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1、第二章 交變電流
章末檢測(cè)
(時(shí)間:90分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分)
1.如圖1是某種正弦式交變電壓的波形圖,由圖可確定該電壓的( )
A.周期是0.01sB.最大值是311V
C.有效值是220VD.表達(dá)式為u=220sin100πtV
2.有一交變電流如圖2所示,則由此圖象可知( )
A.它的周期是0.8sB.它的峰值是4A
C.它的有效值是2AD.它的頻率是0.8Hz
3.圖3為某種交變電流的波形,每半個(gè)周期按各自的正弦規(guī)律變化,其有效值為( )
A.7 AB.5 AC.3 A D.4 A
2、 圖1 圖2 圖3
4.一電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)同時(shí)并入u=311sin314tV的交流電源上,均正常工作,用電流表分別測(cè)得電飯煲的電流是5A,洗衣機(jī)的電流是0.5A.下列說法正確的是( )
A.電飯煲的電阻是44Ω,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈電阻是440Ω
B.電飯煲消耗的功率為1555W,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的功率為155.5W
C.1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為6.6×103J
D.電飯煲的發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10倍
5.如圖4甲所示為一種調(diào)光臺(tái)燈電路示意圖,它通過雙向可控硅電子器件實(shí)現(xiàn)了無
3、級(jí)調(diào)節(jié)亮度.給該臺(tái)燈接220V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示,則此時(shí)交流電壓表的示數(shù)為( )
圖4
A.220VB.110VC.VD.V
6.圖5甲所示電路中,A1、A2、A3為相同的電流表,C為電容器,電阻R1、R2、R3的阻值相同,線圈L的電阻不計(jì).在某段時(shí)間內(nèi)理想變壓器原線圈內(nèi)磁場(chǎng)的變化如圖乙所示,則在t1~t2時(shí)間內(nèi)( )
圖5
A.電流表A1的示數(shù)比A2的小B.電流表A2的示數(shù)比A3的小
C.電流表A1和A2的示數(shù)相同D.電流表的示數(shù)都不為零
7.圖6中為一理想變壓器,其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連,Q為滑動(dòng)頭.現(xiàn)令Q從均勻密繞的副線圈
4、最底端開始,沿副線圈勻速上滑,直至白熾燈L兩端的電壓等于其額定電壓為止.用I1表示流過原線圈的電流,I2表示流過燈泡的電流,U2表示燈泡兩端的電壓,P2表示燈泡消耗的電功率(這里的電流、電壓均指有效值,電功率指平均值).下列四個(gè)圖中,能夠正確反映相應(yīng)物理量的變化趨勢(shì)的是( )
圖6
8.圖7所示,M為理想變壓器,電表均可視為理想電表,接線柱a、b接電壓u=311sin314tV的正弦交流電源.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)時(shí),示數(shù)發(fā)生變化的電表是( )
圖7
A.A1、A2B.A2、V2C.A1、A2、V2D.A1、A2、V1、V2
9.在變電站里,經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)
5、測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流,所用的器材叫電流互感器.如圖所示的四個(gè)圖中,能正確反應(yīng)其工作原理的是( )
10.汽油機(jī)做功沖程開始時(shí),汽缸中的汽油、空氣混合氣要靠火花塞點(diǎn)燃,但是汽車蓄電池的電壓只有12V,不能在火花塞中產(chǎn)生火花,為此設(shè)計(jì)了如圖8所示的點(diǎn)火裝置,這個(gè)裝置的核心是一個(gè)變壓器,它的原線圈通過開關(guān)連到蓄電池上,副線圈接到火花塞的兩端,開關(guān)由機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制,做功沖程開始時(shí),開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_,這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了,下列說法中正確的是( )
圖8
A.該設(shè)計(jì)方案不可行,因?yàn)樾铍姵靥峁┑氖侵绷麟姡儔浩鞑荒芨淖冎绷麟妷?
B.該設(shè)計(jì)方案可行,因?yàn)樽儔浩髂軐⒅绷麟姼淖優(yōu)榻蛔?/p>
6、電流
C.該設(shè)計(jì)方案可行,因?yàn)橥ㄟ^變壓器原線圈的是變化的電流,可以通過變壓器發(fā)生互感現(xiàn)象
D.該變壓器可以是升壓變壓器,也可以是降壓變壓器
題 號(hào)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
二、填空題(本題共2小題,共16分)
11.(6分)如圖9所示,單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框面積為S,電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線框中感應(yīng)電流的有效值I=______.線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中,通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q=________.
圖
7、9
姓名:________ 班級(jí):________ 學(xué)號(hào):________ 得分:________ 12.(10分)示波器面板如圖11所示,圖10中甲圖為一信號(hào)源.
甲 乙 丙
圖10 圖11
(1)若要觀測(cè)此信號(hào)源發(fā)出的正弦交流信號(hào)的波形(正弦交流信號(hào)的電流i隨時(shí)間t做周期性變化的圖象如圖乙所示),應(yīng)將信號(hào)源的a端與示波器面板上的________接線柱相連,b端與________接線柱相連.
(2)若示波器所顯示的輸入波形如圖丙所示,要將波形上移,應(yīng)調(diào)節(jié)面
8、板上的________旋鈕;要使此波形橫向展寬,應(yīng)調(diào)節(jié)________旋鈕;要使屏上能夠顯示3個(gè)完整的波形,應(yīng)調(diào)節(jié)________旋鈕.
三、計(jì)算題(本題共4小題,共44分)
13.(10分)如圖12所示,一個(gè)小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī),其矩形線圈的長(zhǎng)度為l1,寬度為l2,共有n匝,總電阻為r,與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個(gè)阻值為R的定值電阻,線圈以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸OO′勻速運(yùn)動(dòng),沿轉(zhuǎn)軸OO′方向看去,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)沿逆時(shí)針方向,t=0時(shí)刻線圈平面與磁感線垂直.
圖12
(1)表示出線圈經(jīng)過圖示位置時(shí)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向.
(2)寫出
9、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式.
(3)求線圈從t=0位置開始到轉(zhuǎn)過90°的過程中的平均電動(dòng)勢(shì).
(4)求線圈從t=0位置開始到轉(zhuǎn)過60°時(shí)的瞬時(shí)電流.
14.(8分)黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備,它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈,然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”.如圖13所示是高壓電網(wǎng)的工作電路.高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220V的交流電壓變成高壓,高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5cm,已知空氣在常溫常壓下的擊穿電壓為6220V/cm,為防止空氣被擊穿而造成短路,變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不得超過多少?
圖13
10、
15.(12分)如圖14所示,變壓器原線圈輸入電壓為220V,副線圈輸出電壓為36V,兩只燈泡的額定電壓均為36V,L1額定功率為12W,L2額定功率為6W.試求:
圖14
(1)該變壓器的原副線圈匝數(shù)比.
(2)兩燈均工作時(shí)原線圈的電流以及只有L1工作時(shí)原線圈中的電流.
16.(14分)某村在較遠(yuǎn)的地方建立了一座小型水電站,發(fā)電機(jī)的輸出功率為100kW,輸出電壓為500V,輸電導(dǎo)線的總電阻為10Ω,導(dǎo)線上損耗的電功率為4kW,該村的用電電壓是220V.
圖15
(1)輸電電路如圖15所示,求升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比;
11、
(2)如果該村某工廠用電功率為60kW,則該村還可以裝“220V 40W”的電燈多少盞?
第二章 交變電流章末檢測(cè)答案
1.BC [本題考查正弦交變電流的基礎(chǔ)知識(shí),考查考生對(duì)正弦交流電基本知識(shí)及圖象的掌握.由圖象可知,該交變電壓周期為0.02s,最大值為311V,瞬時(shí)值表達(dá)式為u=311sin100πtV,A、D項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;有效值為V=220V,C項(xiàng)正確.]
2.AB [由圖象可讀得T=0.8s,f==1.25Hz,故A對(duì),D錯(cuò);又可由圖象讀得Im=4A,故B對(duì);因?yàn)殡娏鞑⒎钦医涣麟?,故其有效值I≠=2A,C錯(cuò).]
3.B [根據(jù)有效值的定義得
12、
Q=2R+2R=I2RT,
解得I=5A,故B正確.]
4.C
5.B [本題考查電壓的有效值的計(jì)算.設(shè)電壓的有效值為U,根據(jù)有效值定義有·=T,解得B項(xiàng)正確.]
6.C [理想變壓器原、副線圈的磁場(chǎng)變化情況相同,由圖乙知原線圈的磁場(chǎng)均勻變化,據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E==·S知副線圈中產(chǎn)生恒定電流,線圈對(duì)直流電無阻礙作用,直流電不能通過電容器,所以電流表A1、A2的示數(shù)相同,A3的示數(shù)為0,C選項(xiàng)符合題意.]
7.BC [滑動(dòng)頭向上勻速滑動(dòng),副線圈匝數(shù)均勻增加,與時(shí)間t成正比,由=得:U2=,故U2與t也成正比,選項(xiàng)C正確;隨著白熾燈變亮,其本身電阻也逐漸增大,燈泡的I-t圖線斜率逐
13、漸減小,B項(xiàng)正確;由于副線圈輸出功率增大,原線圈的輸入功率也增大,由P=UI知,輸入電流也要增大,故A錯(cuò);燈泡消耗的功率P2=,所以P2與U2不成正比,即P-t圖象不滿足正比例函數(shù)關(guān)系,故D錯(cuò).]
8.A [由變壓器特點(diǎn),可知=,只要n1、n2的比值不變,U1不變,那么U2也不變;由=知:原線圈中電流因副線圈中電流的改變而改變,因滑動(dòng)變阻器的電阻變化,A2的示數(shù)變化,所以A1的示數(shù)也會(huì)發(fā)生變化,故應(yīng)選A.]
9.A [電流互感器串聯(lián)在電路中,且連電流表的線圈電流小,由=知:電流小的線圈匝數(shù)多,故A正確.]
10.C [變壓器只能改變交變電流的原因是如果在原線圈上接恒定電壓,則線圈的磁通量
14、保持不變,從而不能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),副線圈中也就沒有輸出電壓了.在本裝置中,開關(guān)的閉合、斷開,導(dǎo)致電流不斷地變化,從而使得磁通量不斷地變化,能夠使變壓器工作.]
11.
解析 線框轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流Emax=BSω,Imax==BSω/R,有效值I==;線框轉(zhuǎn)過的過程中,ΔΦ=BS,=,=,q=Δt==.
12.(1)Y輸入 地 (2)豎直位移 X增益 掃描范圍和掃描微調(diào)
解析 (1)觀察外部輸入信號(hào),應(yīng)把信號(hào)源接“Y輸入”和“地”接線柱.(2)通過調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕(↑↓)可將波形上移,通過調(diào)節(jié)X增益旋鈕可使波形橫向展寬.通過調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕可使波形數(shù)改變.
13.(1)
15、自下而上 (2)e=nBl1l2ωsinωt
(3) (4)
解析 (1)根據(jù)右手定則或楞次定律判斷可知,線圈中的電流方向是badcb,故流過R的電流是自下而上.
(2)從中性面開始計(jì)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,且最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em=nBl1l2ω,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=nBl1l2ωsinωt.
(3)=n=n=
(4)線圈從t=0開始轉(zhuǎn)過60°時(shí),瞬間電流為i===
14.
解析 電網(wǎng)兩極間電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng)Um=Emd,由題意,空氣被擊穿時(shí)Em=6220V/cm,Um=6220×0.5V=3110V
由理想變壓器電壓關(guān)系:=
由峰值與有效值關(guān)系:Um
16、=U2
由以上各式,得=
所以原、副線圈匝數(shù)比不得超過1∶10.
15.(1)55∶9 (2)0.082A 0.055A
解析 (1)由變壓比公式得
=代入數(shù)據(jù),得
==
(2)兩燈均工作時(shí),由能量守恒得
P1+P2=U1I1
I1==A
=0.082A
只有L1燈工作時(shí),由能量守恒得
P1=U1I1′
解得I1′==A=0.055A
16.(1)1∶10 240∶11 (2)900盞
解析 (1)因?yàn)镻損=IR線
所以I2==A=20A
I1==A=200A
則===
U3=U2-I2R線=(500×10-20×10) V=4800V
則===
(2)設(shè)還可裝燈n盞,據(jù)降壓變壓器輸入功率等于輸出功率有P3=P4
其中P4=(n×40+60×103) W
P4=P3=(100-4) kW=96kW
所以n=900
7