第5章综合能力测试A

第五章综合能力测试(A)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，时间90分钟第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(2010·北师大附中高二期中)在下列四幅交流电的图象中，能正确反映我国居民生活所用交流电的是()答案：C解析：我国日常生活所用交流电的峰值为311伏，周期为0.02s所以C项正确．2．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时()A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流答案：C解析：用电高峰时，并联的用电器越多，总电阻越小，总电流越大，输电线电阻上损失的电压越大，用电器两端的电压减小，故C正确．3．如图甲所示，R＝10Ω的电阻中有图乙所示的电流通过，则电压表的示数为()A．22VB．102VC.2032VD．20V答案：D解析：电压表的示数为有效值，先根据图象乙求出R中电流的有效值．取一个周期为0.2s，分为两段，Q1＝422R×0.1＝0.8R，Q2＝0，Q＝I2R×0.2＝0.8R，有效值为I＝2A，所以U＝IR＝2×10V＝20V.4．如图所示，理想变压器副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时开关S断开，当S接通时，以下说法错误的是()A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线的等效电阻R上的电压将增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大答案：A解析：理想变压器不计原副线圈的直流电阻，端电压UMN(有效值)不受负载电阻的影响，始终等于副线圈的感应电动势，保持不变，故A项是错误的，S接通后，次级回路的电阻减小，而UMN保持不变，故次级回路中电流I2增大，输电线等效电阻R上的电压增大，导致灯泡L1两端电压减小，L1中电流减小，可见B、C项正确．又因I2增大，UMN不变，变压器的输出功率增大，故输入功率随着增大，原线圈中电流I1增大，D选项正确．5．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈和电阻R相连组成闭合回路，当直导线AB在垂直于导轨平面的匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线的运动时，电压表V1的读数12V，电压表V2的读数是()A．3VB．48VC．与R的大小有关D．0答案：D解析：直导线匀速切割磁感线，产生恒定的电压，变压器只改变交流电压电流，故V2示数为0.6．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化的图象如图所示，则下列说法正确的是()A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直B．t＝0.1s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C．t＝0.2s时刻，线圈中有最大感应电动势D．t＝0.3s时刻，线圈中有最大感应电流答案：ABC解析：从Φ－t图象中各点的斜率的大小比较考虑．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当以线圈通过中性面为计时起点，感应电动势瞬时值表达式为e＝Emsinωt，此时穿过线圈的磁通量为最大值Φm＝BS，e＝0.而图示开始时Φ＝0，但ΔΦΔt最大，则此时e＝Em，可见磁通量的变化与感应电动势的变化规律存在“互余”关系．7．钳形电流表的外形和结构如图(a)所示，图(a)中电流表的读数为1.2A.图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则()A．这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4AB．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为0.4AC．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为3.6AD．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，如图(b)所示的读数为3.6A答案：C解析：钳形电流表的工作原理是电磁感应，所以它只能测定交变电流，根据变压器的原理，I1n1＝I0n0，其中n1指钳形电流表内部线圈的匝数，n0指待测电流导线的匝数，I0指外接电流．当在图(b)中用同一电缆线绕了n′0＝3匝，则n′0＝3n0，则满足I2n1＝I0n′0.解得I2＝3I1＝3.6A.8．下图是电子技术中常用的电路．a、b是电路的输入端，其中输入的高频电流用“”表示，低频电流用“～”表示，直流电流用“—”表示．关于负载电阻R中通过的电流，有以下说法，其中正确的是()A．甲图中R通过的是低频电流B．乙图中R通过的是高频电流C．丙图中R通过的是直流电流D．丁图中R通过的是高频电流答案：AC解析：甲图中，电容器隔直流，R通过低频电流；乙图中，电容器可以和高频交流电形成通路；丙图中，电容器C很大，容抗较小，可以通过低频电流，则R中通过直流电流；丁图中，电感器L很大，f越高，感抗越大，阻碍高频电流通过，R中通过低频电流，故选项A、C正确．9．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象，如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则()A．电压表的示数为220VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J答案：D解析：电动势的有效值为E＝22Em＝220V，所以电流的有效值为I＝ER＋r＝22095＋5＝2.2(A)所以电压表示数应为U＝2.2×95＝209(V)，选项A错；交流电的频率为f＝1T＝50Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B错；灯泡实际消耗的功率为P灯＝I2R＝2.22×95.0W＝459.8W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1J＝24.2J，选项D对.10．如下图所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图所示的交流电，则下列判断错误的是()A．在t1到t2时间内，甲乙相吸B．在t2到t3时间内，甲乙相斥C．t1时刻两线圈间作用力为零D．t2时刻两线圈间吸引力最大答案：D第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)11．如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场．若从图示位置开始计时，当线框绕固定转轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是________图，原因是__________________________．答案：D线框转动时任一时刻都是垂直切割磁感线12．水电站给远处的山村送电的输出功率是100kW，用2000V电压送电，线路上损失的功率是2.5×104W，如果改用20000V高压输电，线路上损失的功率是________W.答案：250解析：因输出功率P＝UI，输电线损失的功率P损＝I2R所以P损＝PU2R，因此P损1P损2＝U22U21＝100即P损2＝U21U22P损1＝P损1100＝250W13．理想变压器原线圈接交变电压，副线圈由粗、细圆环按如图所示方式连接．已知细环电阻是粗环电阻的2倍，现图示连接处a、b两点的两压为1.2V，若把粗细环位置对换，则a、b两点的电压为____V.答案：2.4解析：a、b两点间的电压为副线圈回路中R粗两端的电压，U＝ER粗＋R细·R粗＝1.2V又R细＝2R粗，所以E＝3.6V当调换位置后，Uab为R细两端的电压Uab＝ER粗＋R细·R细＝3.63×2V＝2.4V三、论述·计算题(共4小题，42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)如图所示，曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图甲为其结构示意图，图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点与ab边平行，它的一端有一半径r0＝1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图乙所示．当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动，设线框由N＝800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S＝20cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度B＝0.010T，自行车车轮的半径R1＝35cm，小齿轮的半径R2＝4.0cm，大齿轮的半径R3＝10.0cm，现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U＝3.2V(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)解析：ω3＝3.2rad/s设摩擦小轮的角速度为ω，发电机输出电压为：U＝Um2＝NBSω2①设自行车车轮的角速度为ω1，小齿轮和大齿轮的角速度分别为ω2和ω3则有：ωr0＝ω1R1②ω1＝ω2③ω3R3＝ω2R2④解①②③④联立方程组可得：ω3＝2r0R2UNBSR1R3代入数据可得：ω3＝3.2rad·s－115．(10分)(2010·北师大附中高二期中)交流发电机的原理如左下图所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，转轴与磁场垂直．在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图所示，已知线圈的电阻为R＝2.0Ω.求：(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？(2)矩形线圈转动的周期是多少？(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速转动，1分钟内外界对线圈做的功是多少？答案：(1)2A(2)4.0×10－2s(3)4W(4)240J解析：(1)由图象得：电流最大值为Imax＝2A(2)由图象得：T＝4.0×10－2s(3)电热功率P＝I2R＝(22)2×2＝4W(4)外界对线圈做的功为W＝Pt＝4×60＝240J16．(10分)在远距离输电时，如果升压变压器输出电压是2000V，输出功率是10kW，输电线电阻是20Ω，求：(1)输电线上损失的功率和损失的电压；(2)用户能得到的功率和电压．答案：(1)P损＝500W，U损＝100V；(2)P用＝9500W，U用＝1900V.解析：(1)由P出＝I线U出，得I线＝P出U出＝10×1032000A＝5A则输电线上损失的功率P损＝I2线r＝52×20W＝500W损失的电压U损＝I线r＝5×20V＝100V；(2)用户得到的电压和功率分别为U用＝U出－U损＝(2000－100)V＝1900V，P用＝P出－P损＝(10×103－500)W＝9500W.17．(12分)如图所示，理想变压器接在电压为220V的交流电源上，灯L1的额定电压为6V，L2的额定电压为2V，电阻分别为RL1＝3Ω和RL2＝10Ω，接有电压表的线圈为n3＝5匝，S闭合在“1”处时两灯正常发光，电压表示数为1V.(1)在图示情况下，另一副线圈的匝数n2以及电流表示数是多少？(2)若将S由“1”合向“2”时，灯L1、L2和电流表示数如何变化？答案：(1)40匝，5.6×10－2A(2)变暗，减小解析：(1)正常发光∴UL1＝6VUL2＝2V即U2＝8V由U2/U3＝n2/n3得n2＝40匝由P入＝P出代入数据得I＝5.6×10－2A(2)S由1合向2，n1增大n2、n3不变U2减小IL1、IL2减小，灯变暗，由n1I1＝n2I2知电流表示数减小．