所示，理想变压器原线圈Ⅰ接到220 V的交流电源上，副线圈Ⅱ的匝数为30，与一标有“12 V 12 W”字样的灯泡L连接，灯泡正常发光．副线圈Ⅲ的输出电压为110 V，电流为0.4 A．求：
(1)副线圈Ⅲ的匝数；
(2)原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流．
[解析] (1)根据已知U2＝12 V，n2＝30；U3＝110 V，
由于eq \f(U2,U3)＝eq \f(n2,n3)，得n3＝eq \f(U3,U2)n2＝275.
(2)由U1＝220 V，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，得n1＝eq \f(U1,U2)n2＝550，
由P1＝P2＋P3＝P2＋I3U3＝56 W，得I1＝eq \f(P1,U1)＝0.25 A.
[答案] (1)275 (2)550 0.25 A
6．(14分)如图甲所示为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头．原线圈输入正弦式交变电压的u­t图象如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω 的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；
(2)求只在ce间接400 Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de间线圈的匝数比eq \f(nce,nde).
[解析] (1)由题图乙知，T＝eq \f(2π,ω)＝0.01 s，
解得ω＝200π rad/s
电压瞬时值uab＝400sin 200πt(V)．
(2)电压有效值U1＝200eq \r(2) V
理想变压器P1＝P2
原线圈中的电流I1＝eq \f(P1,U1)，
解得I1＝0.28 A(或eq \f(\r(2),5) A)．
(3)设ab间匝数为n1，eq \f(U1,n1)＝eq \f(Uce,nce)，
同理eq \f(U1,n1)＝eq \f(Ude,nde)
由题意知eq \f(U\\al(2,ce),Rce)＝eq \f(U\\al(2,de),Rde)
解得eq \f(nce,nde)＝eq \r(\f(Rce,Rde))
代入数据得eq \f(nce,nde)＝eq \f(4,3).
[答案] (1)uab＝400sin 200πt(V) (2)0.28 A(或eq \f(\r(2),5) A) (3)eq \f(4,3)