最新人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流单元测试本过关检测》
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元检测题(解析版)
《交变电流》单元检测题一、单选题1.如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电流表，示数分别用I和I2表示．下列说法正确的1是( )A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小2.正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图甲所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V．图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则( )A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝cos(100πt) AB．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝cos(50πt) AC．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝5cos(100πt) VD．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝5cos(50πt) V3.某交变电压为u＝8sin(157t) V，则( )A．用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 sB．此交变电流可作为电磁打点计时器的工作电源C．把额定电压为8 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光D．把击穿电压为6 V的电容器接在此电源上，电容器正常工作4.用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则( )A．变压器输入功率约为3.9 WB．输出电压的最大值是110 VC．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin(100πt＋) A5.如图所示，上图是远距离输电线路的示意图，下图是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )A．用户用电器上交流电的频率是100 HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小6.某研究小组的同学利用铜芯电缆线和灵敏电流计做摇绳发电的探究实验．如图所示，他们将电缆线和灵敏电流计连成闭合回路，在操场上由两位同学手摇导线，其他同学观察灵敏电流计的指针变化．在下列说法中，你认为正确的研究结果应符合( )A．摇动绳子时，流过灵敏电流计的电流是大小变化的直流电B．摇动绳子时，灵敏电流计中电流的大小与两同学的站立方位无关C．仅增加绳子的长度，灵敏电流计中的电流的最大值增大D．仅增加摇绳的频率，灵敏电流计中的电流的最大值不变7.如图所示，甲中有两条不平行轨道而乙中的两条轨道是平行的，其余物理条件都相同．金属棒MN都正在轨道上向右匀速平动，在棒运动的过程中，将观察到( )A． L1，L2都不发光B． L1发光且亮度不变，L2不发光C． L2发光且亮度不变，L1不发光D． L1、L2小电珠都发光，且L1逐渐变亮L2亮度不变8.如图甲所示为电热毯的电路图，电热丝接到u＝220sin 100πt V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为如图乙所示波形，从而进入保温状态．若电热丝的电阻保持不变，则此时交流电压表的读数是( )A． 110 V B． 156 V C． 220 V D． 311 V9.输电线路的最大输电功率与输送电压的高低有关联，具体数据如下表：其中特高压输电是指输电电压为1000 kV及以上的输电方式．由表中数据可以看出，当输送功率较大时，若输电电压较低则需要多组输电线路同时输送才可能完成．现欲将4400 MW电功率输送相同距离，则用500 kV电压输电和1 000 kV电压输电，损失的电功率之比约为(若两种线路电缆材料相同，横截面积之比为1∶6)() A．24∶5 B．24∶1 C．5∶3 D．2∶110.某用电器离供电电源的距离为l，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积最小值是( ) A． B． C． D．11.交变电流通过一段长直导线时，电流为I，如果把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，通过线圈的电流为I′，则( )A．I′>I B．I′<I C．I′＝I D．无法比较12.一正弦交流电的电流随时间变化规律图象如图所示，由图可知( )A．用电流表测该电流其示数为14.1 AB．该交流电流的频率为100 HzC．该交流电流通过10 Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1 000 WD．该交流电流瞬时值表达式为i＝10sin 628t(A)二、多选题13 如图所示，某电子电路的输入端输入电流既有直流成分，又有交流低频成分和交流高频成分．若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各器件的作用，下列说法中正确的有( )A．L在此的功能为通直流，阻交流，叫高频扼流圈B．C1在此的功能为通交流，隔直流，叫隔直电容C．C2在此的功能为通高频、阻低频，叫做高频旁路电容D．上述说法都不对14 电阻为1 Ω的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示，现把交变电流加在电阻为9 Ω的电热丝上，下列判断正确的是( )A．线圈转动的角速度为100 rad/sB．在0～0.005 s时间内，通过电阻的电荷量为 CC．电热丝两端的电压为180 VD．电热丝的发热功率为1 800 W15 下列各个量，其中所指为有效值的是( )A．交流电压表的示数B．保险丝的熔断电流C．电容器的击穿电压D．家庭用的220 V交流电压16. 一台理想变压器，开始时开关S接1，此时原、副线圈的匝数比是11：1，原线圈接入电压为220 V的正弦交流电．一只理想二级管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上，如图所示．则下列判断正确的是( )A．原、副线圈中的功率之比为11：1B．若滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω，则1 min内滑动变阻器产生的热量为 1 200 JC．若只将S从1拨到2，电流表示数减小D．若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，则两电表示数均减少17. 如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿顺时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( )A．线圈中感应电流的方向为abcdaB．线圈中的感应电动势为2nBL2ωC．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大D．线圈ad边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里二、计算题18.在如图甲所示区域(图中直角坐标系Oxy的一、三象限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B，半径为l，圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R.(1)求线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f；(2)在图乙中画出线框在一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象(规定与图中线框的位置相应的时刻为t＝0)19.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a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R＝1.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触．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＝20 cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度B＝0.010 T，自行车车轮的半径R1＝35 cm，小齿轮的半径R2＝4.0 cm，大齿轮的半径R3＝10.0 cm(见图b)．现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U＝3.2 V？(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)20.三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？答案解析1.【答案】C【解析】交流电表测量的是交变电流、电压的有效值，故A、B错误；由于理想变压器的输出电压U2＝U1，与负载无关，即滑片P下滑时U2不变，故D错误；由I1U1＝知R减小时I1变大，故C正确．2.【答案】A【解析】由题图可知：u＝U m cosωt，ω＝＝100π，而交流电压表的示数是有效值，故U m＝10V，uR＝10cos(100πt) V．据欧姆定律iR＝＝cos(100πt) A.3.【答案】B【解析】根据u＝8sin(157t) V可知＝157 rad/s，解得周期T＝0.04 s，选项A 错误；电磁打点计时器所接交流电源的频率不一定是50 Hz，若用该交变电流作为电源，则打点时间间隔为0.04 s，选项B正确；额定电压8 V指的是有效值，选项C错误；电容器击穿电压为6 V，比最大值8 V要小，因此该电容器不能正常工作，选项D错误．4.【答案】A【解析】由题图知，负载电流I2＝A，变压器的输出功率P2＝I2U2＝×110 W≈3.9 W，输入功率P1＝P2＝3.9 W，A正确；输出电压的最大值为U2m＝110V，B 错误；变压器原、副线圈的匝数比是＝＝2∶1，C错误；由题图知，负载电流的函数表达式i＝0.05sin 100πt(A)，D错误．5.【答案】D【解析】从图乙得到交流电的频率是50 Hz，变压器在输电过程中不改变交流电的频率，A错误；从图乙得到发电机输出电压的最大值是500 V，所以有效值为250V，B 错误；输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的，C错误；由于变压器的输出电压不变，当用户用电器的总电阻增大时，输出电流减小，根据电流与匝数成反比的关系可知，输电线上的电流减小，由P线＝I R线可知，输电线上损失的功率减小，D正确．6.【答案】C【解析】摇动绳子时，流过灵敏电流计的电流是交流电，且两同学的站立方位、绳子的长度、摇绳的频率等因素均会影响绳中的电流大小，C对．7.【答案】B【解析】题图乙中，导体棒匀速运动，根据公式E＝BLv可得，产生的感应电动势是恒定的，而变压器是利用电磁感应原理工作的，所以恒定电流对变压器不起作用，故L2不发光，题图甲中，导体棒的有效切割长度在增大，故根据公式E＝BLv可得产生的感发光，应电动势在增大，所以左边部分线圈中的磁通量变化，故产生感应电流，所以L1由于产生的感应电动势是均匀变化的，所以感应电流是恒定不变的，故B正确．8.【答案】B【解析】在一个周期内，仅有半个周期的时间是有电压的，而作用在某一电阻上时，产生的电热：Q＝，U＝V＝220 V；设该电源的电压有效值为U′，则有＝，所以U′＝V≈156 V.9.【答案】A【解析】根据电阻定律，R＝ρ，电阻与横截面积成反比，所以电阻之比为6∶1输送功率P＝UI，根据表中数据可知，输送电流之比为2∶5，用500 kV的电压输电，最大功率为881 MW，损失功率P＝I2r，则损失的电功率之比约为＝.10.【答案】B【解析】输电线的电阻r＝ρ，输电线上电压损失U＝Ir＝Iρ，所以S＝，故选B.11.【答案】B【解析】长直导线的自感系数很小，感抗可忽略不计，其对交变电流的阻碍作用可以看作是纯电阻，流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用．当导线绕成线圈后，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小．12.【答案】C【解析】电表测量的是有效值，故I＝＝10 A，故A错误；由图可知T＝0.02 s，故频率为f＝＝50 Hz，故B错误；消耗的功率为P＝I2R＝102×10 W＝1 000 W，故C正确；角速度为ω＝＝100π rad/s该交流电流瞬时值表达式为i＝10sin 100πt(A)，故D错误．13.【答案】BC【解析】电感线圈L的作用就是通直流阻交流，C1的作用只能让交流通过，C2的作用就是将高频部分旁路；故B、C正确．14.【答案】BD【解析】由题图可知T＝0.02 s，ω＝＝100π rad/s，A错误．在0～0.005 s 内，由U m＝nBSω得BS＝Wb，q＝＝＝C，B正确．电热丝两端电压U＝·V＝90V，C错误．电热丝的发热功率P＝I2R＝＝W＝1 800 W，D 正确．15.【答案】ABD【解析】交流电压表、熔断电流、家用交流电都是指的有效值．16.【答案】BC【解析】原、副线圈中的功率之比为1：1；变压器次级电压为U2＝U1＝20 V，因为次级接的二极管有单向导电性，若滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω，则 1 min内滑动变阻器产生的热量为Q＝·t＝××60 J＝1 200 J；若只将S从1拨到2，则n1变大，U2减小，I2减小，则I1减小，即电流表示数减小；若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，则R变大，电压表读数是不变的，所以次级电流减小，初级电流也减小，即只有电流表示数减少．选项B、C正确．17.【答案】AC【解析】当线圈转至图示位置时由楞次定律可判断出线圈中感应电流的方向为abcda，线圈中的感应电动势为nBL1L2ω，图示位置时穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大，选项A、C正确，选项B错误；线圈ad边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里，选项D错误．18.【答案】(1)I0＝WBl2f＝(3)见解析【解析】(1)设在从图中位置开始(t＝0)转过60°的过程中，经Δt，转角Δθ＝ωΔt，回路的磁通量为ΔΦ＝Δθl2B.由法拉第电磁感应定律，感应电动势为E＝，由于匀速转动，这就是最大的感应电动势由欧姆定律可求得I0＝ωBl2，前半圈和后半圈I(t)相同，故感应电流频率等于旋转频率的2倍，f＝.(2)由题可知当线框开始转动过程中，有感应电流产生，全部进入时，无感应电流，故当线框全部进入磁场接着再旋转过程中无电流，然后出磁场时，又有感应电流产生，故图线如图所示：19.【答案】ω＝·【解析】当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动，线框中产生一正弦交流电动势，其最大值εm ＝ωBSN式中ω为线框转动的角速度，即摩擦小轮转动的角速度．发电机两端电压的有效值U＝εm设自行车车轮转动的角速度为ω1，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，有R1ω1＝R0ω0小齿轮转动的角速度与自行车车轮转动的角速度相同，也为ω1.设大齿轮转动的角速度为ω，有R3ω＝R2ω1由以上各式解得ω＝·代入数据得ω＝3.2 rad/s.20.【答案】(1)2 500 A (2)1.25×108W(3)1 000 A 2×107W【解析】(1)由P＝UI得I＝＝＝2 500 A.(2)输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108W 损失功率与输出功率之比为＝＝.(3)将电压升高至50万伏时，I′＝＝＝1 000 A输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107W 损失功率与输出功率之比为＝＝.。
人教版高中物理选修3-2第五章 《交变电流》单元测试题(解析版)
第五章《交变电流》单元测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到n倍，则( )A．输电线上的电压损失增大B．输电线上的电能损失增大C．输电线上的电压损失不变D．输电线上的电能损失减少到原来的2.如图所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增大，可行的办法是( )A．使发电机F的转速增大B．使发电机F的转速减小C．在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两极板间的距离增大3.在图甲所示的电路中，理想变压器原线圈两端的正弦交变电压变化规律如图乙所示．已知变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表A1的示数为1 A，下列说法正确的是( )A．电压表V的示数为200VB．变压器的输出功率为200 WC．变压器输出端交流电的频率为100 HzD．电流表A2的示数为0.1 A4.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈上接三个相同的灯泡，均能正常发光，原线圈中再串一个相同的灯泡L，则( )A．灯L也能正常发光B．灯L比另外三个灯都暗C．灯L将会被烧坏D．不能确定5.如图所示，一圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈，铁芯与磁极的缝隙间形成了辐向均匀磁场，磁场的中心与铁芯的轴线重合．当铁芯绕轴线以角速度ω沿顺时针方向匀速转动时，下列线圈中电流随时间变化的图象，正确的是(从图位置开始计时，N、S极间缝隙的宽度不计，以a边的电流进入纸面，b边的电流出纸面为正方向)( )A．B．C． D．6.如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.下列说法正确的是( )A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4变大B．当用户的用电器增多时，P2变大，P3减小C．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应减小降压变压器的匝数比D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比7.如图所示为远距离输电线路的示意图：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( )A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压8.一台理想变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率是( )A． 5 A,250 V,50 kWB． 5 A,10 kV,50 kWC． 200 A,250 V,50 kWD．200 A,10 kV,2×103kW9.一正弦交流电的电流随时间变化规律图象如图所示，由图可知( )A．用电流表测该电流其示数为14.1 AB．该交流电流的频率为100 HzC．该交流电流通过10 Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1 000 WD．该交流电流瞬时值表达式为i＝10sin 628t(A)10.下面的电路图是电子技术中的常用电路图(如图所示)．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．对于负载电阻R中通过的电流有以下说明．①图甲中R通过的是低频电流②图乙中R通过的是高频电流③图乙中R通过的是低频电流④图丙中R通过的是直流电流⑤图丁中R通过的是高频电流其中正确的是( )A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．①③④11.某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按如图所示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是( )A．输出电压的最大值为36 VB．原、副线圈中电流之比为55∶9C．变压器输入、输出功率之比为55∶9D．交流电源有效值为220 V，频率为50 Hz12.一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 Ω，外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A．电压表的示数为220 VB．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484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J13.如图所示，理想变压器的输入端通过灯泡L1与输出电压恒定的正弦交流电源相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态．当S闭合后，所有灯泡都能发光，下列说法中正确的有( )A．副线圈两端电压不变B．灯泡L1亮度变亮，L2的亮度不变C．副线圈中电流变大，灯泡L1变亮，L2变暗D．因为不知变压器原、副线圈的匝数比，所以L1及L2的亮度变化不能判断14.在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )A．t＝0.005 s时线圈平面与磁场方向平行B．t＝0.010 s时线圈的磁通量变化率最大C．线圈产生的交变电动势频率为100 HzD．线圈产生的交变电动势有效值为311 V15.如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)．若从如图所示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是( )A． B． C． D．二、多选题(每小题至少有两个正确答案)16.(多选)有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电源，则( )A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小17.(多选)如图，一矩形导线框在匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，产生的交变电流通过升压变压器的原线圈送入电路，使灯泡发光，若灯泡偏暗，不能正常工作，为使灯泡能够正常工作，下列各项措施中正确的是( )A．只增加匝数n1B．只增加匝数n2C．只向左移动滑动变阻器R的滑片D．只增加矩形导线框的转速18.(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶2，原线圈两端的输入电压u＝220sin 100πt(V)，电表均为理想电表，滑动变阻器R接入电路部分的阻值为10 Ω.下列叙述中正确的是( )A．该交流电的频率为50 HzB．电压表的读数为42VC．电流表的读数为4 AD．若滑动变阻器的滑片P向a端移动，电流表的读数变大19.(多选)我国“西电东送”采用高压输电，继三峡至常州500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程．采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电网供电和不同电网的互联．关于高压直流输电，下列说法正确的是( )A．高压输电可以减小输电电流，从而减少输电导线的能量损失B．恒定的直流输电可以有效消除交流高压输电中感抗和容抗的影响C．可以加快输电的速度D．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压20.(多选)如图所示，一理想变压器原线圈可通过滑动触头P的移动改变其匝数，当P接a时，原、副线圈的匝数比为5∶1，b为原线圈的中点，副线圈接有电容器C、灯泡L、理想电流表A以及R＝44 Ω的定值电阻．若原线圈接有u＝311sin 100πt V的交变电压，下列判断正确的是( )A．当P接a时，灯泡两端电压为44 VB．当P接b时，电流表的读数为2 AC．P接b时灯泡消耗功率比P接a时大D．P固定在a点不移动，原线圈改接u＝311sin 200πt V的电压，灯泡亮度不变三、实验题21.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)________A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)四、计算题22.如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，ab＝cd＝50 cm、bc＝ad＝30 cm、匝数n＝100匝、线圈电阻r＝0.2 Ω，外电阻R＝4.8 Ω.线圈在磁感应强度B＝0.05 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度ω＝100π rad/s.(1)求产生感应电动势的最大值．(2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式．(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少？(4)此发电机的功率为多少？(5)从图示位置起，转过90°过程中，平均电动势为多少？通过线圈横截面的电荷量为多少？23.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B＝0.5 T，矩形线圈的匝数N＝100匝，边长Lab＝0.2 m，＝0.1 m，以3 000 r/min的转速匀速转动，若从线圈平面通过中性面时开始计时，试求：Lbc(1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)若线圈总电阻为2 Ω，线圈外接电阻为8 Ω，写出交变电流的瞬时值表达式；(3)线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值．答案解析1.【答案】D【解析】在输送功率一定时，由I＝知，电压提高到n倍，则电流变为原来的，电压损失减为原来的，故A、C错误；由P损＝I2R知，功率损失减为原来的，故B错误，D正确．故选D.2.【答案】A【解析】当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的读数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电源的阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D两项均错误．3.【答案】B【解析】电表测量的是有效值，电压表V测量原线圈两端交变电压的有效值，所以其示数为U1＝＝200 V，A错误；变压器的输出功率等于输入功率，即P出＝P入＝U1I1＝200 W，B正确；变压器不改变输入交流电的频率，变压器输出端交流电的频率为50 Hz，C错误；电流表A2的示数为I2＝＝10 A，D错误．4.【答案】A【解析】原、副线圈中的电流之比为＝＝，而副线圈中通过每个灯泡的电流均为其额定电流I额＝.又I1＝I2，所以通过原线圈中灯L的电流恰为其额定电流，灯L正常发光，A正确．5.【答案】D【解析】由于磁场是均匀的辐向分布，因此a、b边切割磁感线的有效长度不变，产生的是直流电，A、B错；a边向右切割磁感线，由右手定则可知感应电流垂直纸面向外，为负方向，b边产生的感应电流垂直纸面向外，为负方向，D对；C错；故选D.6.【答案】D【解析】通过理想升压变压器T1将电送到用户附近，然后用理想降压变压器T2向远处用户家中供电．提升电压的目的是降低线路的功率损失，从而提高用户得到的功率．当用户的用电器增多时，用户消耗的功率变大，P2变大，P3变大，用户电流变大，输电线上电流变大，电压降变大，＝，U2不变，＝，U4变小，A、B、C错误；要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，输电电压变大，在输送功率一定的条件下，输电线电流减小，T2输入电压变大，要用户得到额定电压，同时应增大降压变压器的匝数比，C错误，D正确．7.【答案】C【解析】变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项A、B错误．用户的总电阻减小，根据P＝，消耗的功率增大，输电线电流增大，由P损＝I R线可知线路损失功率增大，C项正确，升压变压器的输出电压等于输电线电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压，D项错误．8.【答案】A【解析】设原线圈输入电压、电流、功率分别为U1、I1、P1，副线圈输出电压、电流、功率分别为U2、I2、P2，原、副线圈匝数分别为n1、n2.由＝知I1＝I2＝×200 A＝5 A.由＝知U2＝U1＝×10×103V＝250 V，输出功率P2＝U2I2＝250×200 W＝50 kW.9.【答案】C【解析】电表测量的是有效值，故I＝＝10 A，故A错误；由图可知T＝0.02 s，故频率为f ＝＝50 Hz，故B错误；消耗的功率为P＝I2R＝102×10 W＝1 000 W，故C正确；角速度为ω＝＝100π rad/s该交流电流瞬时值表达式为i＝10sin 100πt(A)，故D错误．10.【答案】D【解析】甲图中电容器与R串联，电容器“通交流，隔直流”，因此甲图中的直流电流被过滤掉，R中通过的只是低频电流，①正确．乙图中C很小，电流有交流高频和低频两种成分，C与R并联，因电容器“通高频，阻低频”，所以R中通过的是低频部分，②错误，③正确．丙图中是交流低频与直流电流，C与R并联，R中通过的为直流，④正确．丁图中，电源为交流高频和低频，图为电感L和电阻R串联，电感L是“通低频，阻高频”，所以R中通过的为低频电流，⑤错误，故正确答案为①③④，选D.11.【答案】D【解析】由＝得，输出电压的最大值为36V，A选项错误；原、副线圈中电流之比＝＝，故B选项错误；理想变压器输入功率与输出功率相等，C错误；由图象易知D选项正确．12.【答案】D【解析】电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值E m＝220V，有效值E ＝220 V，灯泡两端电压U＝＝209 V，A错；由题图甲知T＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错；灯泡的实际功率P＝＝W＝459.8 W，C错；电流的有效值I＝＝2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Qr＝I2rt＝2.22×5×1 J ＝24.2 J，D对．13.【答案】C【解析】当S接通后，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1的电压增大，原线圈电压减小，匝数不变，副线圈电压减小，故A错误；由A可知，灯泡L1变亮，L2变暗，故B、D错误，C正确．14.【答案】A【解析】t＝0.005 s时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项A正确；t＝0.010 s 时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项B错误；线圈产生的交变电动势周期为0.02 s，频率为50 Hz，选项C错误；线圈产生的交变电动势最大值为311 V，选项D错误．15.【答案】A【解析】由题意知线圈总有一半在磁场中做切割磁感线的匀速转动，所以产生的仍然是正弦式交变电流，只是电动势最大值为全部线圈在磁场中匀速转动情况下产生的感应电动势最大值的一半，所以选项B、C错误．再由右手螺旋定则可以判断出A选项符合题意．16.【答案】BC【解析】保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由＝知U2不变，当P向上滑动时，R变大，由I2＝知I2减小，I1减小，故电流表的读数变小，A错误，B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由＝知U2增大，由I2＝知I2增大，I1增大，故电流表的读数变大，C正确，D错误．17.【答案】BCD【解析】若只减少n1匝数，或只增加n2匝数，则副线圈电压有效值U2＝U1增大，灯泡两端分得电压变大，故A错误，B正确．若只向左移动滑动变阻器R的滑片，其电阻减小，则灯泡分得电压增大，故选C.若只增加导线框的转速，其角速度ω增大，则原线圈电压E m＝nBSω增大，其有效值U1＝增大，副线圈电压有效值U2＝U1增大，则灯泡两端分得电压变大，故D正确．18.【答案】AC【解析】根据原线圈两端输入电压的表达式可知，交流电的频率f＝＝Hz＝50 Hz，A正确；原线圈电压的有效值为U1＝220 V，由U1∶U2＝n1∶n2，得U2＝40 V，电压表的读数为40 V，B错误；电流表的读数为I＝＝4 A，C正确；若滑动变阻器的滑片P向a端移动，接入电路的电阻增大，而U2不变，电流表示数变小，D错误．19.【答案】AB【解析】在功率一定时，采用高压输电，根据P＝UI，可以通过减小电流，从而减少输电导线的能量损失，A项正确；交流电由于感抗和容抗的作用，不能无限升压，而利用直流输电可以有效弥补这个缺陷，B项正确；两种输电方式都不能改变输电的速度，C项错误；变压器只能改变交变电流的电压，D项错误．20.【答案】BC【解析】若原线圈接有u＝311sin100πt V的交变电压，则电压的有效值为220 V，由于原、副线圈的匝数比为5∶1，当P接a点时，原、副线圈的匝数比为5∶1，则副线圈的电压为44 V，而交流电虽能通过电容器，但受到一定的阻碍，所以灯泡的电压低于44 V，故A错误；当P接b时，原、副线圈的匝数比为5∶2，则副线圈的电压为88 V，又理想电流表以及R＝44 Ω的定值电阻，所以电流表的示数为2 A，故B正确；当P接b时灯泡两端的电压比P接a时大，所以灯泡消耗的功率比P接a时大，故C正确；P固定在a点不移动，原线圈接有u＝311sin 200πt V的交变电压，则副线圈得到的交流电的频率变大，则容抗变小，灯泡亮度变亮，故D错误．21.【答案】(1)A (2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UAn【解析】(1)A由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nA＝n.22.【答案】(1)235.5 V (2)i＝47.1cos (100πt) A(3)160 V 33.3 A (4)5 544 W (5)150 V 0.15 C【解析】(1)设ab＝l1、bc＝l2，则交流电动势的最大值E m＝nBl1l2ω≈235.5 V(2)根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值I m＝＝47.1 A在题图所示位置时，电流有最大值，则电流的瞬时值表达式为i＝I m cosωt，代入数值得i＝47.1cos (100πt) A(3)电流的有效值为I＝≈33.3 A路端电压的有效值为U＝IR≈160 V即电压表的示数为160 V，电流表的示数为33.3 A.(4)电动势的有效值为E＝≈166.5 V则发电机的功率为P＝IE≈5 544 W(5)平均电动势为＝n＝n＝n＝150 V通过线圈横截面的电荷量q＝Δt＝Δt＝n＝n＝0.15 C.23.【答案】(1)e＝314sin 314t V(2)i＝31.4sin 314t A(3)200 V【解析】(1)线圈的角速度ω＝2πn＝314 rad/s线圈电动势的最大值E m＝NBSω＝314 V故交变电动势的瞬时值表达式：e＝E m sinωt＝314sin 314t V(2)I m＝＝31.4 A所以交变电流的瞬时值表达式：i＝31.4sin 314t A(3)＝N＝＝4NBSn＝200 V.。
人教版高二物理选修3-2第五章交变电流章节检测(解析版)
C．ab 输入端电压的瞬时值表达式为
V
D．流过 L2 中的电流方向每秒改变 50 次 【答案】AB
【解析】B、C、由输入端交变电压 u 的图象，可求出有效值 27V，副线圈电压为 9V，副线圈三只灯泡均能
正常发光；电流表的读数为
，原线圈电流为
，所以原线圈的灯泡也能正常发光，
ab 输入端电压的瞬时值表达式为 A、ab 输入端输入功率
匝，P 是副线圈上的滑动触
头，当 P 处于图乙所示位置时，副线圈连入电路的匝数
匝，电容器 C 恰好不被击穿，灯泡 L 恰能正
常发光，R 是滑动变阻器。以下判断正确的是（ ）
A．t=0 时刻线圈平面与中性面重合
B．每秒钟内电流方向改变 100 次
C．灯泡两端的电压为 22V
D．线圈的转速为 100r/s
【解析】A、线圈转动的周期 可知电流的方向为 ADCBA，故 A 错误； B、线圈转动产生的感应电动势的最大值为
，当
电流表测量的为有效值，根据闭合电路的欧姆定律可知
C、产生的感应电动势的瞬时值 ，线圈中的电流
，当
D、穿过线圈的磁通量的最大值
时，线圈位于前半个周期内，根据楞次定律
，感应电动势的有效值
，
和
时线圈均处于中性面位置，故 C 正确，D 错误；
故选 BC。
二、单选题 8．如图表示一交流电的电流随时间而变化的图像,此交流电流的有效值是( )
，故 B 错误； 时，产生的感应电动势的瞬时值为 ，故 C 正确；
，磁通量随时间的变化关系为
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◎
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，当
时，穿过线圈的磁通量为
，故 D 正确；
故选 CD.
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》检测题(包含答案)
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》检测题（包含答案）1 / 9《交变电流》检测题一、单选题1．矩形线框与理想电流表、理想变压器、灯泡连接电路如图甲所示．灯泡标有“36 V 40 W ”的字样且阻值可以视作不变，变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，线框产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法正确的是( )A ．图乙电动势的瞬时值表达式为e ＝36 sin (πt)VB ．变压器副线圈中的电流方向每秒改变50次C ．灯泡L 恰好正常发光D ．理想变压器输入功率为20 W2．如图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示．发电机线圈内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω恒定不变，则下列说法中正确的为( )A ．电压表的示数为6 VB ．发电机的输出功率为4 WC ．在1.0×10－2 s 时刻，穿过线圈的磁通量最大D ．在1.0×10－2 s 时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大3．在如图所示的铁芯上绕有4个线圈，匝数之比为n 1∶n 2∶n 3∶n 4＝1∶1∶2∶1，今在线圈1两端接正弦交流电源，下列判断正确的是()A．U1＝U2＝12U3＝U4 B．U1＝U2＝12U3，U4＝0C．U1＝U2＋U3＋U4 D．以上均不对4．从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 V和11 kV 两种电压输电。
两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( )A．100∶1B．1∶100C．1∶10D．10∶15．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率10 W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是( )A．电压表的示数为220 VB．变压器原、副线圈的匝数比为11∶1C．变压器的输入功率为110 WD．副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝sin πt(V)6．如图甲所示，为理想变压器原线圈的中心抽头，电流表为理想交流电表，在原线圈两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》检测题（包含答案）3 / 9A．原线圈输入电压瞬时值的表达式为50()t V μπ=B ．仅将滑动变阻器的滑片向上移，灯泡L 将变暗C ．仅将单刀双掷开关由a 扳到b ，电流表的示数变大D ．仅将单刀双掷开关由a 扳到b ，变压器的输入功率变小7．一理想变压器的原副线圈的匝数比为 4:1，在副线圈的回路中接有伏特表和阻值 R =1Ω 的定值电阻，如图(a)所示.原线圈一侧接在如图(b)所示的交流电上，交流电的前半个周期为正 弦交流电后半个周期为恒定电流.伏特表的示数为AB ．2VC ．4VD ．8V8．如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a 、b 接电压为U 的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a 、b 接电压有效值为U 的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是( )A ．x 是电容器， y 是电感线圈B ．x 是电感线圈， y 是电容器C ．x 是二极管， y 是电容器D ．x 是电感线圈， y 是二极管9．手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。
(完整word版)人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元测试题(解析版)
第五章《交变电流》单元测试题、单选题（每小题只有一个正确答案 ）55 ：9,原线圈所接电源电压按如图所示规律变化，畐U 线圈接有负载•下列判断正确的是（ ）A .输出电压的最大值是 110 V B. 变压器输入功率约为 3.9 WC.变压器原、副线圈匝数比是 1 ：2D. 负载电流的函数表达式 i = 0.05sin （100 t +n ）A3•如图为理想变压器原线圈所接电源电压波形，原、畐U 线圈匝数比为电路中的电流表示数为 1 A ，下列说法正确的是（）1•某变压器原、副线圈匝数比为 A •输出电压的最大值为 36 V B •原、副线圈中电流之比为 55 ：9 C .变压器输入、输出功率之比为55 ：9D .交流电源有效值为 220 V ，频率为50 Hz2•用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是 110 V ，通过负载的电流图象如图所示，则（n 1 : n 2= 10 ：1,串联在原线圈A .变压器输出端所接电压表的示数为20•厂VB .变压器输出功率为100 WC.变压器输出的交流电的频率为100 HzD •若n1= 100匝，则副线圈处穿过每匝线圈的磁通量变化率的最大值为2. Wb/s4•某水电站，用总电阻为 5 Q的输电线给940 km外的用户送电，其输出电功率是500 kV电压输电，则下列说法正确的是（）A •输电线上输送的电流大小为 1 X 10B•输电线上损失电压为30 kVC. 该输电系统的输电效率为95%D. 若改用10 kV电压输电，则输电线上损失的功率为 4.5 x lkW5•如图所示，L i和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n i : n2= 13 X 10<W.现用000 ：1, n3 ： n4= ( )A. 2.2 X 3W0B. 2.2 X 10WC. 2.2 X10D. 2.2 X106. 在远距离输电中，输电线电阻一定，输送电功率一定，如果将输电电压提高到原来的输电线上消耗的功率减小到原来的（）A.10 倍1B.一；.C.100倍1D.Tj10倍，则7. 在图中L为电感线圈，C为电容，A、B为两只相同的灯泡，将它们接在电压为两只灯泡的亮度一样.若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法中正确的是u的交流电源上,（）L* BJ，' y ■……■A .两灯泡的亮度不变B . A灯泡亮度不变，B灯泡变亮C. A灯泡变暗，B灯泡变亮D . A灯泡变亮，B灯泡变暗8•如图所示，在A、B间接入正弦交流电U i= 220 V，通过理想变压器和二极管D i、D2给阻值R= 20 Q的纯电阻负载供电，已知D i、D2为相同的理想二极管，正向电阻为0,反向电阻无穷大，变压器原线圈n i= 110匝，副线圈n2= 20匝，Q为副线圈正中央抽头，为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U0,设电阻R上消耗热功率为P,则有（）A . U0= 40 J V , P= 80 WB . U0= 40 V , P= 80 WC. U0= 40 ・ V , P= 20 WD . U0= 40 V , P= 20 W9•一正弦交流电的电流随时间变化规律图象如图所示，由图可知（）A .用电流表测该电流其示数为14.1 AB .该交流电流的频率为100 HzC. 该交流电流通过10 0电阻时，电阻消耗的电功率为 1 000 WD. 该交流电流瞬时值表达式为i= 10" sin 628t（A）10. 一台发电机的结构示意图如图所示，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，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动•磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场•若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是（）D.11. 随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要•某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U i，输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P o,用户的用电器正常工作的电压为U2,在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（）A .输电线上损耗的功率为B .输电线上损耗的功率为C.若要减少输电线上损耗的功率，可以采用更高的电压输电D .采用更高的电压输电会降低输电的效率12. 某矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势为 e = E m si n®t若将线圈的转速增加 1 倍, 保持其他条件不变，则产生的感应电动势为（）A . e= E m sin 2 wtB. e= 2E m sin 2 wtC. e= 2E m sin 4wtD. e= 4E m si n 2 wtR和两个小灯泡L1、13. 如图所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻L2,最初电键S是断开的，现闭合电键S,则（）A .副线圈两端电压变大B. 灯泡L i变亮C. 电流表A i示数变大D .电阻R中的电流变小14. 如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时A .穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大B .磁通量变化率最大穿过线圈的磁通量最C .磁诵量变化率最小穿过线圈的磁通量最D .穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最小15. （多选）一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为4 n v，则（）A .该交变电动势的频率为 2 HzB .零时刻线圈平面与磁场方向垂直C. t = 0.25 s时，e达到最大值D. 在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次二、多选题16. （多选）如图所示，甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是（）e= 10..sinA .灯L i比灯L2亮B .灯L3也能发光，但亮度最暗C.灯L2和L4亮度相同D .灯L4比灯L i亮17. （多选）如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U i不变，闭合开关S,下列说法正确的是（）A . P向下滑动时，灯L变亮B. P向下滑动时，变压器的输出电压不变C. P向上滑动时，变压器的输入电流变小D. P向上滑动时，变压器的输出功率变大18. （多选）如图所示，理想变压器原、畐U线圈的匝数比为11 ：2,原线圈两端的输入电压u= 220^5sin 100 t（V），电表均为理想电表，滑动变阻器R接入电路部分的阻值为10 0下列叙述中正确的是（）A .该交流电的频率为50HzB . 电压表的读数为42 ・一VC.电流表的读数为 4 Ai,—D .若滑动变阻器的滑片 P 向a 端移动，电流表的读数变大 19. （多选）线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流电动势 e = 10,盘sin 20 n （V ），则下列说法正确的是（ ）A . t = 0时，线圈平面位于中性面B . t =0时，穿过线圈的磁通量最大C. t = 0.1 s 时，交变电流将改变方向D. t = 0.4 s 时，e 有最大值10..：感V20. （多选）如图甲所示，理想变压器原、畐U 线圈的匝数比为电表，畐U 线圈输出电压的变化规律如图乙所示•下列说法正确的是（ ）A .输入电压的频率为 100 HzB .电压表的示数为 220 VC .电流表的示数为1 AD .电阻R 消耗的电功率是22 W 三、实验题21. 有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈 以绕线.10 ：1,电阻 R = 22 Q,各电表均为理想A 、B ，线圈外部还可⑴某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断_________ 线圈的匝数较多（选填“ A或“ B”.）（2）如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤（写出要测的物理量，并用字母表示） _______A线圈的匝数为nA = __________ •（用所测物理量符号表示）四、计算题22. 如图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R= 55 Q,两电表为理想电流表和电压表，变压器原、副线圈匝数比为n i : n2= 2 ：1,若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压•求（1）交流电压的函数表达式；⑵电流表的示数I.五、填空题23. 钳型电流表的工作原理如图所示•当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转•由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流•日常所用交流电的频率在中国和英国分别为50 Hz和60 Hz•现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10 A ;若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是_______ A•若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30 A;为使其在英国的测量值变为准确，应重新将其量程标定为____________ A.24. 如图所示电路，当在a, b两端加上直流电压时，L i 正常发光，L2不亮；当a, b两端加上同样电压的交变电流时，L i发光亮度变暗，而L2正常发光•则A, B分别为_______________ 和________ •（可选择：电阻、电容器、电感线圈）25. 某发电厂用 22 kV 的电压将电能输送到远处的用户，后改用 22 kV 的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率，前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为 电压升高到22 kV ，若变压器原线圈的匝数为 180匝，则副线圈匝数应该是 __________ 匝.26.（多选）如图所示，某变电站用10 kV 的高压向10 km 外的小区供电，输送的电功率为 200 kW •现选项Q型号Q 千米电A*3DYM0/CP 2 DTO50/CPDYDIOO/C^0.3^ aDYD15(TC ^0.2^27.有一正弦交流电源，如图所示，电压有效值 U = 120 V ，频率为f = 50 Hz ,向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为 Uo = 60 f V ，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间为六、简答题________ ，要将2.2 kV 的 要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%,下列不同规格的输电线中，符合要求的是_______ s.28. 如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈（原线圈）通过开关可以连接到交流电源或直流电源的两端，另一个线圈（副线圈）连到小灯泡上•连接电路，接通电源，小灯泡能发光.(1) 两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2) 小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗?答案解析1. 【答案】D【解析】由黒=一得，输出电压的最大值为36 J V , A 选项错误；原、副线圈中电流之比丄=-=二，故B 选项错误；理想变压器输入功率与输出功率相等， C 错误；由图象易知 D 选项正确.2. 【答案】Bl 005【解析】输出电压的最大值是 110J V ，故A 错误；负载的功率 P = Ul = 110X W 3.9 W ，输入 功率等于输出功率，故 B 正确；变压器原、副线圈匝数比等于电压之比 220： 110= 2 ：1,故C 错误；负载电流的函数表达式 i = 0.05sin 100 tA ，故D 错误. 3.【答案】D【解析】由u — t 图象可知，变压器原线圈所加交变电压的有效值 U 1= 200 V ，将此值代入 —=石 血、^21 ni in和一=—，解得变压器输出端电压和电流分别为U 2 = — U 1= X 200 V = 20 V , l 2 = — l 1 = 一 X 1 A=10 A ，故变压器输出端所接电压表的示数为 20 V ，输出功率为P 2= U 2|2= 20 X 10 W= 200 W ，选 项A 、B 错误；由u —t 图象知交变电流的周期 T = 0.02 s ，故其频率Hz = 50 Hz ，选项C 错误；由法拉第电磁感应定律可得U 2=乖一，则副线圈处穿过每匝线圈的磁通量变化率的最大值为'「三=广X Wb/s = 2・「Wb/s ，选项D 正确. 4.【答案】B显然是错误的.5. 【答案】C【解析】由电流互感器知高压输电线中电流 1= 1 000 A ，由电压互感器知高压U = 220X 10V ，则高压输电线功率 P = UI = 2.2 X 10W. 6. 【答案】D【解析】IpX 1=一 .A = 6X 10A , A 选项错误；U 损=IR = 6X 1®X 5 V = 30 kV , B 选项正确；P 损=I 2R = 1.8 X 1W ,n= X 100%F 94%, C 选项错误; D 选项，损失的功率大于输出的功率,【解析】设电线上的电阻为r,则设变化前为：P= UI,电线上的消耗功率为A P= I2r输送电压提高1 1 21 2110倍，输送功率不变，所以电流变为I,则电线上消耗的功率变为A P = ([ I)2r = I2r= A P, 故选D.7. 【答案】C【解析】频率越大，电感线圈的感抗越大，电容器的容抗越小，所以，将电源的频率增大时，A灯变暗，B灯变亮.8. 【答案】C【解析】在A、B间接入正弦交流电U i= 220 V，有：一=一，得有效值U2= 40 V .而二极管的反向耐压值至少为U o,它是最大值，所以U o= 40j V , Q为副线圈正中央抽头，贝U R两端电压为20 V，所以R消耗的热功率为卩=墮=丝如=20 W，故选C.R 209. 【答案】C4【解析】电表测量的是有效值，故1=厂=10 A，故A错误；由图可知T= 0.02 s,故频率为f=1.=50 Hz，故B错误；消耗的功率为P= I2R= 102X 10 W= 1 000 W，故C正确；角速度为co==100n rad/s该交流电流瞬时值表达式为=10「sin 100 t(A)，故D错误.10. 【答案】D【解析】由于发电机内部相对两磁极为表面呈半圆柱面形状，磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的轴向磁场，所以距转轴距离相等的各点磁感应强度大小相等，根据法拉第电磁感应定律可知回路中产生大小恒定的感应电动势，故A、B错误；当线圈转到竖直位置时，回路中感应电动势反向，所以C错误，D正确.11. 【答案】CpZja【解析】设发电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率夕=P—P0，A P= I2R= "，A、B错误•在输送功率一定的情况下，采用更高的电压输电，可以减小输电线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C正确.在输送功率一定的情况下，采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，故可提高输电的效率，D错误.12. 【答案】B【解析】根据公式E m = NBS w可得交流电的最大值变为原来的2倍，根据公式3= 2 n n可得角速度变为原来的2倍，故产生的感应电动势为： e = 2E m sin 2 3 t故选B.13. 【答案】C【解析】理想变压器原、畐U线圈电压比等于匝数比，即一=一，原线圈电源不变，原副线圈匝数不变，所以副线圈电压不变，选项A错•畐U线圈中，电键闭合后，总电阻变小，总电流变大，即通过电阻R中的电流变大，选项D错•即电流表A2示数变大，根据一=二知I1变大，选项 C 对•副线圈两端电压不变，而电阻两端电压变大，则L1两端电压变小，灯泡L1变暗，选项B错.14. 【答案】A【解析】由图可知线圈平面与磁感线平行，应处于垂直于中性面的位置，此时穿过线圈的磁通量 最小，磁通量的变化率最大，所以 A 正确.15. 【答案】AB【解析】由瞬时表达式为 e = 10辻垃sin 2 n V 得，交变电动势的频率为 2 Hz , A 正确；零时刻电动势为零，磁通量最大，线圈平面与磁场方向垂直，B 正确；t = 0.25 s 时，e 的瞬时值为零，C 错误;频率2 Hz,1 s 时间内，线圈中电流方向改变 4次，D 错误. 16. 【答案】CD【解析】电压表示数相同，说明交流电压的有效值相同•甲图中电容器与灯 流有阻碍作用；乙图中电容器与灯 L 2并联，交变电流全部流过灯 L 2；丙图中电容器与灯 L 3串联且是直流电源，电容器隔直通交，所以没有电流流过灯 电流全部流过灯 L 4.综合以上分析，C 、D 两项正确.17. 【答案】BD19. 【答案】ABC【解析】t = 0时刻，e = 0,所以此时磁通量变化率最小，磁通量最大，故位于中心面位置， A 、B正确，t = 0.1 s 时，e = 0,位于中心面位置，电流方向将发生变化， C 正确，t = 0.4 s 时，带入可得e = 0, D 错误，故选A 、B 、C. 20. 【答案】BD【解析】由u — t 图象知，电压的周期 T = 2X 102s ，则频率f == 50 Hz ,选项A 错误；副线圈电L 1串联，电容器对电L 3,灯L 3不亮；丁图中电容器与灯 L 4并联,【解析】由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压 U 2不变，滑片P 滑动时，对灯泡两端的电 压没有影响，故灯泡亮度不变，选项 A 错误；滑片 P 下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电 压决定，则副线圈电压不变，选项B 正确；滑片P上滑, 电阻减小，畐U 线圈输出电流 I 2增大，则原线圈输入电流I 1增大，选项C 错误；此时变压器输出功率 P 2= U 2I 2将变大，选项D 正确.18. 【答案】AC【解析】根据原线圈两端输入电压的表达式可知，交流电的频率f = = Hz = 50 Hz , A 正确;原线圈电压的有效值为 U 1= 220 V , 误；电流表的读数为 1=〒=4 A , 由 U 1 ： U 2= n 1 : n 2,得U 2 = 40 V ，电压表的读数为 40 V , B 错C 正确；若滑动变阻器的滑片P 向a 端移动，接入电路的电阻增大，而U 2不变，电流表示数变小,D 错误.压的有效值为22 V，故原线圈电压有效值为220 V，选项B正确；副线圈的电流有效值I2—= 1A，|1=—12= 0.1 A，选项C错误选项D正确.21. 【答案】(1)A (2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；：把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U;:用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA」n匕【解析】(1)A 由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的.⑵用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；：把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U;:用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA•则nA= •: n.L-22. 【答案】(1)u= 220-Jsin 100 tV% (2)2 A2n【解析】(1)由交流电规律可知u= Umsin^t «=y代入图中数据可得u= 220，.「sin 100 tV.(71 Hl EA(2)根据理想变压器特点和欧姆定律有：亠=一，1=，一，联立得：I = 2 A.23. 【答案】12 25【解析】当导线中电流的频率由50 Hz变为60 Hz时，若导线中电流大小相同，则它在铁芯中产生的磁场的变化率增大为原来的1.2倍，导线中为10 A电流时示数为12 A ;若电流表指针偏角相同，则线圈中的磁通量变化率相同，导线中电流应为原来的卩倍，故频率为50 Hz时，电流的量程为30 A，而频率为60 Hz时电流表的量程就成为25 A 了.24. 【答案】电感线圈电容器【解析】电感线圈的作用是通直流阻交流，电容的作用是通交流隔直流•由题意叙述A应为电感线圈、B为电容器.25. 【答案】100 ：1 1800【解析】由于前后两次输送的电功率相等，则有IU= I D；FF* jf |A J/ fljf所以_ = M = - - - = 100,由变压器的原理：仍曲十曰JiL 1 180—=一，可得—「所以n2 = 1800匝.26. 【答案】CDP人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元测试题（解析版）【解析】由P= UI解得输电电流1= = 20 A ,输电线路上损耗的功率不超过P线=200 kW/X 2% = 4 kW，由P线=I2R,解得R= 10 Q,由于输电线长度需要20 km,所以可以选择千米电阻0.5 Q /km 以下的型号DYD100/C或型号DYD150/C，符合要求的是选项C、D.27. 【答案】2 400【解析】由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得：Um = 120「V人教版高中物理选修 3-2第五章 《交变电流》单元测试题(解析版)设t = 0时交流电的瞬时电压 U = 0则交流电的瞬时表达式为U = 120j 〉sin 100 tV画出一个周期内交流电的 U -1图象如图所示，其中阴影部分对应的时间 t i 表示霓虹灯不能发光的 时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t i ,当U = U o = 60「V 时，由上式得t i = 〒s ,再由对称性求得一个周期内能发光的时间:1「S3600 L再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为： t = I X s = 2 400 s.50 7528. 【答案】（1）当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给 小灯泡供电，小灯泡就会发光.Aitfi 都相同，若左边匝数为 n i ,贝U U i = E i = n — -=..;若忽略左边线圈的电阻则有U i = U 电源，只要n i 并12, 小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.t = T - 4t i （2）左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率 若右边、， A ^5。
人教版高中物理选修3-2 第五章 《交变电流》单元检测题(解析版)
第五章《交变电流》单元检测题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知( )A．该交流电的电压的有效值为100 VB．该交流电的频率为25 HzC．该交流电压瞬时值的表达式为u＝100sin (25t) VD．并联在该电压两端的电压表指针不停摆动2.一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A．该交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin (100πt)AB．该交流电的频率是50 HzC．该交流电的电流有效值为2 AD．若该交流电流通过R＝10 Ω的电阻，则电阻消耗的功率是20 W3.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是( )A．乙图中Oa时间段对应甲图中①至②图的过程B．乙图中c时刻对应甲图中的③图C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz4.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是( )A．第一次，灯泡两端的电压有效值是B．第二次，灯泡两端的电压有效值是C．第一、第二次，灯泡的电功率之比是2∶9D．第一、第二次，灯泡的电功率之比是1∶55.两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是( )A．两交变电流的频率之比f甲∶f乙＝1∶2B．两交变电流的电动势有效值之比E甲∶E乙＝3∶1C．t＝1 s时，两线圈中的磁通量的变化率均为零D．t＝1 s时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上6.下列关于交变电流的说法正确的是( )A．若交变电流的峰值为5 A，则它的最小值为－5 AB．用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动C．我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz，故电流方向每秒改变100次D．正弦交变电流i＝20sin 10πt A的峰值为20 A，频率为100 Hz7.闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝I m sinωt.保持其他条件不变，使线圈的匝数及转速都增加1倍，则电流的变化规律为( )A．i＝2I m sin 2ωt B．i＝4I m sin 2ωtC．i＝2I m sinωt D．i＝4I m sinωt8.如图所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略．单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时( )A．三个灯亮度相同B．甲灯最亮，丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．只有丙灯不亮，乙灯最亮9.如图甲所示的电路中，S为单刀双掷开关，电表为理想电表，Rt为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流电，则( )A．变压器原线圈中交流电压u的表达式u＝110·sin 100πt(V)B． S接在a端，Rt温度升高时，变压器的输入功率变小C． S接在a端，Rt温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D． S由a切换到b，Rt消耗的功率变大10.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3为三只规格均为“9 V,6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端接入如图乙所示的交变电压，则以下说法中正确的是( )A．电流表的示数为6 AB．电压表的示数为27 VC．副线圈两端接入耐压值为9 V的电容器恰能正常工作D．变压器副线圈中交变电流的频率为100 Hz11.矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为e＝220sin 100πt(V)，下列说法正确的是( )A．t＝0时刻穿过线框的磁通量为最大B．电动势的有效值220VC．交流电的周期为0.01 sD．若转速增大1倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为e＝440sin 100πt(V)12.如图所示，两个同学利用图示装置做实验，第一位同学使导体杆ab在导轨上匀速运动，第二位同学使杆ab 在导轨上做变速运动，但两位同学对ab杆做的功一样多，第一位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W1，第二位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W2，它们相比较( )A．W1＝W2 B．W1＞W2 C．W1＜W2 D．不能比较13.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )A．输入电压u的表达式u＝20sin (50πt) VB．只断开S1后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W14.一电阻接一直流电源，通过4 A的电流时热功率为P，若换接一正弦交流电源，它的热功率变为，则该交流电电流的最大值为( )A． 4 A B． 6 A C． 2 A D． 4 A15.如图所示，已知交流电源的电动势为e＝220sin 100πt V，电阻R＝2 200 Ω，则电路中交流电流表和电压表的示数分别为( )A． 0.1A,220VB． 0.1 A,220VC． 0.1A,220 VD． 0.1 A,220 V二、多选题(每小题至少有两个正确答案)16.(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压u，其瞬时值表达式为u＝220sin (100πt) V，现把单刀双掷开关与a连接，则( )A．电压表的示数为22 VB．流过滑动变阻器的电流的方向每秒改变100次C．在滑动变阻器的触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变大D．若把单刀双掷开关由a扳向b时，保持滑动变阻器的触头P不动，电压表示数变大，电流表的示数变小17.(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，一正弦交流电经变压器对电阻R供电电路如图甲所示．图乙是R两端电压u随时间t变化的图象，R的阻值为10 Ω.下列说法正确的是( )A．交流电的频率为0.02 HzB．交流电流表A的读数为2 AC．电阻R上的热功率为4 000 WD．交流电压表V的读数为200V18.(多选)由交流电源的电动势瞬时值表达式e＝10sin 4πt(V)可知，此交变电流( )A．频率是4π HzB．将“10 V,10 W”的灯泡接在该电源上，灯泡能正常发光C．当t＝0.5 s时，电动势有最大值D．当t＝0时，线圈平面与中性面重合19.(多选)如图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是( )A．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C．线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍20.(多选)如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光. 要使灯泡变亮，可以采取的方法有( )A．向下滑动PB．减小电容器C的电容C．增大交流电源的频率D．增大交流电源的电压三、填空题21.一交流电压的瞬时值表达式为u＝15sin 100πt V，将该交流电加在一电阻上时，产生的电功率为25 W，那么这个电阻的阻值为________Ω.22.如图所示，使单匝闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，在线圈中就会产生交流电．已知磁场的磁感应强度为B，线圈abcd面积为S，线圈转动的角速度为ω.当线圈转到如图位置时，线圈中的感应电动势为________；当线圈从图示位置转过90°时，线圈中的感应电动势为__________．23.(多选)如图所示，某变电站用10 kV的高压向10 km外的小区供电，输送的电功率为200 kW.现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%，下列不同规格的输电线中，符合要求的是24.如图所示，理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3 W，正常发光时电阻为30 Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A，可计算出原、副线圈的匝数比为________，流过灯泡b的电流为________A.25.如下图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4R1＝R2.当只闭合S1时，电流表示数为1 A，当S1和S2都闭合时，电流表示数为2 A，则n1：n2为________．四、计算题26.如图所示，一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中转动，转速为n＝120 r/min，若已知边长l＝20 cm，匝数N＝20，磁感应强度B＝0.2 T，求：(1)转动中的最大电动势及达到最大电动势时线圈所处的位置；(2)从中性面开始计时的电动势瞬时值表达式；(3)从图所示位置转过90°过程中的平均电动势．27.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同．图①为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S.(1)当自动开关S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？(2)用电器由照明电路供电(U＝220 V)，设加热时用电器的电功率为400 W，保温时用电器的电功率为40 W，则R1和R2分别为多大？(3)若将图①中的自动开关S换成理想的晶体二极管D，如图②所示，其他条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能．答案解析1.【答案】B【解析】根据题图可知该交变电流电压的最大值为100 V，周期为4×10－2s，所以频率为25 Hz，A错，B对；而ω＝2πf＝50π rad/s，所以u＝100sin (50πt) V，C错；交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值，不随时间变化，D错．2.【答案】D【解析】由图象可知，交流电的最大值为2 A，电流的周期为0.04 s，交流电的角速度ω＝＝rad/s＝50π rad/s，所以交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin (50πt)(A)，所以A错误；交流电的频率为f＝＝Hz＝25 Hz，所以B错误；交流电的电流有效值为A＝A，所以C错误；交流电的电流有效值为A，所以电阻消耗的功率P＝I2R＝()2×10 W＝20 W，所以D正确．3.【答案】A【解析】甲图中由①到②，感应电流为正方向，且感应电流由0增到最大值，与乙图中Oa对应，A正确；乙图中c时刻感应电流为最大值，但甲图中③图中感应电流为零，B错误；若电流变化周期T＝0.02 s，则f＝＝50 Hz，每周期电流方向改变两次，则1 s内电流方向改变100次，C、D错误．4.【答案】D【解析】第一次，灯泡两端电压的有效值为U1＝，功率P1＝＝.第二次，设灯泡两端电压的有效值为U2，则·＋·＝T，解得U2＝U0，功率P2＝＝，则P1∶P2＝1∶5，故A、B、C错误，D 正确．5.【答案】C【解析】由图象知甲的周期为1 s，乙的周期为2 s，所以＝＝，故A错误；甲的有效值为E甲＝V＝V，乙的有效值为E乙＝V＝3V，所以E甲∶E乙＝1∶3，故B错误；t＝1 s时，甲、乙瞬时电压为零，磁通量的变化率为零，此时线圈处于中性面位置，故C正确，D错误．6.【答案】C【解析】电流的负值表示电流方向与原来方向相反，不表示大小，A项错误；交流电流表测交变电流时，指针不会来回摆动，B项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流，周期为0.02 s，交流电方向一个周期改变两次，所以每秒改变100次，C项正确；由ω＝2πf得正弦交变电流i＝20sin 10πt A的频率为5 Hz，D项错．7.【答案】A【解析】根据E m＝NBSω，ω＝2πn可得当线圈的匝数及转速都增加1倍时，该交流电的最大值变为4E m，线圈的电阻变为原来的2倍，角速度变为原来的2倍，所以电流的最大值变为I m′＝＝2I m，故电流变化表达式为i＝2I m sin 2ωt，故选A.8.【答案】D【解析】开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过，开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容C“隔直、通交”；电感L“阻交、通直”；R对交流、直流有相同的阻抗．可判断此时电路中I丙＝0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与功率(P＝I2R)成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮．9.【答案】A【解析】由交变电流图象，可知电压最大值为110V，周期为0.02 s，所以ω＝100π rad/s，A项正确；副线圈输出电压由变压器匝数比和输入电压决定，故温度升高时，Rt电阻阻值减小，两端电压不变，C项错；由P ＝可知，变压器输出功率增大，故其输入功率也随之增大，B项错；S由a切换到b，副线圈匝数减小，故输出电压减小，Rt电阻不变，由P＝知，消耗功率减小，D项错．10.【答案】B【解析】由输入端交变电压u的图象，可求出有效值27 V，根据电压与匝数成正比得副线圈两端的电压为：U2＝×27 V＝9 V，四只灯泡均能正常发光．由P＝UI得每只灯泡通过的电流为：I1＝＝A，电流表的读数为：I＝3I1＝2 A，故A错误．电压表的示数为有效值27 V，故B正确；副线圈两端电压的最大值为9V，故C 错误．由变压器输入端交变电压u的图象可知周期为：T＝0.02 s变压器副线圈两端交变电流的频率为：f2＝f1＝Hz＝50 Hz，故D错误．11.【答案】A【解析】线框中电动势为正弦规律变化，t＝0时刻线框中感应电动势为零，故此时线框处于中性面上，磁通量最大，A对；电动势的有效值为U＝＝220 V，B错；交流电的周期为：T＝＝0.02 s，C错；若转速增大1倍，则最大值增大1倍，角速度也增加1倍；故表达式为：e＝440sin 200πt，D错．12.【答案】B【解析】当ab匀速运动时，产生的感应电动势是稳定的，感应电流也是恒定的，因此在线圈上不会产生感抗，所以通过小灯泡的电流大，消耗的电能多；当ab变速运动时，产生的感应电动势是变化的，感应电流也是变化的，在线圈上产生感抗，使通过小灯泡的电流减小，因此消耗的电能少．故B正确．13.【答案】D【解析】由输入电压u随时间t的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02 s，输入电压u的表达式u＝20sin (100πt) V，选项A错误；只断开S1后，L1、L2均不能发光，选项B错误；只断开S2后，灯泡L1、L2串联后接入电路，变压器输出电流减小，原线圈的输入功率减小，选项C错误；若S1换接到2后，变压器输出电压U＝4 V，R中电流为I＝0.2 A，R消耗的电功率为P＝UI＝0.8 W，选项D正确．14.【答案】A【解析】由P＝I2R得R＝＝，接交流电时，＝I′2，2I′2＝16.I′＝2A，所以I m＝I′＝4 A．应选A.15.【答案】D【解析】交流电流表、电压表的读数都为有效值，所以U＝V＝220 V，I＝＝A＝0.1 A，所以选D.16.【答案】AB【解析】理想变压器不改变功率和频率；由交变电压的表达式可知，该交变电压的频率为50 Hz，而产生交变电压的线圈每转一圈，其电流变向两次，故B正确；电压表的读数是有效值，根据理想变压器的变压比等于匝数比可知，该电压表的读数为22 V，A正确；滑动变阻器的触头P向上移动，其接入电路的阻值减小，而变压器两端的电压不变，则电压表的读数不变，副线圈中的电流变大，则电流表的读数变大，C错误；单刀双掷开关由a扳向b，变压器的原线圈的有效匝数减小，由＝可知，U′变大，变压器的输出功率和输入功率变大，故电压表和电流表的读数都变大，D错误．17.【答案】BC【解析】由题图知交流电的周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，故A错误；副线圈电压有效值为200 V即为电压表的读数，电流为＝20 A，交流电流表A的读数为2 A．故B正确，D错误；输出功率等于P＝＝＝4 000 W，C正确．18.【答案】BD【解析】由表达式可知角速度ω＝4π rad/s，频率f＝＝2 Hz，选项A错误；电动势的有效值E＝V＝10 V，等于灯泡的额定电压，选项B正确；当t＝0.5 s时，电动势为零，选项C错误；当t＝0时，电动势为零，线圈平面与中性面重合，选项D正确．19.【答案】CD【解析】线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感线平行时，磁通量最小，感应电动势最大，A、B项错，C项对；电流的有效值I＝，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D正确．20.【答案】CD【解析】向下滑动P，副线圈匝数减少，电压减小，灯泡变暗，A错误；减小电容器电容，增大了容抗，通过灯泡的电流减小，灯泡变暗，B错误；增大交流电源的频率减小了容抗，通过电容器的电流更大，灯泡变亮，C正确；增大交流电源的电压，副线圈两端电压也增大，灯泡变亮，D正确．21.【答案】4.5【解析】根据P＝，U＝得：R＝4.5 Ω.22.【答案】0 BSω【解析】当线圈转到如图位置时，磁通量最大，但磁通量变化率为零，线圈中的感应电动势为0；当线圈从图示位置转过90°时，磁通量变化率最大，线圈中的感应电动势最大，为BSω.23.【答案】CD【解析】由P＝UI解得输电电流I＝＝20 A，输电线路上损耗的功率不超过P线＝200 kW×2%＝4 kW，由P＝I2R，解得R＝10 Ω，由于输电线长度需要20 km，所以可以选择千米电阻0.5 Ω/km以下的型号DYD100/C 线或型号DYD150/C，符合要求的是选项C、D..24.【答案】10∶30.2【解析】副线圈两端电压U2等于小灯泡a两端电压U a，由P a＝得，U a＝3 V，则原、副线圈的匝数比＝＝；流过灯泡a的电流I a＝＝0.1 A又＝＝，得I2＝0.3 A．流过灯泡b的电流I b＝I2－I a＝0.3 A－0.1 A＝0.2 A.25.【答案】【解析】原线圈电压不变，闭合S1时，电流表示数为1 A，S1和S2都闭合时，电流表示数为2 A，故两次输入功率为2P1＝P2，由公式＝得：＝，由电压与匝数成正比，有：＝＝.26.【答案】(1)2 V 线圈平面与磁场平行(2)e＝2sin(4πt) V (3)1.28 V【解析】(1)当线圈平面转到与磁场平行时，ab、cd两边均垂直切割磁感线，这时线圈中产生的感应电动势最大，E m＝NBSω＝20×0.2×0.22×2π×2 V＝2 V.(2)电动势瞬时值表达式：e＝E m sinωt＝2sin(4πt) V(3)E＝N＝20×0.2×V＝1.28 V.27.【答案】(1)S闭合，处于加热状态S断开，处于保温状态．(2)R1＝121 ΩR2＝1 089 Ω(3)0.22 kW·h(或7.92×105J)【解析】(1)S闭合，处于加热状态S断开，处于保温状态．(2)由电功率公式得P1＝①P2＝②联立①②得R1＝121 Ω，R2＝1 089 Ω.(3)二极管导通时处于加热状态，二极管截止时，用电器处在保温状态．W＝P1＋P2＝0.22 kW·h(或7.92×105J)．.。
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》检测题(包含答案)
《交变电流》检测题一、单选题1．如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为10︰1，原线圈两端连接正弦交流电源u=311sin314t(V)，副线圈接电阻R，同时接有理想电压表和理想电流表。
下列判断正确的是（）A．电压表读数约为31.1VB．若仅将副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数增大到原来的2倍C．若仅将R的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D．若R的阻值和副线圈匝数同时增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍2．一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别是4 Ω、2 Ω和3 Ω，U为有效值恒定的正弦交流电源．当开关S断开时，理想电流表的示数为I，当S闭合时，电流表的示数为( )A．23I B．12I C．32I D．2I3．在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1:2，三个定值电阻的阻值相同，其它电阻不计，电压表为理想电表．现在a、b端输入电压恒定的正弦交流电，电键S断开时，电压表的示数为U1，电键S闭合后，电压表的示数为U2，则U1:U2的值为A．5:3 B．3:5 C．3:2 D．2:34．一理想变压器的原副线圈的匝数比为 4:1，在副线圈的回路中接有伏特表和阻值R=1Ω 的定值电阻，如图(a)所示.原线圈一侧接在如图(b)所示的交流电上，交流电的前半个周期为正 弦交流电后半个周期为恒定电流.伏特表的示数为A B ．2V C ．4V D ．8V5．家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积较小．某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用多用电表测灯泡两端的电压，多用电表示数为( )A ．√24U mB ．12U mC ．√22U mD ．14 U m 6．在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速运动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电在图乙中理想变压器的A 、B 两端，电压表和电流表均为理想电表，t R 为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R 为定值电阻。
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元检测试题(解析版)
《交变电流》单元检测题一、单选题1.如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内．左端连接在一周期为T的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a端电势高于b端时，ab间的电压uab为正，下列uab－t图象可能正确的是( )A． B．C． D．2.我国使用的交流电的频率为50赫兹，在10秒内电流方向改变了( )A． 500次 B． 50次 C． 100次 D． 1000次3.两只相同的白炽灯L1、L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感器串联，当a，b处接电压最大值为U m，频率为f的正弦式交流电源时，两灯都发光，且亮度相同，更换一个新的正弦式交流电源后灯L1的亮度大于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是( )A．最大值仍为U m，而频率大于f B．最大值仍为U m，而频率小于fC．最大值小于U m，而频率仍为fD．最大值大于U m，而频率仍为f4.如图所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C并联接到一交流电源上，三个灯泡的亮度相同，若保持电源电压大小不变，而将频率增大，则关于三个灯的亮度变化说法正确的是( )A． A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮B． A灯亮度不变，B灯变亮，C灯变暗C． A灯变暗，B灯亮度不变，C灯变亮D． A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变5.交流发电机正常工作时产生的电动势为e＝E m sinωt，若将其线圈的匝数减为原来的一半而转速增为原来的2倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式为( ) A．e＝E m sinωt B．e＝2E m sinωt C．e＝2E m sin 2ωt D．e＝E m sin 2ωt6.某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个接头c，连成如图所示电路．S为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1＝U m sinωt的交流电源．下列说法正确的是( )A． S接b时，电压表示数为B． S接c时，电压表示数为C． S接c时，滑动触头P向下移动，变压器输入功率变大D． S接c时，滑动触头P向上移动，变压器输入电流变大7.某交变电压为u＝8sin(157t) V，则( )A．用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 sB．此交变电流可作为电磁打点计时器的工作电源C．把额定电压为8 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光D．把击穿电压为6 V的电容器接在此电源上，电容器正常工作8.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U，输出端A、A1、A2、A3为理想交流电流表，R为三个完全相同的电阻，L为电感，C为电容，当输入端接通电源后，电流表A读数为I.下列判断正确的是( )A．副线圈两端的电压为nUB．通过副线圈的最大电流IC．电流表A1的读数I1大于电流表A2的读数I2D．电流表A3的读数I3＝09.线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是( )A．磁通量和感应电动势都在变大B．磁通量和感应电动势都在变小C．磁通量在变小，感应电动势在变大D．磁通量在变大，感应电动势在变小10.一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶2，电源电压u＝220sinωt V，原线圈电路中接入一熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如图所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于( )A． 440 Ω B． 440Ω C． 880 Ω D． 880Ω11.在下列图中，不能产生交变电流的是( )A． B． C． D．12.一交变电流的电压表达式为u＝100sin 120πt(V)，由此表达式可知( )A．用电压表测该电压其示数为100 VB．该交变电压的频率为60 HzC．将该电压加在100 Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为100 WD．t＝s时，该交流电压的瞬时值为50 V二、多选题13. 如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝6∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻．当原线圈两端接有如图乙所示的交变电流时，三只灯泡都能发光．如果加在原线圈两端的交变电流的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交变电流的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是( )A．副线圈两端电压的有效值均为216 VB．副线圈两端电压的有效值均为6 VC．灯泡Ⅰ变亮D．灯泡Ⅲ变亮14 如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R.t＝0时刻线圈平面与纸面重合．则( )A．线圈中电流t时刻瞬时值表达式为i＝cosωtB．线圈中电流的有效值为I＝C．线圈中电流的有效值为I＝D．线圈消耗的电功率为P＝15. 如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是( )A．把电介质插入电容器，灯泡变亮B．增大电容器两板间的距离，灯泡变亮C．减小电容器两板间的正对面积，灯泡变暗D．使交变电流频率减小，灯泡变暗16. 如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝22∶5，原线圈接u1＝220sin 100πt(V)的交流电，电阻R1＝R2＝25 Ω，D为理想二极管，则( )A．电阻R1两端的电压为50 VB．二极管的反向耐压值应大于50VC．原线圈的输入功率为200 WD．通过副线圈的电流为3 A17 图甲是小型交流发电机的示意图，两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表，V为理想交流电压表．内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P 上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是( )A．电压表的示数为10 VB． 0.01 s时发电机线圈平面与磁场方向平行C．若P的位置向上移动、R的大小不变时，电流表读数将减小D．若P的位置不变、R的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍三、计算题18.有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光？(g取10 N/kg)19.人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水能、风能、煤燃烧的化学能等)转化为电能，为了合理地利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方，但是用电的地方往往很远，因此，就需要高压输送线路把电能输送到远方．如果某发电站将U＝5 000 V的电压直接地加在高压输送线路的输入端，向远方供电，且输送的电功率为P＝300 kW.则此时安装在高压输送线路的入端和终端的电能表一昼夜读数就相差ΔE＝2 400 kW·h(1 kW·h＝1度电)．求：(1)此种情况下，高压线路的终端功率和输电效率．(2)若要使此高压输电线路的输电效率为97%，则在发电站处应安装一个变压比是多少的变压器？答案解析1.【答案】C【解析】在第一个0.25T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小；同理在第0.25T0－0.5T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内a端电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变大，故选项C正确．2.【答案】D【解析】在一个周期内电流方向改变2次，所以在1 s时间内电流方向改变100次，在10秒内电流方向改变1000次，D对．3.【答案】A【解析】灯L1的亮度大于L2的亮度，这是因为交流电频率增大，容抗减小，L1变亮；又频率增大，感抗增大，L2变暗．4.【答案】A【解析】5.【答案】D【解析】峰值为E m＝NBSω，则线圈的匝数减为原来的一半而转速增为原来的2倍，角速度ω＝2πn变为原来的2倍，所以峰值不变，D对．6.【答案】D【解析】S接b时，变化的磁场在两条副线圈中产生的感应电动势大小相等，方向相反，a、b电势相等，a、b间无电压，电压表示数为零，故A错误；由表达式知输入电压有效值为U＝，根据电压与匝数成正比知电压表的读数为U2＝U＝，故B 错误；S接c时，滑动触头P向下移动，电阻增大，电压不变，变压器输入功率等于输出功率变小，故C错误；S接c时，滑动触头P向上移动，电阻减小，电压不变，副线圈电流增大，变压器输入电流变大，故D正确．7.【答案】B【解析】根据u＝8sin(157t) V可知＝157 rad/s，解得周期T＝0.04 s，选项A错误；电磁打点计时器所接交流电源的频率不一定是50 Hz，若用该交变电流作为电源，则打点时间间隔为0.04 s，选项B正确；额定电压8 V指的是有效值，选项C错误；电容器击穿电压为6 V，比最大值8 V要小，因此该电容器不能正常工作，选项D错误．8.【答案】C【解析】A、根据＝＝n得：＝n，所以R1两端的电压为：，故A错误；根据题意得副线圈的电流为I，所以通过副线圈的最大电流为I，故B错误；线圈会产生感应电流阻碍原电流即I1＞I2，故C正确；电容器通交流阻直流，故有电流通过电流，即I3≠0，故D错误．表A39.【答案】Dcosθ，e＝E m sinθ，所以磁通量变大，感应电动势变小．【解析】由题图可知，Φ＝Φm10.【答案】C【解析】当原线圈电流为I1＝I0＝1 A时，副线圈中电流I2＝I1＝A，原线圈两端电压U1＝＝220 V，则副线圈两端电压U2＝U1＝×220 V＝440 V，因此负载电阻的最小值R min＝＝880 Ω，故C正确．11.【答案】A【解析】根据题意，结合产生交流电的条件，当电路是闭合的，线圈在磁场中转动，切割磁感线，导致磁通量变化，会产生感应电流，再根据楞次定律，则有产生的感应电流的方向不同，故B、C、D中有感应电流产生，并且由于均具有周期性变化，故产生的均为交变电流；只有A图中没有感应电流产生．12.【答案】B【解析】电压表测的是电压的有效值，示数为＝V＝50V，A错误；根据2πf ＝120π，f＝60 Hz，B正确；该电压加在100 Ω的电阻两端，该电阻消耗的电功率为P＝＝W＝50 W，C错误；t＝s时，有：u＝100sin 120π×V＝50V，D错误．13.【答案】BD【解析】根据变压器的变压比公式U1∶U2＝n1∶n2可知，副线圈两端电压的有效值U2＝6 V，A错误，B正确；电感线圈有“通低频、通直流、阻交流、阻高频”的作用，所以当交变电流的频率增大时，通过灯泡Ⅱ的电流减小，灯泡Ⅱ变暗，灯泡Ⅰ亮度不变，C错误；电容器有“通交流、隔直流、通高频、阻低频”的作用，所以当交变电流的频率增大时，通过灯泡Ⅲ的电流增大，灯泡Ⅲ变亮，D正确．14.【答案】CD【解析】回路中产生的感应电动势最大值E m＝BSω，电流最大值I m＝＝，t＝0时线圈位于中性面，故电流瞬时值表达式为i＝sinωt.线圈中电流的有效值I＝＝，P＝I2R＝，故A、B错误，C、D正确．15.【答案】ACD【解析】电容器的电容与介电常数成正比，与正对面积成正比，与两板间距离成反比．而容抗与电容成反比，与频率成反比．把介质插入电容器，电容变大，容抗减小，灯泡变亮，A正确；电容器两板间距离增大，电容减小，容抗增大，灯泡变暗，B错；减小电容器两极正对面积，电容减小，容抗增大，灯泡变暗，C正确；交流电的频率减小，容抗增大，灯泡变暗，D正确．16.【答案】ABD【解析】据题意，由u＝220sin 100πt(V)可得交流电在原线圈中的电压有效值为：u＝220 V，据＝可得u＝＝50 V，A选项正确；电流可以通过二极管，说明2二极管耐压值大于副线圈电压最大值，其值为：50V，B选项正确；由于二极管的存在，加在R2两端电压为：＝T，则该电压为u＝25V，故电流为A；变压器输入功率等于输出功率，则有：P＝I R1＋I R2＝100＋50 W＝150 W，故C选项错误；通过副线圈电流为：I2＝＝3 A，故D选项正确．17.【答案】ABD【解析】由图乙知交流电电压峰值为10V，电压表显示的为有效值10 V，A正确；0.01 s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，故B正确；若P的位置向上移动，匝数比减小，副线圈电压增大，R的大小不变时，电流表读数将增大，故C错误；若P 的位置不变、R的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍电压增大为原来的2倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍，故D正确．18.【答案】6∶125235∶11470盏【解析】设水的密度为ρ电源端：P输出＝×50%＝Qρhg×0.5＝2×1×103×10×5×0.5 W＝5×104W输出电压U0＝240 V；输送电路如图所示．为满足输电要求，据ΔP损＝I R线有I送＝＝＝A＝10 A，则送电电压为U＝＝V＝5×103V送所以升压变压器的变压比为n1∶n2＝U0∶U送＝＝6∶125输电线电压损失ΔU损＝I送·R线＝10×30 V＝300 V，用户端：U1＝U送－ΔU损＝5×103V－300 V＝4 700 V，据题意可知U2＝220 V，所以降压变压器的匝数比为n1′∶n2′＝U1∶U2＝＝235∶11.因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为N＝＝(盏)＝470(盏)．19.【答案】(1)200 kW 66.7% (2)＝【解析】(1)此情况下，终端功率P′＝P－＝300 kW－＝200 kW.所以输电效率：η＝＝×100%＝66.7%.(2)设高压输送线路的导线电阻为r，由题意知：原来线路损耗P损1＝I r＝100 kW，而UI1＝P，现在线路损耗：P损2＝P×(1－97%)＝I r＝9 kW，而U′I2＝P，＝，解得：＝.。
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本章过关检测(时间90分钟,满分100分)一、选择题（本题共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正确，有的小题有多个选项正确.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.图中矩形线圈abcd 在匀强磁场中以ad 边为轴匀速转动，产生的电动势瞬时值为e ＝ 5sin20t V ，则以下判断正确的是（ ）A.此交流电的频率为10/πHzB.当线圈平面与中性面重合时，线圈中的感应电动势为5 VC.当线圈平面与中性面垂直时，线圈中的感应电流为0D.线圈转动一周，感应电流的方向改变一次2.交流发电机正常工作时产生的电动势 e ＝ E m sinωt ，若线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式为（ ） A.e ＝E m sinωt B.e ＝2E m sinωt C.e ＝2E m sin2ωt D.e ＝E m sin2ωt 3.理想变压器正常工作时，原线圈一侧与副线圈一侧相同的物理量是（ ）A.频率B.电压C.电流D.电功率4.理想变压器正常工作时，若增加接在副线圈两端的负载，则（ ）A.副线圈中电流增大B.副线圈输出的电功率增大C.原线圈中电流增大D.原线圈输入的电功率增大 5.一交变电流的图象如图所示，由图可知（ ）A.用电流表测该电流示数为10 AB.该交变电流的频率为100 HzC.该交变电流通过10 Ω的电阻时，电阻消耗的电功率为1 000 WD.该交变电流瞬时值表达式为tA i 628sin 210 6.如图所示的电路，G 为一交流发电机，C 为平行板电容器.为使安培表示数增加，可行的办法是（ ）A.使发电机的转速增加B.使发电机的转速减少C.在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D.使电容器两极板间距离增大7.发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R ，通过导线的电流为I ，学校得到的电压为U 2.则输电线上损耗的功率可表示为（ ）A.RU 21B.R U U 221)(C.IU 1D.I(U 1－U 2)8.如图所示的电路图中，变压器是理想变压器，原线圈匝数n 1＝600匝，装有0.5 A 的保险丝，副线圈的匝数n 2＝120匝.要使整个电路正常工作，当原线圈接在180 V 的交流电源上，则副线圈（ ）A.可接耐压值为36 V 的电容器B.可接“36 V 40 W”的安全灯两盏C.可接电阻为14Ω的电烙铁D.可串联量程为3 A 的电流表测量其电路的总电流9.有两个输出电压相同的交流电源，第一个电源外接一个电阻R 1，第二个电源外接一个变压器，变压器的初级线圈匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，变压器的负载为一个电阻R 2，测得两个电源的输出功率相等.则此两电阻大小之比 R 1∶R 2为( )A.n 1∶n 2B.n 12∶n 22C.n 2∶n 1D.n 22∶n 1210.如图所示，理想变压器初、次级线圈分别接有完全相同的灯泡A 、B ，且初、次级线圈的匝数之比N 1∶N 2＝2∶1，交流电源电压为U ，则灯B 两端的电压为( )A.U/2B.2UC.U/5D.2U/5 二、填空题（共10分）11.为了测定和描绘“220 V 40 W”白炽电灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电.调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈Ｌ，绕在闭合的环形铁心上，输入端接在220 V 交流电源的火线与零线间，输出端有一个滑动触头P ，移动它的位置，就可以使输出电压在０～250 V 之间连续变化，图中画出的是调压变压器的电路图符号.实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验器材.（1）在图中完成实验电路图.（2）说明按你的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，在电压较高段与电压较低段相比较，__________段的误差更大，因为_____________。
12.（10分）如图所示甲、乙两个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号.左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；下图中输入的是直流和低频交流的混合信号，要求只输出低频交流信号.那么C 1、C 2中哪个该用大电容？哪个该用小电容？13.（12分）一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图所示的交变电动势图象，试根据图象求出：（1）线圈转动的角速度； （2）电动势的有效值；（3）t ＝ 1.0×10－2s 时，线圈平面和磁场方向的夹角.14.（14分）如图所示，为一交流发电机和外接负载的示意图，发电机电枢线圈为n 匝的矩形线圈，边长1L ab =，2L ad =，绕OO′轴在磁感应强度为B 的磁场中以角速度ω转动（不计一切摩擦），线圈电阻为r ，外电路负载电阻为R.试求：（1）电路中电压表的示数；（2）线圈每转动一周，外力所做的功.15.（14分）人们利用发电机把天然存在的各种形式的能（水流能、煤等燃料的化学能）转化为电能，为了合理地利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方，但用电的地方却分布很广，因此需要把电能输送到远方.某电站输送电压为U ＝6 000 V ，输送功率为P ＝500 kW ，这时安装在输电线路的起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4 800 kW·h （即4 800度电）.试求：（1）输电效率和输电线的电阻；（2）若要使输电线损失的功率降到输送功率的2%，电站应使用多高的电压向外输电？参考答案1解析：因ω＝2πf ＝20，所以频率f ＝10/π Hz ；当线圈平面与中性面重合时，线圈中的感应电动势为0，而当线圈平面与中性面垂直时，线圈中的感应电流为最大值，线圈转动一周，感应电流的方向改变两次. 答案：A2解析：因为 E m ＝nBSω，ω＝2πf ，f 变为原来的2倍，ω变为原来的2倍，n 变为原来的21，E m 不变.答案：D 3答案：AD4解析：增加负载，是指并联的电阻增多，因此电阻减小，根据RUI =副线圈中的电流增大，再由P ＝UI 可知输出功率增大，又因为是理想变压器，输入功率等于输出功率. 答案：ABCD5解析：由图象可知峰值为210A ，有效值即电流表读数为10 A ；又Hz Tf 1001==；电流通过10Ω的电阻时，消耗的电功率P ＝I 2R ＝102×10 W ＝1 000 W. 答案：ABCD6解析：要使安培表示数增加，应该增加电源电压的有效值或减少电容器的容抗.使发电机转速增加时，产生的交变电流频率增加，由E m ＝nBSω知最大值增加，因此有效值也增加，由于电源频率增加，容抗减小，所以电流增大，A 对B 错.由kdSC πε4=得知，C 、D 选项都使得电容器电容减小，而电容越小，容抗就越大，在不改变电源有效值的情况下，容抗越大，电流就越小，所以C 、D 选项错误. 答案：A7解析：输电线上损耗的功率就是输电导线总电阻消耗的热功率，由焦耳定律得P 热＝I 2R ，因此C 错误；由能量转化与守恒定律得P 线损＝P 出总－P 用＝IU 1－IU 2＝I(U 1－U 2)，故D 正确.又RU U U U R U U U U I 221212121)()()(-=-∙-=-，因此B 对A 错. 答案：BD 8解析：根据2121n n U U =得：V V U n n U 361806*********=⨯=∙=，又由1221n n I I =，在保险丝安全的条件下，副线圈中允许流过的最大电流为A A I n n I 5.25.01206001212=⨯=∙=，最大输出功率P m ＝2.5 A×36 V ＝90 W ，B 选项正确.而交流电压的有效值为36 V ，那么其最大值一定大于36 V ，所以A 项错误.接14Ω的电阻时，流过电阻的电流将达到A A I 5.214362>='，C 项不正确；串联电流表时会因电流过大烧毁电流表或烧断保险丝，故D 项错误. 答案：B9解析：根据题意画出示意图，如图（a ）和（b ）所示，设电源输出电压为U ，图（a ）中电源输出功率是R 1上得到的功率 121R U P =，图(b)中电源的输出功率等于原线圈的输入功率，也等于副线圈的输出功率，即电阻R 2上得到的功率P 2，变压器的副线圈两端电压U n n U ∙=122，所以2212222222R n U n R U P ==.根据题意 P 1＝P 2，22122212R n U n R U =，得到 R 1∶R 2＝n 12∶n 22. 答案：B10解析：设灯B 两端的电压为U 2，通过灯B 的电流为I ，根据变压器的规律可知初级线圈两端的电压为2 U 2，通过灯A 的电流为I/2，则据欧姆定律知灯A 两端的电压为U 2/2.所以U ＝2 U 2＋( U 2/2)，即U 2＝2U/5. 答案：D11答案：（1）如图所示.开关应安在火线一边.（2）如果采用电流表外接法，电压较高段误差更大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；如果采用电流表内接法，电压较低段误差更大，因为电压越小，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差越大.三、计算论述题（共50分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）12答案：电容的作用是“通交流，隔直流”“通高频，阻低频”，甲图中的C 1必须用电容小些的，才能使高频交流顺利通过，而低频不易通过，这种电容器叫高频旁路电容器.乙图中的C 2一般用电容大的，使低频交流电很容易通过，只有直流成分从电阻上通过，这种电容器叫隔直电容器. 13解析：（1）根据Tπω2=得s rad s rad /105/06.02==πω； （2）因峰值E m ＝20 V ，所以电动势的有效值V E E m 1.142==；（3）因为线圈从垂直于磁场的位置开始转动，所以经t ＝ 1.0×10－2s 线圈平面与磁场方向的夹角︒=⨯︒-︒=-︒=3001.006.03609090t ωθ. 答案：（1）105 rad/s （2）14.1 V （3）30°14解析：（1）产生电动势的峰值为E m ＝nBSω＝nBL 1L 2ω，而电压表的示数为有效值，即rR R L nBL r R R E U m +=+=2)(221ω（2）根据能量守恒定律，外力做功使其他形式的能转化为电能，rR L L B n r R L L B n T r R E W +=⨯+=+=ωπωπω222122222212222)(2 答案：(1))(221r R R L nBL +ω (2)rR L L B n +ωπ22212215解析：（1）依题意，输电线上的功率损失为 P 损＝4 800/24 kW ＝200 kW 则输电效率 %60%100500200500=⨯-=-=PP P 损η因为 P 损＝I 2R 线，又因为P ＝IU 所以 Ω=Ω⨯⨯==8.28)60001000500(1000200)(22U P P R 损线 （2）设升压至U′可满足要求，则输送电流A U U P I '='='500000输电线上损失功率为 P 损′＝I′2R 线＝P×2%＝10 000 W 则有W R U10000)500000(2=⨯'线 得 461068.210720⨯=⨯='V U 答案：（1）60% 28.8Ω；（2）2.68×104 V。