高二物理单元测试：第3、4章《交变电流》远距离输电6(鲁科版选修3-2)
高中物理 第3、4章 交变电流 远距离输电 13单元测试 鲁科版选修32
高中物理 第3、4章 交变电流 远距离输电 13单元测试 鲁科版选修321．一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I 1，输入功率为P 1，副线圈的电流为I 2，输出功率为P 2.当R 增大时( )A.I 1减小，P 1增大B.I 1减小，P 1减小D.I 2增大，P 2减小 D.I 2增大，P 2增大答案：B2．如图甲所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场的夹角θ＝45°时(如图乙所示)为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正.则下列四幅图中，正确的是( )乙解析：本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等.从图甲可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流的方向为b 到a ，故瞬时电流的表达式为i＝－i m cos(π4＋ωt )，则图象D 正确.要注意对线圈绕垂直于磁场的轴旋转时的瞬时电动势的表达式的理解.答案：D3．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示.此线圈与一个R ＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是( )A.交变电流的周期为0.125 sB.交变电流的频率为8 HzC.交变电流的有效值为 2 AD.交变电流的最大值为4 A解析：由e －t 图象可知，交变电流的周期为0.25 s ，故频率为4Hz ，选项A 、B 错误.根据欧姆定律可知，交变电流的最大值为2 A ，故有效值为 2 A ，选项C 正确.答案：C4．图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化.下列说法正确的是( )乙A.图甲表示交变电流，图乙表示直流B.两种电压的有效值相等C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311sin 100πt VD.图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的 110解析：图甲、乙表示的电压大小和方向都做周期性变化，都为交变电流，A 错误.图甲电压的有效值U ＝3112 V ；图乙电压的有效值U ＜3112V.故B 错误. 对于图甲，有：U ＝U m sin(2πT)t ＝311sin100πt V ，C 正确. 变压器不改变交变电流的频率，D 错误.答案：C5．图示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白织灯泡相同，且都是“220 V 40 W”.当灯泡所消耗的功率都调至20 W 时，消耗的功率最小的台灯是[1999年高考·全国物理卷]( ).台灯的消耗功率是指包含灯泡和其他辅助器件的总功率.由四个选项分析可知：C 中理想变压器功率损耗为零，电源输出的总功率只有灯泡的功率20 W.而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损耗，台灯的消耗功率都大于20 W ，故选项C 正确.答案：C6．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( )甲 A.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝2cos 100πt AB.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝2cos 50πt AC.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝5 2cos 100πt VD.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝5 2cos 50πt V解析：由于电压表的示数为交流电压的有效值，故正弦式交流电源的电压最大值U m ＝10 2 V ，电流的最大值为I m ＝U m R＝ 2 A ，则交变电流的瞬时值i ＝2cos 100π A，故A 正确. 答案：A7．一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶8．原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是100 2 VC.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD.变压器的输入功率是1×103 W解析：原线圈中电压的有效值是220 V ，由变压比知，副线圈中电压为100 V ；流过电阻的电流是10 A ；与电阻并联的电压表的示数是100 V ；经过1分钟电阻发出的热量是6×104J.答案：D9．用示波器观察某交流信号时，在显示屏上显示出一个完整的波形，如图所示.经下列四组操作之一，使该信号显示出两个完整的波形，且波形幅度增大.此组操作是 .(填选项前的字母)A.调整X 增益旋钮和竖直位移旋钮B.调整X 增益旋钮和扫描微调旋钮C.调整扫描微调旋钮和Y 增益旋钮D.调整水平位移旋钮和Y 增益旋钮解析：调节扫描微调旋钮，当扫描周期为交流信号周期的2倍时，显示屏上出现两个完整的波形；调节Y 增益旋钮，可增大波形的幅度.答案：C10．某小型水电站输出功率为20 kW ，输电线路总电阻是6Ω.(1)若采用380 V 输电，求输电线路损耗的功率.(2)若改用5000 V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压.解析：(1)输电线上的电流为：I ＝P U ＝20×103380A ＝52.63 A 输电线路损耗的功率为：P 损＝I 2R ＝52.632×6 W≈16620 W＝16.62 kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为：I ′＝P U ′＝20×1035000A ＝4 A 用户端在变压器降压前获得的电压为：U 1＝U －I ′R ＝(5000－4×6) V＝4976 V根据U 1U 2＝n 1n 2知，用户得到的电压为：U 2＝n 2n 1U 1＝122×4976 V＝226.18 V. 答案：(1)16.62 kW (2)226.18 V11．如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V 的市电上，向额定电压为1.80×104 V 的霓虹灯供电，使它正常发光.为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中的电流超过12 mA 时，熔丝就熔断.(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中的电流为10 mA 时，变压器的输入功率是多大？解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U 1、U 2和I 1、I 2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有：I 1U 1＝I 2U 2当I 2＝12 mA 时，I 1即为熔断电流，解得：I 1＝0.98 A.(2)设副线圈中电流I 2′＝10 mA 时，变压器的输入功率为P 1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有：P 1＝I 2′U 2解得：P 1＝180 W.答案：(1)0.98 A (2)180 W。
鲁科版高中物理选修3-2第四章远距离输电单元检测含答案解析
B．V示数变大，A示数变大，R1消耗的电功率大
C．V示数变小，A示数变小，R1消耗的电功率变小
D．V示数变小，A示数变大，R1消耗的电功率变小
2．今年我国北方部分地区遭遇了雨雪冰冻灾害．马路上的冰层坚硬如铁、光滑如玻璃，高压电线覆冰后有成人大腿般粗，为清除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热损耗功率需变为9ΔP，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)（）
D．发现有人触电时，应赶快切断电源或用干燥木棍将电线挑开
9．关于变压器下列说法正确的是
A．变压器的工作原理是利用电磁感应现象
B．变压器的铁芯是闭合的,闭合是为了让电流从原线圈经铁芯流向副线圈
C．变压器不仅可以变压,也可以改变交流电的频率
D．升压变压器副线圈所用的导线比原线圈所用的导线粗
10．在远距离输电中，如果输送功率和输送距离不变，要减少输送导线上热损耗，目前最有效而又可行的输送方法是()
B．电压表的示数为
C．副线圈两端接入耐压值为8 V的电容器能正常工作
D．变压器副线圈中交变电流的频率为50 Hz
16．某发电厂发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电厂附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处居民小区附近的降压变压器，经降低电压后输送到用户．设升、降变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但是电厂输送的总功率增加，这时（ ）
鲁科版高中物理选修3-2第四章远距离输电单元检测
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
新鲁科版物理选修3-2单元测试： 交变电流
阶段验收评估（三） 交变电流(时间：50分钟 满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求，全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO ′，线圈绕OO ′匀速转动，如图所示。
矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22Ne 0 D ．有效值是2Ne 0解析：选D 发电机输出电压峰值是2Ne 0，A 、B 错误；有效值是22·2Ne 0＝2Ne 0，C 错误，D 正确。
2．电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。
如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。
一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。
若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量Φ随时间t 的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流i 随时间t 变化图像为( )解析：选B 由法拉第电磁感应定律，则螺线管内感应电流i 随时间t 变化图像为B 。
3．三个相同的电阻，分别通过如图甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I 0和周期T 相同。
下列说法中正确的是( )A ．在相同时间内三个电阻发热量相等B ．在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍C ．在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的12D ．在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小 解析：选C 甲图像电流的有效值为12I 0，乙图像电流的有效值为I 0，丙图像根据电流有效值的定义有：I 02R T 2＝I 2RT ，解得电流有效值I ＝12I 0，根据焦耳定律相同时间内产生的热量之比等于电流有效值的平方比，Q 1∶Q 2∶Q 3＝1∶2∶1，C 对。
2020高中物理 第3、4章 交变电流 远距离输电 12单元测试 鲁科版选修3-2
第3、4章《交变电流》《远距离输电》单元测试一、选择题1．为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图1所示，两变压器匝数分别为N 1、N2和N3、N4，a和b是交流电表，则 ( )A．N1＞N2B．N3＞N4C．a为交流电流表，b为交流电压表D．a为交流电压表，b为交流电流表解析：题图左半部分中变压器与导线并联为电压互感器，为获得低电压，N1＞N2；题图右半部分中变压器与导线串联为电流互感器，为获得小电流，N3＜N4.故A、D选项正确．答案：AD2．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e＝102sin4πt 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次解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4π，由角速度和周期、频率的关系ω＝2πT＝2πf得到此交变电动势的频率为2 Hz，周期是0.5 s，所以选项A正确．周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错误．代入表达式t＝0.25 s，得到e＝0，选项C错误．零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项B正确．综上所述，本题的正确选项为A、B.答案：AB3．如图2所示为交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是( )图2A.5 2 AB.5 AC.722A D.3.5 A解析：题图所示图象中的交变电流在一个周期内产生的热量：Q＝I12RT2＋I 22RT2＝(42)2RT2＋(32)2RT2＝25RT.令此交变电流的有效值为I，应有Q＝I2RT，故I2RT＝25RT，解得I＝5 A．B 项正确．答案：B4．如图3所示，温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重．此次灾害牵动亿万人的心．为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U ，电流为I ，热耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变) ( )图3A ．输电电流为3IB ．输电电流为9IC ．输电电压为3UD ．输电电压为13U解析：高压线上的热耗功率ΔP＝I 2R 线 ① 若热耗功率变为9ΔP，则9ΔP＝I′2R 线 ② 由①②得I′＝3I ，A 对．又输送功率不变，由P ＝UI ＝U′I′得U′＝13U ，所以D 对． 答案：AD5．一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变化的图象如图4甲所示，则下列说法正确的是 ( )图4A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大C ．t ＝0.02 s 时刻，交流电动势达到最大D ．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图4乙所示解析：由Φ－t图知，t＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e ＝0，故A、D两项错误；由图知T＝0.04 s，在t＝0.01 s时，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e最大，则B项正确；在t＝0.02 s时，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，则C项错误．答案：B6．如图5所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当电键S闭合时( )图5A．交流电压表V1和V2的示数一定都变小B．交流电压表只有V2的示数变小C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大D．只有A1的示数变大解析：闭合S时，输出电路电阻减小，副线圈中电流增大，V1示数不变，V2示数变小，A2示数变大，则A1示数也变大，由于V1示数不变，A2示数变大，V2示数变小，则A3示数变小．只有B项正确．答案：B7．如图6所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是( )图6A．原线圈中的电流为nIB．变压器的输入功率为UI/nC．电动机输出的总功率为I2R D．电动机两端电压为IR解析：电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为In，故A错误；原线圈的输入功率则为U In，故B对；电动机上的热功率为I2R，电动机消耗功率为UIn，两端电压为Un，故C、D错误．答案：B二、实验题8．(6分)某同学练习使用示波器时，欲按要求先在荧光屏上调出亮斑，为此，他进行了如下操作：首先将辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移和水平位移旋钮转到某位置，将衰减调节旋钮置于1000挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡．然后打开电源开关(指示灯亮)，过2 min后，顺时针旋转辉度调节旋钮，结果屏上始终无亮斑出现(示波器完好)．那么，他应完成下列________操作才有可能在屏上出现亮斑．A．竖直位移旋钮 B．水平位移旋钮C．聚焦调节旋钮 D．辅助聚焦旋钮解析：屏上没有亮斑出现，不是聚焦不好，而是亮斑偏出了屏幕，故应调节竖直位移旋钮和水平位移旋钮，故应完成A、B操作才可能在屏上出现亮斑．答案：AB9．(8分)如图7是“练习使用示波器”实验的示意图，图中“X输入”、“Y 输入”、“地”为信号输入接线柱．实验要求用示波器测乙图b、c间的直流电压．把b接“地”接线柱，欲使P滑动时，亮斑在竖直方向移动，则c 端应接________接线柱．实验发现，当P滑到最左端时，亮斑恰好在荧光屏的中心；当P滑到最右端时，亮斑向下偏离中心3.0格．当P滑到某点时，亮斑向下偏离中心2.5格，则此时b、c间的电压为________V.(图中电源是一节电动势为1.5 V，内阻不计的干电池)图7解析：根据示波器接线柱的基础知识，c端应接“Y输入”接线柱，根据示波器的工作原理，亮斑在荧光屏上的偏移距离与偏转电压成正比，由于U 1.5＝2.53.0，所以U＝1.25 V.答案：Y输入 1.25三、计算题10．如图8所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器．已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1n2＝120，加在原线圈的电压为u1＝311sin100πt(V)，霓虹灯正常工作的电阻R＝440 kΩ，求通过原、副线圈中的电流．图8解析：原线圈电压的有效值为220 V，由U1U2＝n1n2解得副线圈电压U2＝4 400 V；由I2＝U2R得流过副线圈的电流I2＝10.0 mA.由I1I2＝n2n1，得I1＝n2n1I2＝200 mA.答案：200 mA 10.0 mA11．如图9所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长l1＝0.4 m，ad和bc边长l2＝0.2 m，匝数n＝100匝，它在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，当开关S断开时，电压表的示数为10 2 V，开关S闭合时，外电路上标有“10 V,10 W”的灯泡恰好正常发光．求：(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度；(2)S闭合后，当导线框从图示位置转过θ＝60° 时的过程中通过灯泡的电荷量．解析：(1)E＝10 2 V，E m ＝2E＝20 V，又Em＝nBωS，则：ω＝Em nBl1l2＝20100×0.2×0.4×0.2rad/s＝12.5 rad/s.(2)S闭合后，UL ＝10 V，PL＝10 W，I＝PLUL＝1 A，R总＝EI＝10 2 Ω，q＝nΔΦR总＝n12Bl1l2R总＝100×12×0.2×0.2×0.4102C＝225C.答案：(1)12.5 rad/s (2)225C12．如图10甲所示，在两根水平放置的平行金属导轨两端各接一只R＝1 Ω的电阻，导轨间距L＝0.2 m，导轨的电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.8 T．一根电阻r＝0.3 Ω的导体棒ab置于导轨上，且始终与导轨良好接触，若导体棒沿平行于导轨的方向在PQ和MN之间运动，其速度图象如图乙所示(正弦曲线)．求：图10(1)导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式．(2)整个电路在1分钟内产生的热量．解析：(1)由速度图象得，某时刻导体棒运动速度表达式v＝10sin10πt m/s导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝BLv＝10BLsin10πt＝1.6sin10πt V(2)感应电动势的最大值为Em＝10BL＝1.6 V感应电动势的有效值为E＝Em2＝452 V回路中的总电阻为R′＝r＋R2＝0.8 Ω电流I＝ER′＝ 2 A整个电路在1分钟内产生的热量为Q＝I2R′t＝96 J. 答案：(1)e＝1.6sin10πt V(2)96 J。
鲁科版高中物理选修3-2第四章第三节电能的远距离传输测试
评测练习
1、在课堂的第二个演示实验中，假设低压交流电源为发电机，发电电压为6V。
设变压器为理想变压器，升压变压器匝数比为n1∶n2=3∶110。
要输送的电功率为22W，已知输电线末端电压为210V。
求：
1）输电过程中电压损耗多大？
2）输电线的输电电流多大？
3）输电线的电阻多大？
4）输电效率多大？
2、某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压为250 V，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损耗的电功率不超过输送电功率的5%.用户获得220 V 电压，求：应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器？。
第4章 远距离输电 单元测试-2020-2021学年高二下学期物理鲁科版选修3-2
第4章远距离输电单元测试一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分。
1－8为单选，9－12为多选。
)1．在三相交变电路中，下列说法正确的是()A．相电压和线电压一定相等B．在三相电源为星形接法中，相电压为380 V，线电压为220 VC．在三相电源星形接法中，线电压U线和相电压U相满足U相＝3U线D．当负载呈星形连接，且完全对称时，则通过中线的电流为零2．理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝10∶1，原线圈两端接通交流电源，则下列判断错误的是()A．原、副线圈中电流频率之比f1∶f2＝10∶1B．原、副线圈两端电压之比为U1∶U2＝10∶1C．原、副线圈内交变电流之比I1∶I2＝1∶10D．变压器输入和输出的功率之比P1∶P2＝1∶13．远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是()①输电线上的电功率损失是原来的1/n②输电线上的电功率损失是原来的1/n2③输电线上的电压损失是原来的1/n④输电线上的电压损失是原来的1/n2A．①③B．①④C．②③D．②④4．如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u＝2202 sin(100πt)V的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V,22 W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。
除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是() A．变压器原、副线圈匝数比为102∶1B．电流表示数为1 AC．电流表示数为10 AD．副线圈中电流的频率为5 Hz5．图甲是某燃气炉点火装置的原理图。
转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，○V为交流电压表。
当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。
以下判断正确的是()A．电压表的示数等于5 VB ．电压表的示数等于5 2 VC ．实现点火的条件是n 2n 1>1 000 D ．实现点火的条件是n 2n 1<1 000 6．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R 。
鲁科版高中物理选修3-2第三章交变电流单元检测含答案解析
8．在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S时，A1和A2同时亮
B．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭
C．闭合开关S时，A2先亮，A1逐渐变亮
D．断开开关S时，流过A2的电流方向向左
9．如图所示电路中，电源内电阻和线圈L的电阻均不计，K闭合前，电路中电流为I=E/2R．将K闭合时，线圈中的自感电动势：
A．接通时，L1先达最亮；断开时，L1后暗
B．接通时，L2先达最亮；断开时，L2后暗
C．接通时，L1先达最亮；断开时，L1先暗
D．接通时，L2先达最亮；断开时，L2先暗
13．如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动，轴OO′垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2.保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是（）
D．电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电
11．下列说法正确的是（ ）
A．电流互感器原线圈匝数比副线圈匝数多
B．交流电频率越高，线圈对电流的阻碍作用越明显
C．交流电能够通过电容器，电容器对交流电无阻碍作用
D．金属探测器、变压器、电磁炉都是利用了涡流
12．如图所示，L1和L2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，L1、L2先后亮暗的顺序是（）
鲁科版高中物理选修3-2第三章交变电流单元检测
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鲁科版高中物理选修3-2本章练测：第3章交变电流(含答案)
高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）第3章交变电流建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.根据交变电流瞬时表达式i=5sin500t A可知，从开始计时起，第一次出现电流峰值所需要的时间是( )A.2 msB.1 msC.6.28 ms D．3.14 ms2.(2011年海淀高二检测)边长为L的正方形闭合线圈共n匝，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁感线并在线圈平面内的轴匀速转动，要使线圈中的感应电流增大1倍，下列措施可采用的是( )A．只将角速度ω增大1倍B．只将线圈边长L增大至2LC．只将线圈匝数增加至2nD．只将磁感应强度增至2B3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e=220√2sin100πt V，则( )A．交流电的频率是100π HzB．t=0时，线圈位于中性面C．交流电的周期是0.02 sD．t=0.05 s时，e有最大值4.如图1所示，变频交变电源的频率可在20 Hz到20 kHz之间调节，在某一频率时，A1、A2两只灯泡的炽热程度相同．则下列说法中正确的是( )图1A．如果将频率增大，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强B．如果将频率增大，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱C．如果将频率减小，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强D．如果将频率减小，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱5．一个电热器接在10 V的直流电源上，消耗的功率是P，当把它接到一正弦波形交流电源上时，消耗的功率是P/4，则该交流电源的电压的最大值是( )A.5 VB.7.07 VC.10 VD.14.14 V6.有一交变电流如图2所示，则由此图象可知( )图2A．它的周期是0.8 sB．它的峰值是4 AC．它的有效值是2√2 AD．它的频率是0.8 Hz7．(2011年杭州高二检测)交变电压的瞬时值为u= U m sin100πt(V)，当t=1600s时，u=5√2 V，则从电压表上看到的读数为( )A.√2 V B．5√2 VC.10√2 V D．10 V8．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为( )A．π/2 B. 2/πC．2π D．π9．“二分频”音箱有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音器送来的含不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动．图3为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则( )图3A．甲扬声器是高音扬声器B．C2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D．L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流10．(2011年莆田高二检测)三个相同的电阻，分别通过如图4甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I0和周期T相同．下列说法中正确的是( )图4A．在相同时间内三个电阻发热量相等B．在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍C．在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的1/2D．在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分) 11．有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于e=110√2 V时则导电，低于e=110√2 V时不导电，若把这个电子元件接到220 V、50 Hz的正弦交流电的两端，则它在1 s内导电________次，每个周期内的导电时间为________．12．如图5所示，为某交变电动势随时间变化的图象，从图象中可知交变电动势的峰值为______ V．周期T是________s，交变电动势变化最快的时刻是________，穿过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是______，若此交流线圈共100匝，则穿过此线圈的最大磁通量是________Wb.图5三、计算题（本题共3小题，共48分.解答时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）13.(16分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100.穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图6甲所示．发电机内阻r=5.0 Ω，外电路电阻R=95 Ω.已知感应电动势的最大值E max=nωΦmax，其中Φmax为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．图6 14．(16分)(2011年三明市高二检测)如图7所示，N=50匝的矩形线圈abcd，边长ab=20 cm，ad=25cm，放在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1 Ω，外电路电阻R=9 Ω，t=0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．图7(1)在图中标出t=0时感应电流的方向；(2)写出线圈感应电动势的瞬时表达式；(3)从图示位置转过90°过程中流过电阻R的电荷量是多大？15．(16分)如图8所示，矩形闭合金属线圈abcd的边长分别为l1和l2，电阻为R.ab边是固定转动轴，它恰位于有界匀强磁场的边界处，磁感应强度大小为B.某时刻线圈位置如图所示，磁感线垂直纸面，方向向里．线圈绕固定转动轴匀速转动，角速度大小为ω，从图示位置开始计时，规定电流沿adcb方向的流动为正方向．图8(1)在直角坐标系中画出线圈内感应电流随时间变化的关系图象(画出两个周期)；(2)求此感应电流的有效值．第3章交变电流得分：一、选择题二、填空题11.12.三、计算题13.14.15.第3章交变电流参考答案一、选择题1.D 解析：法一：由已知条件有2πT =ω=500 rad/s，则T=2π500.从中性面开始计时，第一次出现电流峰值需Δt=T 4=2π500×14s=π1000s=3.14×10－3 s.法二：由交流电瞬时值表达式，令i为最大值时有sinωt=1，即500t=π2，则t=π1000=3.14×10－3 s．选D.2.ABD 解析：由公式I=UR =m√2R=√2R可推得A、D正确．边长为2L时，S′=4S，R′=2R，故B正确，若匝数n′=2n，则R′=2R，I不变，故C项错误．3.BC 解析：由瞬时值表达式可知：角速度ω=100π rad/s.感应电动势是按正弦规律变化的，所以t=0时，线圈平面位于中性面．因ω=2πf，所以f=ω2π=100π2πHz=50 Hz由T=1f 得T=150s=0.02 s当t=0.05 s时，e=220√2sin5π V=0，故B、C选项正确．4.BC 解析：某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过A1的电流增大，通过A2的电流减小，故B项正确；同理可得C项正确，故选B、C.5.B 解析：由电流的热效应算出有效值：102R =4×U2R，得有效值为5 V，则最大值为：5×√2 V≈7.07 V.6.AB 解析：由图象可读得其T=0.8 s，f=1T=1.25 Hz，故A对，D错；又由图象读得I m=4 A，故B对；因为电流为非正弦式交流电，故有效值I ≠m√2=2√2 A，C错．7.D 解析：将t =1600s 及u =5√2 V 代入u =U m sin100πt(V)，可以求得最大值U m =10√2 V ，有效值为10 V ，电压表的读数为有效值，故D 对．8.B 解析：设矩形线圈面积为S ，匀速转动角速度为ω，磁感应强度为B ，则转动180°的过程中平均电动势E =2BSωπ，转动180°的过程中最大感应电动势为E m =BSω.故E E m=2π，选项B 正确．9.D 解析：电路中的电感和电容作用可以简单概括为：电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频；电容是通交流、隔直流，通高频、阻低频．10.C 解析：甲图象电流的有效值为√20，乙图象电流的有效值为I 0，丙图象根据电流有效值的定义有：I 02R T2=I 2RT ，解得电流有效值I =√20，根据焦耳定律相同时间内产生热量之比等于有效值的平方比，Q 1∶Q 2∶Q 3=1∶2∶1，C 对． 二、填空题11.100 175 s解析：由题意知，加在电子元件两端电压随时间变化的图象如图9所示，表达式为u =220√2sinωt图9其中ω=2πf ，f =50 Hz ，T =1f=0.02 s ，得u =220√2sin100πt把u′=110√2 V 代入上述表达式得到t 1=1600s ，t 2=5600s 所以每个周期内的导电时间为Δt =2(t 2−t 1)=4300s =175s .由所画的u −t 图象知，一个周期内导电两次，所以1 s 内导电的次数为n =2t T=100.12.310 0.02 nT2(2n+1)T4311 000π解析：由图象可知周期为0.02 s ，最大电动势为310 V ，图象的斜率表示电动势变化的快慢，变化最快时刻应该是nT 2，根据法拉第电磁感应定律电动势最大的时刻应该是磁通量变化最快的时刻，是(2n+1)T4，由最大值公式可以求出最大磁通量，则E m =nBSω=nΦm ω Φm =E m nω=310100×100π Wb =311 000πWb三、计算题13.1.4 A解析：从Φ−t 图线看出Φmax =1.0×10－2 Wb ，T =3.14×10－2 s .已知感应电动势的最大值E max =nωΦmax ，又ω=2πT. 故电路中电流最大值I max =E max R+r=100×2×3.14×1.0×10−23.14×（95+5.0）×10−2A =2 A交流电流表读数是交变电流的有效值，即I =max√2=1.4 A ．14.解析：(1)根据ab 、cd 切割磁感线，由右手定则可得线圈中感应电流方向为a →d →c →b →a .(2)线圈的角速度ω=2πn =2×π×300060rad/s =100π rad/s .设ab 边在t =0时刻速度为v ab ，图示位置的感应电动势最大，其大小为E m=2NBab·v ab=NBab·ad·ω=50×0.4×0.20×0.25×100π V=314 V，电动势的瞬时表达式为：e=314cos100πt V.(3)q=IΔt.从t=0起转过90°的过程中，Δt时间内流过R的电荷量q=NΔΦΔt(R+r)Δt=NBSR+r=50×0.4×0.20×0.251+9C=0.1 C.15.(1)见解析(2)Bl1l2ω2R解析：(1)如果在题图所示的右半部区域里也有磁感应强度为B的匀强磁场，则线圈在绕ab轴匀速转动时，线圈中将产生正弦交流电，而且是从中性面开始计时的．现在的情况恰好在半个周期内没有感应电流，因此根据正弦交流电的图象画出如图10所示的曲线．图10(2)此感应电流的最大值I m=E mR ，感应电动势的最大值E m=Bl1l2ω，所以I m=Bl1l2ωR.则电流在T4～34T时间内的有效值为I=√2m.(√2m )2R·T2=I2RT，即12B2l12l22ω2R2·R·T2=I2RT，故I=Bl1l2ω2R.。
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第3、4章《交变电流》《远距离输电》单元测试
1.“西电东送”工程是缓解我国东部沿海城市能源紧张的有效措施，由西向东的远距离输电要采用高压电。
关于高压输电的优点，下列说法中正确的是（ ）
A ．可根据需要调节交流电的频率
B ．可加快输电的速度
C ．可节省输电成本
D ．可减少输电线上的能量损失
2. 某水电站，用总电阻为 2.5Ω的输电线输电给500km 外的用户，其输出电功率是3⨯106KW 。
现用500kV 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2⨯105A
B. 输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C. 若改用5kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9⨯106KW
D. 输电线上损失的功率为P ＝r
U 2
，U 为输电电压，r 为输电线的电阻 3.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的两端的电压，多用电表示数为 ( ) A.22U m B.24U m C.12U m D.14
U m 4.如图所示，面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的线圈与阻值为R 的电阻构成
闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R 的两端，线圈在磁感应强度为B 的匀强
磁场中绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动。
设线圈转动到图示位置的时
刻t ＝0，则 ( )
A ．在t ＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R 的电流为0， 电压表的读数
也为0
B ．1秒钟内流过电阻R 的电流方向改变ωπ
次 C ．在电阻R 的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小
D ．在电阻R 的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变
5.调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图所
示，线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD 之间加上输入
电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压。
图中○A 为交流电流表，○V 为交流电压表， R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，CD 两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器。
则下列说法中正确的是（ ）
A. 当动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大
B. 当动触头P 逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大
C. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变大，电压表读数变小
D. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变小，电压表读数变大
6.如图所示，动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号（交变电流），
产生的电信号一般都不是直接送给扩音机，而是经过一只变压器之后再送给扩
音机放大，变压器的作用是能够减少电信号沿导线传输过程中的电能损失，关
于话筒内的这只变压器，下列说法中正确的是（ ）
A.一定是升压变压器，因为P =UI ，升压后，电流减小，导线上损失的电能减少
B.一定不是升压变压器，因为R
U P 2
=，升压后，导线上损失的电能会增加 C.一定是降压器，因为2
112n I n I =，降压后，电流增大，使到达扩音机的信号加强 D.一定不是降压器，因为P =I 2R ，降压后，电流增大，导线上损失的电能会增加
7.一个电热器接在10 V 的直流电源上，在时间t 内产生的热量为Q ，今将该电热器接在一交流电源上，它在2t 内产生的热量为Q ，则这一交流电源的交流电压的最大值为______V ,有
效值为________V 。
8.输入电压为220V ，输出电压为36V 的变压器副
线圆烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆
下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，
如图所示，然后将原线圈接到220V 交流电源上，测得
新绕线圈的端电压为1V ，按理想变压器分析，该变压
器烧坏前的原线圈匝数为__________，副线圈匝数为________。
9.如图所示，已知n 1∶n 2＝4∶3，R 2＝100Ω，变压器没有功率损耗，在原线圈上加上交流电压U 1＝40sin100πt V ，则R 2上的发热功率是______Ｗ。
若R 3＝25Ω，发热功率与R 2一样，则流过原线圈的电流I 1和流过R 3的电流I 3之比为______。
10.广州亚运会于2010年11月27日成功谢幕，亚运会期间，城市夜景美轮美奂，五彩缤纷的霓虹灯彻夜闪烁给羊城的夜景增色不少。
设有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=602V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？
11.如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。
已知线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度按如图乙所
示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nB m S 2π
T cos(
2π
T t)，其中B m为磁
感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。
不计灯丝电阻随温度的变化，求：
(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；
(2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感应强度变化的0～T
4的时间内，通过小灯泡的电
荷量．
参考答案
1.D
2.B
3. C
4.BC
5.BC
6.AD
7. 解析：根据交变电流有效值的定义有t R
U t R Q 2102
2==，解得有效值U = 52V ；对正弦交变电流最大值U m =2U = 10V。
8. 解析：对新绕线的理想变压器，根据变压比公式得原线圈匝数11001
22053131=⨯==U U n n ；变压器烧坏前，同理可得副线圈匝数：1802203611001212=⨯==
U U n n 。
9.解析： U 2=43112=U n n ×240V=21.3 V ，P R 2＝1003.212
222=R U W=4.5 W ；由2
40I 1=4.5×2，I 32×25=4.5，解得I 1∶I 3=3∶4。
10. 解析：由正弦交流电的最大值与有效值U 的关系得：U m =1202V ，
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=1202sin100πt V ，画出一个周期内交流电的U-t 图象如图所示，其中阴
影部分对应的时间t 1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 1 。
当U=U 0=602V 时，由上式得t 1=1/600s ，再
由对称性求得一个周期内能发光的时间：t=T-4t 1=
s 751，再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为：t=s 240075150
13600=⨯。
很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有1/300s （如图t 2时刻到t 3时刻）由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约1/16s 为远大于1/300s ，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉。
11.解析：(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝3.14×10－2s ，所以E m ＝nB m Sω
＝2πnB m S T
＝8.0 V 。
(2)电流的最大值I m ＝E m R ＋r ＝0.80 A ，有效值I ＝I m 2＝225 A ，小灯泡消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.88 W 。
(3)在0～T 4时间内，电动势的平均值E ＝nSΔB Δt ，平均电流I ＝E R ＋r ＝nSΔB (R ＋r)Δt ，流过灯泡的电荷量Q ＝I Δt ＝nSΔB R ＋r
＝4.0×10－3 C 。