2018人教版高中物理选修(3-2)第五章《交变电流》基础训练
人教版高中物理选修3-2《第五章交变电流》单元测试题一
一、 选择题(每道小题 3分 共 36分 )1、 对于如图所示的电流i 随时间t 作周期性变化的图象，下列说法中正确的是 （ ）A 、电流大小变化，方向不变，是直流电B 、电流大小、方向都变化，是交流电C 、电流最大值为0.2A ，周期为0.01sD 、电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电2、 对于理想变压器来说，下列说法中不正确的是A 、变压器是利用互感现象制成的B 、变压器可以改变各种电源的额定功率C 、变压器不仅能改变电压，还同时改变电流D 、变压器的初级电流随次级电流的增大而增大3、 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1:n 2=1:3，次级回路中联入三个均标有“36V ，40W ”的灯泡, 且均正常发光，那么, 标有“36V 、40W ”的灯泡AA 、也正常发光B 、将被烧毁C 、比另三个灯暗D 、无法确定4、 面积为S 的矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，从中性面起以角速度ω匀速转动，在t 时刻线圈磁通量的瞬时值为A 、BSB 、BScos ωtC 、BSsin ωtD 、BS/sin ωt5、 如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈在转动中产生的感应电动势最大值为m E (V)，转动的角速度为ω(rad/s)。
若线圈转到图示位置开始计时，那么下列四个式子中正确表达了该线圈上产生的电动势e 随时间变化的函数式是A 、e=m E sin ωt(V)B 、e=m E cos ωt(V)C 、e=m E sin(ωt+90°)(V)D 、e=mE cos(ωt+90°)(V)6、两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电，它们电流的最大值相等，如图所示，则两只电阻的热功率之比是A 、1：4B 、1：2C 、1：2D 、1：1。
2017-2018学年度高二物理人教版选修3-2 第五章 交变电流 单元练习
2017-2018学年度高二物理人教版选修3-2 第五章 交变电流 单元练习一、单选题1. 如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大（）A．I0B ．I0C ．+I0D ．2. 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，线圈绕匀速转动，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e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压A ．峰值是B．峰值为2C ．有效值为D ．有效值为3. 一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示．下列说法中正确的是（）A．t１时刻通过线圈的磁通量为零B．t２时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t３时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最小D．t４时刻线圈位于中性面4. 如图所示，三个灯泡是相同的，而且耐压足够，电源内阻忽略．当单刀双掷开关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．只有丙灯不亮，乙灯最亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．甲灯最亮，丙灯不亮5. 如图，理想变压器的原、副线圈电路中接有四只规格相同的灯泡，原线圈电路接在电压恒为U0的交变电源上．当S断开时，L1、L2、L3三只灯泡均正常发光；若闭合S，已知灯泡都不会损坏，且灯丝电阻不随温度变化，则（）A．灯泡L1变亮B．灯泡L2变亮C．灯泡L3亮度不变D．灯泡L4正常发光6. 如图甲所示，一理想变压器原线圈接上如图乙所示的正弦交流电，与副线圈相连的两个灯泡规格均为“110V 40W”，电表均为理想电表，原、副线圈匝数比为2：1，开关K闭合前，电路正常工作．则闭合开关K后A．灯泡将烧毁B．电流表示数增大C．经过灯泡的交流电频率为25HzD．变压器的输入功率增大一倍7. 如下图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2=5：1，电阻R=20Ω，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（100πt）VB．只断开S2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0.8W8. 图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2 ．在T的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )A．B．C．D．9. 远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n 倍，关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中，正确的是（ ）①输电线上的电功率损失是原来的；②输电线上的电功率损失是原来的；③输电线上的电压损失是原来的；④输电线上的电压损失是原来的n 倍．A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④10. 如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是（）A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B ．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗C ．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好11. 如图甲所示为理想调压变压器，原线圈A 、B 端的输入电压如图乙所示，则当此变压器工作时，以下说法正确的是C ．若滑动触头P 和变阻器R 的滑动触头同时上移，则电流表示数一定变大B ．若滑动触头P 处于某一确定位置，当变阻器R 的滑动触头上滑时，电压表示数增大A ．若滑动触头P 处于某一确定位置，当变阻器R 的滑动触头下滑时，电流表示数将变小D ．若变阻器最大阻值为，且变阻器R的滑动触头置于最上端，则在滑动触头P滑动的过程中，电流表的电流变化范围为0～2.2 A二、多选题12. 某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R．则下列说法正确的是A ．输电线上的电流B ．输电线上的电流C ．输电线上损失的功率D ．输电线上损失的功率13. 如图甲所示，50匝矩形闭合导线框．ABCD处于磁感应强度大小B=T的水平匀强磁场中，线框电阻不计．线框匀速转动时所产生的正弦交变电压图象如图乙所示．把该交变电压加在图丙中理想变压器的P、Q两端．已知变压器的原线圈I和副线圈Ⅱ的匝数比为5:1，交变电流表为理想电表，电阻R =，其他各处电阻不计，以下说法正确的是A．t=0.1 s时，电流表的示数为0B．副线圈中交变电流的频率为5 HzC ．线框面积为 m2D．0.05 s线圈位于图甲所示位置14. 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′以恒定角速度ω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．下列判断正确的有( )A．在图示位置时线框中磁通量为零，感应电动势为NBωL2B．电压表V1示数为NBωL2C．穿过变压器原、副线圈的磁通量的变化率相等D．当可变电阻R的滑片P向下滑动时，变压器的输入功率变大三、解答题15. 如图所示，匀强磁场B=1.0T，有一个N=15匝的矩形线圈，其=0.2m ， =0.1m，线圈电阻r=1Ω，在磁场中绕垂直磁场中心轴OO′转动，转速n=300转/min，线圈两端接有“6V、12W”的灯泡，当线圈通过中性面时开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（2）灯泡消耗的实际功率．16. 如图所示，某水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V．若输电线上损失的功率为5kW，不计变压器的损耗．求：(1)升压变压器的输出电压U2(2)降压变压器的匝数比(3)若要将输电线上损失的功率降低到原来的1/100，通过计算得出在其他条件不变的情况下，可将升压变压器的匝数比n1:n2改为多少？17.如图中所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1，交流电源电压U1="220"V，F为熔断电流为I0="1.0"A的保险丝，负载为一可变电阻.(1)电阻两端的电压U2多大？(2)当电阻R="100" Ω时，保险丝能否被熔断?(3)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少?。
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.。
人教版高中物理选修3-2第五章 交变电流单元练习题(含详细答案)
第五章交变电流一、单选题1.如图甲所示, Ⅰ、Ⅱ两个并排放置的共轴线圈,Ⅰ中通有如图乙所示的交变电流,则下列判断错误的是()A．在t1到t2时间内,Ⅰ、Ⅱ相吸B．在t2到t3时间内,Ⅰ、Ⅱ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2.如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用电阻为3 Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个送电过程,下列说法正确的是()A．输电线上的损失功率为300 WB．升压变压器的匝数比为1∶100C．输电线上的电流为100 AD．降压变压器的输入电压为4 700 V3.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4.如图所示,好多同学家里都有调光电灯、调速电风扇,是用可控硅电子元件来实现的,为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每个二分之一周期内,前周期被截去,调节台灯上旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯上的电压,那么现在电灯上的电压为()A．B． 2U mC．D．U m5.关于线圈在匀强磁场中转动产生的正弦交变电流,下列说法正确的是()A．线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变B．线圈转动一周,感应电流的方向一定改变一次C．线圈平面每经过中性面一次, 感应电流和感应电动势方向都改变一次D．线圈转动一周, 感应电流和感应电动势方向一定都改变一次6.如图所示,甲、乙两个交流电路中,电源的输出电压、输出电流均相等．若理想变压器原、副线圈的匝数为n1、n2,则负载电阻R1与R2的比值为()A．n1∶n2B．n2∶n1C．n∶nD．n∶n7.一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2AD．若该交流电流通过R＝10 Ω的电阻,则电阻消耗的功率是20 W8.对于如图所示的电流I随时间t作周期性变化的图象,下列说法中正确的是()A．电流大小变化,方向不变,是直流电B．电流大小、方向都变化,是交流电C．电流最大值为0.2 A,周期为0.01 sD．电流大小变化,方向不变,不是直流电,是交流电9.在如图甲所示电路的MN间加如图乙所示正弦交流电,负载电阻为200 Ω,若不考虑电表内阻对电路的影响,则交流电压表和交流电流表的读数分别为()A． 311 V,1.10 AB． 220 V,1.10 AC． 220 V,3.11 AD． 311 V,3.11 A10.如图所示,一单匝矩形线圈ab边的长为l1,ad边的长为l2,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动．从线圈处于图示位置开始计时(t＝0),则在t＝t0时线圈中的感应电动势为()A．Bl1l2ωsinωt0B．Bl1l2ωcosωt0C．Bl1l2ωsinωt0D．Bl1l2ωcosωt0二、多选题11.(多选)从某一装置输出的交流常常即有高频成分,又有低频成分．如果只需要把低频成分输送到下一级装置,可采用的电路是图中的()A．B．C．D．12.(多选)如图所示,边长为L＝0.2 m的正方形线圈abcd,其匝数为n＝10,总电阻为r＝2 Ω,外电路的最阻为R＝8 Ω,ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度B＝1 T．若线圈从图示位置开始,以角速度ω＝2 rad/s绕OO′轴匀速转动,则以下判断中正确的是()A．在t＝时刻,磁场穿过线圈的磁通量为零,但此时磁通量随时间变化最快B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e＝0.8sin 2t VC．从t＝0时刻到t＝时刻,电阻R上产生的热量为Q＝3.2π×10－4JD．从t＝0时刻到t＝时刻,通过R的电荷量q＝0.02 C13.(多选)如图所示,平行板电容器与灯泡串联,接在交流电源上,灯泡正常发光,则()A．把电介质插入电容器,灯泡一定变亮B．把电容器两极板间距离增大,灯泡一定变亮C．把电容器两极板间距离减小,灯泡一定变亮D．使交流电频率增大,灯泡变暗三、实验题14.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15.发电机的端电压为220 V,输出功率44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图;(2)求用户得到的电压和功率;(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的电压和功率．16.某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示．在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π,磁场均沿半径方向,匝数为N的矩形线圈．abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动、bc和ad边同时进入磁场,在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B,方向始终与两条边的运动方向垂直,线圈的总电阻为r,外接电阻为R.求：(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小E m;(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F;(3)外接电阻上电流的有效值I.17.一台发电机的功率是44 kW,用电阻为0.2 Ω的导线输送到用户,(1)若用220 V的电压输电,输电线上的电流多大？输电线发热损失的功率是多少？(2)若用22 kV的电压输电,输电线上电流多大？输电线发热损失的功率又是多少？五、填空题18.如图所示,一交流发电机线圈共50匝,ab＝0.1 m,bd＝0.2 m,总电阻为10 Ω,在B＝0.5 T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以100 r/s的转速匀速转动,外电路中接有R为40 Ω的电阻,当线圈转过周期时,电流表的读数为________;电压表读数为________;这段时间内通过外电阻R的电荷量为________．19.正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的．线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示,则此感应电动势的有效值为________V.20.下图是交流发电机的示意图．为了清楚,老师只画出了一匝线圈(实际共有N匝)．线圈AB边(长l1)连在金属环K上,CD边(长也为l1)连在滑环L上;导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接．假定线圈沿逆时针方向以角速度ω0匀速转动,如图甲至丁．(左边为N极,右边为S极;外面是K环,里面是L环)那么：(1)线圈转到上述图示的________位置时,线圈中电流最大;(2)线圈由丙转到丁的过程中,AB边中电流的方向____________;(3)当AD边和BC边长均为l2,磁场可视为磁感应强度B的匀强磁场,整个电路总电阻设为R,以丙图位置计时t＝0,则线圈中电流随时间变化的规律为i＝____________.21.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q＝________.22.如图为一用理想变压器供电的电路示意图,其中交流电源的内阻忽略不计,L1为与原线圈串联的灯泡,灯泡L2、L3为副线圈的负载,开始时开关S断开,现在闭合开关S,不考虑温度变化对灯丝电阻的影响,则L1________,L2________(填“变亮”“变暗”或“亮度不变”)答案解析1.【答案】D【解析】t1到t2时间内,Ⅰ中电流减小,Ⅰ中的磁场穿过Ⅱ的磁通量逐渐减少,因此Ⅱ产生与Ⅰ同向的磁场,故Ⅰ、Ⅱ相吸,所以选项A正确,同理选项B正确;t1时刻Ⅰ中电流最大,但变化率为零,Ⅱ中无感应电流,故两线圈的作用力为零,C正确;t2时刻Ⅰ中电流为零,但此时电流的变化率最大,Ⅱ中的感应电流最大,但相互作用力为零,D错误．故选D.2.【答案】A【解析】输电线上的损失功率为0.6%×50 kW＝300 W,选项A正确．由I2R＝300 W可得输电线上电流I＝10 A,升压变压器副线圈电压为5 000 V,升压变压器的匝数比为1∶10,选项B、C错误．输电线损失电压为IR＝30 V,降压变压器的输入电压为4 970 V,选项D错误．3.【答案】A【解析】4.【答案】A【解析】此图象所示电压与正弦半波电压等效,由2·＝T,得：U＝.5.【答案】C【解析】当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时,线圈平面每经过中性面一次,感应电流与感应电动势方向均改变一次,转动一周,感应电流方向改变两次．故选C.6.【答案】C【解析】设电源的电压为U1,则R1消耗的功率P1＝,根据电压与匝数成正比得U2＝U1,则R2消耗的功率P2＝,因为P1＝P2,所以＝,故选C.7.【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．8.【答案】A【解析】由图象可知：电流的大小变化,方向始终不发生变化,所以是直流电,电流最大值为0.2 A,周期为0.02 s,A正确,B、C、D错误．9.【答案】B【解析】交流电源电压的有效值U＝V≈220 V;由欧姆定律可知,电路中电流I＝＝A＝1.1A.10.【答案】D【解析】因为开始时刻线圈平面与磁感线平行,即从垂直中性面开始运动,所以开始时刻中感应电动势最大,且E m＝Bl1l2ω,感应电动势的表达式应为余弦形式,因此在t＝t0时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2ωcosωt0,选项D正确．11.【答案】AD【解析】由于只需将低频成分输送到下一级装置,可将高频成分分流,但低频成分不能通过,即需要高频旁路电容器,选项A正确．也可以直接阻碍高频成分通过,即阻高频、通低频,可以采用高频扼流圈,选项D正确．12.【答案】AD【解析】线圈在磁场中转动,E m＝nBSω＝0.4 V,B项错;当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快,A 正确;QR＝I2Rt＝[]2Rt＝1.6 π×10－3J,C错;q＝n＝0.02 C,D正确．13.【答案】AC【解析】在电容器中插入电介质或把电容器两极板间距离减小,电容C增大,容抗减小,电流增大,灯泡变亮;当频率增大时,容抗减小,灯泡也变亮;把电容器两板间的距离增大,将使电容器C减小,容抗增加,灯泡将变暗．14.【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UA n【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.15.【答案】(1)(2)219.6 V 4.392×104W(3)180 V 3.6×104W【解析】(1)示意图如下图所示．(2)由图可知,升压变压器次级的输出电压U2＝U1＝2 200 V．据理想变压器P入＝P出,则升压变压器次级的输出电流I2＝＝A＝20 A,输电线上的功率损失和电压损失分别为P损＝I R线＝202×0.2 W＝80 W.U损＝ΔU＝IR线＝20×0.2 V＝4 V.所以降压变压器初级上的输入电压和电流为U3＝U2－U损＝2 200 V－4 V＝2 196 V,I3＝I2＝20 A.降压变压器次级的输出电压和电流为U4＝U3＝×2 196 V＝219.6 V,I4＝I3＝10×20 A＝200 A.用户得到的功率为P4＝U4·I4＝219.6×200 W＝4.392×104W.(3)若直接用220 V低压供电,电路如图所示,则输电电流I＝＝A＝200 A.输电线路上的电压损失ΔU＝IR线＝200×0.2 V＝40 V.所以用户得到的电压U2＝U1－ΔU＝220 V－40 V＝180 V,用户得到的功率为P＝U2I＝180×200 W＝3.6×104W.16.【答案】(1)2NBl2ω(2)(3)【解析】(1)bc,ad边的运动速度v＝ω,感应电动势E m＝4NBlv,解得E m＝2NBl2ω.(2)电流I m＝,安培力F＝2NBI m l,解得F＝.(3)一个周期内,通电时间t＝T,R上消耗的电能W＝I Rt,且W＝I2RT解得I＝.17.【答案】(1)200 A 8×103W(2)2 A0.8 W【解析】(1)P＝UI,44×103W＝220×I,I＝200 AP损＝I2R P损＝8×103W(2)P＝U′I′44×103W＝22 000×I′I′＝2 A P′损＝I′2RP′损＝0.8 W18.【答案】40ππ0.01【解析】根据公式E m＝NBSω可得过程中产生的最大电动势为：E m＝NBSω＝50×0.5×0.1×0.2×100×2π＝100π,路程电压为：U＝·＝40π V,即电压表的示数为40π V,电流表的示数为：I＝＝π,q＝It＝N t＝N＝0.01 C.19.【答案】220【解析】由有效值的定义式得：××2＝T,得：U＝220 V.20.【答案】(1)乙和丁(2)A→B(3) ±sinω0t【解析】(1)当磁通量为零时电流最大(2)由楞次定律可判断电流方向为逆时针方向(3)峰值为NBSω,瞬时值为i＝I m sinω0t＝sinω0t21.【答案】【解析】电动势最大值E m＝BSω.有效值E＝＝BSω.由闭合电路欧姆定律可得I＝＝,电荷量q＝I·Δt＝·Δt＝＝.22.【答案】变亮变暗【解析】常规分析方法：(1)假定变压器副线圈的输出电压不变,闭合开关S造成副线圈的负载电阻减小,使副线圈中的电流增大,从而造成原线圈中的电流增大,进而增大了灯泡L1的分压,因电源电压恒定,导致原线圈两端的电压减小,致使副线圈的输出电压减小,这个结果与前面讨论副线圈中的电流变化情况时假定副线圈的输出电压不变矛盾;(2)若认定副线圈的输出电压减小,闭合开关S后,副线圈的负载电阻减小,这样分析副线圈中的电流变化就很困难……问题很难说清楚．等效电阻法上述定性讨论的失败提示我们要从定量的角度处理,因这里的三个灯泡不在一个闭合电路中,需要把变压器和灯泡L2、L3进行等效处理,设变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2,副线圈的负载电阻为R,根据前面推导出的公式,变压器及其副线圈的负载可等效为R′＝R.这样这个问题的电路图就等效为下图,当闭合开关S后,副线圈的负载电阻R减小,电路图中的等效电阻R′也因此减小,电路中的电流I增大,即原线圈中的电流I1增大,灯泡L1的亮度(P L1＝I R L)一定增大,即L1变亮;根据串联分压规律可知原线圈两端的电压U1一定减小,所以L2的亮度(P L2＝)一定减小,即L2变暗．。
2017-2018学年高中物理人教版选修3-2检测：第五章 交变电流 章末 Word版含答案
第五章交变电流章末检测时间：90分钟分值：100分第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～9题为单选题，10～12题为多选题)1.对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是( ) A．电流大小变化，方向不变，是直流电B．电流大小、方向都变化，是交流电C．电流的周期是0.02 s，最大值是0.2 AD．电流做周期性变化，是交流电【解析】方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征．因为在此坐标系中电流的方向用正负表示，所以此电流的方向没有改变，是直流电，A正确，B、D错；由图象可以看出电流的周期是0.01 s，而不是0.02 s，C错误．【答案】 A2．图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分，下列说法错误的是( )A．图甲、图乙均表示交流电B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝20sin(100πt) VC．图乙所示电压的有效值为20 VD．图乙所示电压的有效值为10 V【解析】根据交变电流定义，图甲、图乙均表示交流电，图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin(100πt ) V ，选项A 、B 正确．由有效值定义，1022R×0.02＝0.04×U 2R，解得题图乙所示电压的有效值为10 V ，选项D 正确，C 错误．【答案】 C 3.如右图所示是一调压变压器原理图，如将它作为升压变压器使用，则( ) A ．将交流电源接在a 、b 端，用电器接在c 、d 端 B ．将交流电源接在c 、d 端，用电器接在a 、b 端 C ．将交流电源接在a 、c 端，用电器接在b 、d 端 D ．若要进一步升压，应使P 逆时针方向旋转【解析】 根据变压器电压关系U 1U 2＝n 1n 2可知，要升压就必须增加副线圈的匝数，即要保证输出端的匝数多于输入端的匝数，故B 正确．【答案】 B4．如图所示甲、乙两电路中，当a 、b 两端与e 、f 两端分别加上220 V 的交流电压时，测得c 、d 间与g 、h 间的电压均为110 V ．若分别在c 、d 两端与g 、h 两端加上110 V 的交流电压，则a 、b 间与e 、f 间的电压分别为( )A ．220 V,220 VB ．220 V,110 VC ．110 V,110 VD ．220 V,0 V【解析】 首先要搞清楚变压器和分压器在改变电压原理上的本质不同．对于变压器，a 、b 间与c 、d 间的电压比总是等于它们间线圈的匝数比，与哪一个是原线圈无关，故a 、b 间接220 V 的交流电压，c 、d 间的电压为110 V ，c 、d 间改接110 V 的交流电压，则a 、b 间应输出电压为220 V ；而对于分压器，当e 、f 间接220 V 的电压时，电阻的e 、g 与f 、g 部分串联，g 、h 间电压仅是f 、g 部分电阻的电压，当g 、h 间接110 V 的电压时，由于e 、g 部分无电流，e 、g 两点等电势，故e 、f 间的电压等于g 、h 间的电压，故只有选项B 正确．【答案】 B 5.交变电流电压的有效值为6 V，它和电阻R1、R2及电容器C、电压表一起连接成如图所示的电路，图中电压表的读数为U1，为了保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值为U2，电容器在电路中正常工作，则( )A．U1＝6 2 V U2＝6 VB．U1＝6 V U2＝3 2 VC．U1＝6 2 V U2≥6 VD．U1＝6 V U2≥6 2 V【解析】电压表读数为交流电压的有效值，所以电压表读数U1＝6 V，电容器耐压值应大于交流电压的最大值，U2≥6 2 V.【答案】 D6．某电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们只需要稳定的直流，下列设计的电路图中，能最大限度使电阻R2获得稳定直流的是( )【答案】 A7．在如图所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各电压表的示数将( )A．V1、V3增大，V2减小B．V1不变，V2减小，V3增大C．V1不变，V2增大，V3减小D．V1、V2、V3都不变【解析】电感线圈对交流电的阻碍作用随着频率的增大而增大，因此电压表V2示数增大，电容器对交流电的阻碍作用随着频率的增大而减小，电压表V3减小，电压表V1不变，故选C.【答案】 C8．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1：n 2＝5：1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电流，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1，S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt ) VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W【解析】 由题图知，U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，则ω＝2πT＝100πrad/s，输入电压u＝202sin(100πt ) V ，故A 错；由变压器的变压规律知：U 1U 2＝n 1n 2，故U 2＝U 1n 2n 1＝20×15V ＝4 V ，由题中将S 1接1，S 2闭合时，灯泡L 2正常发光可得，灯泡L 2的额定电压为4 V ，当只断开S 2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L 1、L 2串联，故L 1、L 2均不能正常发光，B 错；此时P 出＝U 22R 总，副线圈负载R 总增大，故P 出减小，又P 入＝P 出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S 1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R ，故P ＝U 22R ＝4220W ＝0.8 W ，D 正确．【答案】 D 9.如右图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U ，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n 1：n 2和电源电压U 1分别为( )A ．1：2 2UB ．1：2 4UC ．2：1 4UD ．2：1 2U【解析】 设灯泡正常发光时的电流为I ，则I 1＝I ，I 2＝2I .由n 1n 2＝I 2I 1得n 1n 2＝21.由U 1′U 2＝n 1n 2得U 1′＝n 1n 2U 2＝2U .故U 1＝4U ，C 正确．【答案】 C10.如图所示，为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压．某变电所将电压u 0＝11 0002sin100πt V 的交流电降为220 V 供居民小区用电，则变电所变压器( )A ．原、副线圈匝数比为50：1B ．副线圈中电流的频率是50 HzC ．原线圈的导线比副线圈的要粗D ．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和【解析】 u 0＝11 0002sin100πt V 中的11 0002指的是电压的峰值，有效值为11 000 V ，则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比，即50：1，A 正确；由ω＝100π可得频率为50 Hz ，变压器不改变电流的频率，因此，副线圈的频率也是50 Hz ，B 正确；电流与匝数成反比，即原线圈的电流比副线圈电流要小，因此，副线圈的导线要比原线圈粗，C 错误；居民小区各个用电器都是并联的，它们的电流总和等于副线圈中的电流，故D 错误．【答案】 AB11．如图所示，发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁心之间的径向磁场中，两半边间的过渡区域宽度很小，可忽略不计．线圈的总匝数为N 、总电阻为r ，每匝线圈的面积为S ，线圈所在位置的磁感应强度大小为B .当线圈以角速度ω匀速转动时，额定电压为U 、电阻为R 的小灯泡在电路中恰能正常发光，则发电机产生的感应电动势的有效值是( )A ．NBSω B.22NBSω C ．U D ．1＋r RU【解析】 根据题述线圈处于磁铁和圆柱形铁心之间的径向磁场中，当线圈以角速度ω匀速转动时，产生的交变电流为矩形波，发电机产生的感应电动势的有效值是NBSω，选项A 正确，B 错误．由闭合电路欧姆定律，E ＝U ＋Ur R ＝1＋r RU ，选项C 错误，D 正确．【答案】 AD12．如图所示，为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2，电路中分别接了理想交流电压表V 1、V 2和理想交流电流表A 1、A 2，导线电阻不计，如图所示．当开关S 闭合后( )A ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值不变B ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值变大C ．V 2示数变小，V 1与V 2示数的比值变大D ．V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变【解析】 由U 1U 2＝n 1n 2知，开关S 闭合后，V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变，故选项C 错误，选项D 正确；开关S 闭合后，副线圈闭合回路的总电阻R 减小，由I 2＝U 2R知，I 2变大，由I 1I 2＝n 2n 1知，A 1示数变大，且A 1与A 2示数的比值不变，故选项A 正确．【答案】 AD第Ⅱ卷(非选择题 共52分)二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上) 13．(6分)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 ，绕在闭合的环形铁芯上，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________．【解析】(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．【答案】 见解析14．(9分)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，现要测量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n A ＝________.(用所测物理量符号表示)【解析】 (1)由图乙可知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 线圈的匝数．(2)①用长导线绕一个n 匝线圈，作为副线圈替代A 线圈． ②把低压电源接B 线圈，测得线圈的输出电压U .③用A 线圈换下绕制的线圈测得A 线圈输出电压U A .n A ＝U A Un【答案】 (1)A (2)步骤见解析 n A ＝U AUn三、计算题(本题有3小题，共37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)15．(10分)如图甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的半径为r ＝1 m 、电阻为R ＝3.14 Ω的金属圆形线框，当磁场按图乙所示规律变化时，线框中有感应电流产生．(1)在图丙中画出感应电流随时间变化的i －t 图象(以逆时针方向为正)； (2)求出线框中感应电流的有效值． 【解析】 (1)如图所示．(2)设电流的有效值为I ，则有I 2RT ＝i 21R ·T 3＋i 22R2T3得I ＝ 2 A【答案】 (1)见解析 (2) 2 A 16.(13分)如图所示，匀强磁场磁感应强度B ＝0.5 T ，匝数为n ＝50匝的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴OO ′匀速转动，每匝线圈长为L ＝25 cm ，宽为d ＝20 cm.线圈每分钟转动1 500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时．(1)写出感应电动势e 的瞬时值表达式；(2)若每匝线圈本身电阻r ＝0.02 Ω，外接一阻值为13 Ω的用电器，使线圈与外电路组成闭合电路，写出感应电流i 的瞬时值表达式；(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时，感应电动势e ′和感应电流i ′的瞬时值表达式如何？(4)画出(1)(2)中的e －t 、i －t 图象．【解析】 (1)线圈匝数n ＝50，磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈转动的角速度ω＝2πf ＝2π×1 50060rad/s ＝50π rad/s，线圈的面积S ＝Ld ＝0.05 m 2所以E m ＝nBSω＝50×0.5×0.05×50π V≈196 V 从图示位置计时，有e ＝E m cos ωt ＝196cos(50πt ) V. (2)若r ＝0.02 Ω，则r ′＝50 r ＝0.02×50 Ω＝1 ΩR 总＝R ＋r ′＝13 Ω＋1 Ω＝14 Ω I m ＝E m R 总＝19614A ＝14 A所以i ＝I m cos ωt ＝14cos(50πt ) A(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e ′＝196sin(50πt ) V ，i ′＝14sin(50πt ) A.(4)因为ω＝50π，所以T ＝2πω＝0.04 s ，E m ＝196 V ，I m ＝14 A(1)(2)中的e －t 、i －t 图象分别如图甲、乙所示．【答案】 见解析17．(14分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW ，输出电压恒为500 V ，现用电阻率为1.8×10－8Ω·m，横截面积为10－5m 2的输电线向4×103m 远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V ，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V ？若用电器电路中电流为100 A ，求此时用电器两端的电压数值．【解析】 (1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r ＝ρ2lS ＝1.8×10－8×2×4×10310－5Ω＝14.4 Ω由题意知P 损＝P ×4%＝P U 22r 105×0.04＝105U 22×14.4U 2＝6 000 V升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝5006 000＝112.(2)I 2＝P U 2＝1056×103 A ＝503A U 损＝I 2·r ＝503×14.4 V＝240 V而U 3＝U 2－U 损＝6 000 V －240 V ＝5 760 Vn 3n 4＝U 3U 4＝5 760220＝28811降压变压器原、副线圈匝数比为28811 (3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大 由题知I 4′＝100 A 则由I 4′I 3′＝n 3n 4＝28811所以I 3′＝1 100288U 损′＝I 3′·r ＝1 100288×14.4 V＝55 V 而U 1、U 2不变U 3′＝U 2－U 损′＝(6 000－55) V ＝5 945 V- 11 - U 3′U 4′＝n 3n 4， U 4′＝n 4n 3×U 3′＝11288×5 945 V≈227 V. 【答案】 (1)1：12 (2)288：11 (3)大于220 V 227 V。
2018人教版选修3-2第五章交变电流单元测试题含答案解析
2018人教版选修3－2第五章交变电流单元测试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．已知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甲所示，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=0.01s时刻 的变化率达最大C．t=0.02s时刻感应电动势达到最大D．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示2．用高压输电技术远距离输电，如果发电厂输出功率为P，输电电压为U，输电线的总电阻为R，则输电线上损失的功率为（）A．PUB．PRUC．22P RUD．22UR3．如图所示，两个标有“6 V,2 W”的相同的灯泡A,B，分别与电容器C和自感线圈L相连后接在6 V电源的两端，已知自感线圈的自感系数很大、内阻不计，电容器的耐压值足够大．则（）A．若电源是直流电源，闭合开关时，A灯缓慢地变亮B．若电源是直流电源，闭合开关稳定后再断开时，A灯会亮一下再熄灭C．若电源是交流电源，闭合开关稳定后，A灯不会亮D．若电源是交流电源，闭合开关稳定后，B灯可能会被烧坏4．如图所示，理想变压器的交流输入电压U1=220V，有两组副线圈，其中n2=36匝与标有“9V，9W”的灯相连，n3与“6V，12W”的电灯相连，且均能正常发光．则n1与n3的匝数分别为A．880；24 B．660；27 C．880；27 D．660；24 5．如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2（阻值随光照增强而减小），开关K开始时处于闭合状态，下列说法正确的是A．当光照变弱时，变压器的输入功率增加B．当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增加C．当开关K由闭合到断开，原线圈中电流变大D．当U增大时，副线圈中电流变小6．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1：n2=n4：n3．当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是（）A．用户的总电阻增大B．用户的电压U4增加C．U1：U2=U4：U3D．用户消耗的功率等于发电机的输出功率7．如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为P R，变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是（）A．U2变大B．P R增大C．U4变大D．I1变小二、多选题8．如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b．当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是A．原、副线圈匝数比为9:1B．原、副线圈匝数比为1:9C．此时a和b的电功率之比为9:1D．此时a和b的电功率之比为1:99．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，电压表和电流表均为理想交流电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中R为NTC型热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），R1为定值电阻，下列说法正确的是（）A．交流电压M的表达式u sin50πt（V）B．R t处温度升高时，电流表A的示数变大，电压表V2示数减小C．变压器原、副线圈中的电流之比随R t处温度的变化而变化D．R t处温度升高时，变压器原线圈的输入功率变大10．如图所示，边长为L的正方形线圈abcd，其匝数为n，总电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断中正确的是()A．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=nBL2ωsinωtB．在t=π2ω时刻，磁场穿过线圈的磁通量最大，但此时磁通量的变化率为零C．从t=0时刻到t=π2ω时刻，电阻R上产生的热量为Q=n2B2L4nωR16(R+r)11．如图(a)所示，理想变压器原副线圈匝数比n1 : n2 = 55 : 4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2、滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定．原线圈接入的交流电压的变化规律如图(b)所示，则下列说法正确的是（）A．交流电压表V的读数为B．灯泡L两端电压的有效值为C．当滑动变阻器的触头P向上滑动时，电流表A2示数减小，A1示数增大D．由图（b）可知交流发电机转子的角速度为rad/s12．如图所示，L 1和L2是高压输电线，甲、乙是两个互感器若已知甲和乙的原、副线圈匝数比分别为1000：1和1：100，两个电表的示数分别为10A和220V则( )A．电表A是电压表B．电表A是电流表C．线路输送的电功率为8⨯D．线路输送的电功率为42.210W⨯2.210W 13．如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定（）A．此交变电流的频率为5HzB．此交变电流的周期为0.1sC．将标有“12V、3W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光D．图象上对应的0.1s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面14．如图所示为某发电站向某用户区供电的输电原理图，T1为匝数比为n1：n2的升压变压器，T 2为匝数比为n 3：n 4的降压变压器．若发电站输出的电压有效值为U 1，输电导线总电阻为R ，在某一时间段用户需求的电功率恒为P 0，用户的用电器正常工作电压为U 2，在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（ ）A ．T 1原线圈中的电流有效值为1P U B ．T 2副线圈中的电流有效值为2P U C ．输电线上损耗的功率为22402232n P Rn UD ．输电线上损耗的功率为22102212n P Rn U三、解答题15．如图所示，线圈abcd 的面积是0.05m 2，共100匝，线圈的总电阻为1Ω，外接电阻R =9Ω，匀强磁场的磁感应强度B =1T ，当线圈以300r /min 的转速匀速旋转时．问：（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过130s 时电动势的瞬时值多大？ （3）电路中，电压表和电流表的示数各是多少？ （4）从中性面开始计时，经130s 通过电阻R 的电荷量是多少？ 16．有一台内阻为1Ω发电机，供给一学校照明用，如图所示，升压比为1：4，降压比为4：1，输电线的总电阻R=4Ω，全校共22个班，每班有“220V ,40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则： (1)发电机输出功率多大？ (2)发电机电动势多大？ (3)输电功率是多少？17．如图所示，在水平方向的匀强磁场中，有一边长为a的正方形线圈绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，已知线圈的匝数为 n，电阻为R，转动的角速度为ω，磁感应强度为B，求：（1）线圈由中性面位置转动90°的过程中通过线圈横截面的电荷量q．（2）每转动一周，在线圈中产生的电热Q．参考答案1．B【详解】A.t=0时刻磁通量最大，线圈位于中性面位置，故A错误；B.t=0.01s时刻磁通量为零，线圈位于垂直中性面的位置，电动势最大，磁通量的变化率最大，故B正确；C.t=0.02s时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C错误；D.感应电动势与磁通量的变化率成正比，电动势随时间变化的图象为正弦曲线，D错误．2．C【解析】【详解】因为输送功率为P，输送电压为U，所以输送电流为I=PU，根据公式P=I2R得输电线上损失的功率为：P=I2R=22P RU，故C正确，ABD错误．故选C．【点睛】本题要求导线上损失的功率，则最直接公式为：P=I2R；也可以根据P=U2/R，但其中的电压应为导线上的电压损失，要注意明确各功率公式的准确含义及题目中各物理量的意义，绝不能盲目的套公式．3．B【详解】若电源是直流电源，闭合开关时，由于电流不能通过电容，故A灯不会亮，故A错误；若电源是直流电源，闭合开关稳定后A灯不会发光而B灯正常发光；断开开关时，由于电感的作用，电流将慢慢减小，从而通过A灯和电容，则A灯将亮一下后再慢慢熄灭，故B正确．由于电容器能“通过”交流电，故若电源是交流电源，闭合开关稳定后，A灯仍然会亮，故C错误；若电源是交流电源，闭合开关稳定后，由于电感的阻碍作用，通过B灯的电流较小，B灯不会被烧坏，故D错误；故选B．【点睛】此题关键是要明确电感和电容的性质，知道电感可以“通直流，阻交流”；而电容可以“通交流，阻直流”，根据电路特点分析两灯的发光情况即可．4．A【解析】根据题意，灯泡均正常发光，则有239,6U V U V ==，根据电压与匝数成正比，有：312123U U U n n n ==，代入数据有：132209636n n ==，解得：1880n =匝，324n =匝，故选A. 5．B 【详解】A ．当光照变弱时，R 2增大，副线圈中总电阻增大，原副线圈匝数不变，所以副线圈两端的电源不变，故根据2U P R=可得，副线圈中消耗的电功率减小，即原线圈输入功率减小，故A 错误；B ．当滑动触头P 向下滑动时，n 1减小，根据2211n U U n =可得，所以副线圈两端的电压增大，根据2U P R=可知，R 1消耗的电功率增大，故B 正确；C ．当开关K 由闭合到断开，原线圈中少了一个支路，电流减小，故C 错误；D ．当U 增大时，根据2211n U U n =可知，副线圈两端的电压增大，而电阻不变，故副线圈中的电流增大，故D 错误。
(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。
2017-2018学年度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第二节描述交变电流的物理量练习
2017-2018学年度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第二节描述交变电流的物理量练习1 / 102017-2018学年度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第二节表征交变电流的物理量练习一、单选题1. 如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为0.02s ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈总电阻为2Ω，匝数为100匝．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，t =s 时线圈中感应电流为1A ．那么（ ）A. 线圈中感应电流的有效值为2AB. 线圈运动一周产生的焦耳热为0.16JC. t =s 时穿过线圈磁通量的变化率为0.02Wb /sD. 线圈中的感应电动势瞬时值表达式e =4sin100πt （V ）2. 如图甲所示，电阻为1Ω的矩形线圈绕垂直匀强磁场的转轴OO ′匀速旋转产生交流电，现将此电流给阻值为R =10Ω的小灯泡L 供电，通过电流传感器得到灯泡中电流的图象如图乙，不考虑温度对灯泡阻值的影响，下步列说法中正确的是（ ）A. 在t =5×10-3s 时，线圈处于中性面位置B. 在=10×10-3s 时，穿过线圈的磁通量最大C. 交变电流的瞬时表达式为i =5cos50πt （A ）D. 线圈产生的交流电的电动势为55V3. 如图是一正弦式交变电流的电压u 随时间t 变化的图象，由图可知，该交变电流的电压有效值约为（ ）A. 311VB. 220VC. 156VD. 622V4. 如图所示电路，电阻R 1与电阻R 2阻值相同，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A 、B 间加一正弦交流电u =20sin 100πt V ，则加在R 2上的电压有效值为（ ）A. 10 VB. 20 VC. 15 VD. 5V5.如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0Ω，外接R=9.0Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e=10sin 10πt（V），则（）A. 该交变电流的频率为10 HzB. 该电动势的有效值为10VC. t=0时刻电路中理想交流电流表Ⓐ的示数为0 AD. t=0时刻电路中理想交流电流表Ⓐ的示数为1.0 A6.如（a）（b）图所示的正弦式交流电和方波形交变电流的最大值相等，将这两种交流电分别通入两只相同的电阻中，在这两种交变电流各自的一个周期内，正弦式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q1与方波形交变电流产生的焦耳热Q2之比Q1：Q2是（）A. 2：3B. 4：9C. 1：2D. 1：17.如图所示是某兴趣小组用实验室的手摇发电机给小灯泡供电的装置示意图．在某次匀速转动手柄的过程中，他们发现小灯泡周期性的闪亮．以下判断正确的是（）A. 图示位置线框中产生的感应电动势最大B. 若增大手摇发电机的转速，灯泡亮度将不变C. 若增大手摇发电机的转速，灯泡闪亮的频率将变大D. 小灯泡周期性闪亮的主要原因是电路接触不良8.如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻r，外电路的电阻为R，a、b的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕轴OO′匀速转动，则以下判断正确的是（）A. 图示位置线圈中的感应电动势最大为E m=BL2ωB. 闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e=BL2ωcosωtC. 线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q=D. 线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q=二、多选题9.如图甲为风力发电机的简易模型。
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(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本题共9小题，每小题7分，共63分。
每小题至少有一个选项符合题意，选对但不全的得3分，有错选的得0分)1．(2018·大纲全国卷)一台电风扇的额定电压为交流220 V 。
在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I 随时间t 的变化如图1所示。
这段时间内电风扇的用电量为( )A ．3.9×10－2度 图1 B ．5.5×10－2度 C ．7.8×10－2度 D ．11.0×10－2度解析：根据电流的变化情况，分段计算求电功 W 1＝I 1Ut 1＝0.3×220×10×60 J ＝3.96×104 J W 2＝I 2Ut 2＝0.4×220×10×60 J ＝5.28×104 J W 3＝I 3Ut 3＝0.2×220×40×60 J ＝1.056×105 J则总功W ＝W 1＋W 2＋W 3＝1.98×105 J ＝5.5×10－2度，选项B 正确。
答案：B2．一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的电动势为e ＝10 2 sin 20πt V ，当该线圈与一阻值为8 Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是( )A ．t ＝0时，线圈平面拉于中性面B ．t ＝0时，穿过线圈的磁通量为0C ．电阻的热功率为16 WD ．用电压表测路端电压时读数为11.3 V解析：由产生的电动势的表达式可知，t ＝0时，电动势为零，线圈平面位于中性面，磁通量最大，故A 对B 错；电动势的有效值E ＝10 V ，电阻两端的电压U ＝E R ＋r R ＝8 V ，D 错；由P ＝U 2R 得P ＝8 W ，C 错误。
答案：A3.如图2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，A 1、A 2两只灯泡的炽热程度相同。
则下列说法中正确的是( )A ．如果将频率增大，A 1炽热程度减弱、A 2炽热程度加强 图2B ．如果将频率增大，A 1炽热程度加强、A 2炽热程度减弱C ．如果将频率减小，A 1炽热程度减弱、A 2炽热程度加强D ．如果将频率减小，A 1炽热程度加强、A 2炽热程度减弱解析：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A 1的电流增大，通过A 2的电流减小，故B 项正确；同理可得C 项正确。
答案：BC4．(2018·安徽高考)如图3所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B 。
电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)。
则线框内产生的感应电流的有效值为( )A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R图3解析：线框转动的角速度为ω，进磁场的过程用时18周期，出磁场的过程用时18周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为I ′＝12BL 2ωR ，则转动一周产生的感应电流的有效值满足：I 2RT ＝(12BL 2ωR )2R ×14T ，解得I ＝BL 2ω4R，D 项正确。
答案：D5.如图4所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L 1、L 2和L 3，输电线的等效电阻为R ，原线圈接有一个理想电流表。
开始时开关S 接通，当S 断开时，以下说法正确的是( )A ．原线圈两端P 、Q 间的输入电压减小 图4B ．等效电阻R 上的功率变大C ．原线圈中电流表示数变大D ．灯泡L 1和L 2变亮解析：当S 断开时，副线圈总电阻变大，而输入电压不变，通过R 的电流变小，由P＝I 2R 知，B 错；由于副线圈电流变小，原、副线圈电压不变，输出功率减小，输入功率也减小，输入电流减小，C 错；U MN 不变，U R 减小，灯泡L 1与L 2两端电压增大，D 对。
答案：D6.如图5所示为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电，已知输电线的总电阻R ＝10 Ω，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R 0组成闭合电路。
若 图5T 1、T 2均为理想变压器，T 2的副线圈两端电压u ＝2202sin 100πt (V)，当用电器电阻R 0＝11 Ω时( )A 通过用电器R 0的电流有效值是20 AB ．升压变压器的输入功率为4 650 WC ．发电机中的电流变化频率为100 HzD ．当用电器的电阻R 0减小时，发电机的输出功率减小解析：由T 2的副线圈两端电压的表达式知，副线圈两端的电压有效值为220 V ，电流为I ＝22011 A ＝20 A ，选项A 正确；由于输电线电流I ′＝204A ＝5 A ，所以升压变压器的输入功率为P ＝P 线＋I 2R 0＝52×10 W ＋202×11 W ＝4 650 W ，选项B 正确；发电机中的电流变化频率与T 2的副线圈两端电压的频率相同，也为50 Hz ，选项C 错误；当用电器的电阻R 0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项D 错误。
答案：AB7.如图6所示，某理想变压器原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流，在其他条件不变的情况下，为使变压器的输入功率增大，可使( )A 原线圈匝数n 1增加 图6B ．副线圈匝数n 2增加C ．负载电阻R 的阻值增大D ．负载电阻R 的阻值减小解析：由变压比U 1U 2＝n 1n 2及P 入＝P 出可得P 入＝P 出＝I 2U 2＝U 22R ＝(U 1n 2n 1)2×1R ＝U 21n 22n 21R ，又原线圈两端电压U 1(交变电流的有效值)恒定，故选项B 、D 正确。
答案：BD8.(2018·四川高考)如图7所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω。
从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A 。
那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT t 图7D ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πT t解析：从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦交变电流的感应电动势的一般表达式为e ＝E m cos θ，且该式的成立与转轴的位置无关(转轴平行于磁感线的情况除外)，则感应电流i ＝e R ＝E m R cos θ，由题给条件有：1＝E m 2×12，E m ＝4 V ，则I m ＝2 A ，I 有效＝ 2 A ，电功率P ＝I 2有效R ＝4 W ，所以A 正确，B 错误。
e ＝4cos ωt ＝4cos 2πT t ，即C 正确。
由E m ＝BSω＝Φm ·2πT 得Φm ＝2T π，故Φ＝2T πsin 2πT t ，即D 错误。
答案：AC9.如图8所示，一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈接入电压为220 V 的照明用电，一只理想二极管和一个阻值为10 Ω的电阻R 串联接在副线圈上。
则以下说法中正确的是( )A1 min 内电阻R 上产生的热量为 1 452 JB ．电压表的读数约为15.6 V 图8C ．二极管两端的最大电压为22 VD ．若将R 换成一个阻值大于10 Ω的电阻，则电流表读数变大解析：由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝22 V ，由于二极管的单向导电性，当交变电流反向不导通时，二极管两端电压的最大值为22 2 V ，C 错误，电压表的读数为R 两端电压的有效值，因只有一半时间有电流通过R ，由有效值定义有U 22R ×T 2＝U 2R R T ，解得U R ＝U 22＝222V ≈15.6 V ，B 项正确。
R 上1分钟内产生的热量Q ＝U 2RR ×t ＝(222)210×60 J ＝1 452 J ，A 项正确。
当R 增大时，输出功率变小，输入功率变小，电流表读数变小，D 错误。
答案：AB二、计算题(本题共3小题，共37分。
解答过程应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)10．(10分)如图9所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈1接220 V的交流电源，副线圈2的匝数为30匝，两端接有“12 V12W“的灯泡L正常发光，副线圈3的输出电压为110 V，两端接有电阻R，通过R的电流为0.4 A，求：(1)副线圈3的匝数n3；图9(2)原线圈1的匝数n1和通过它的电流I1。
解析：(1)由U2U3＝n2n3，得n3＝U3U2n2＝11012×30＝275(匝)。
(2)由U1U2＝n1n2，得n1＝U1U2n2＝22012×30＝550 (匝)；由P1＝P2＋P3＝12 W＋110×0.4 W＝56 W得原线圈中的电流I1＝P1U1＝56220A＝0.255 A。
答案：(1)275 匝(2)550 匝0.255 A11．(12分)(2018·安徽高考)图10甲是交流发电机模型示意图。
在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。
图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。
已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动。
(只考虑单匝线圈)图10(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。
(其他电阻均不计)解析：(1)矩形线圈abcd 在磁场中转动时，ab 、cd 切割磁感线，且转动的半径为r ＝L 22，转动时ab 、cd 的线速度v ＝ωr ＝ωL 22，且与磁场方向的夹角为ωt ，所以，整个线圈中的感应电动势e 1＝2BL 1v sin ωt ＝BL 1L 2ωsin ωt 。
(2)当t ＝0时，线圈平面与中性面的夹角为φ0，则某时刻t 时，线圈平面与中性面的夹角为(ωt ＋φ0)故此时感应电动势的瞬时值e 2＝2BL 1v sin(ωt ＋φ0)＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值E m ＝BL 1L 2ω， 故有效值E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2回路中电流的有效值I ＝E R ＋r ＝BωL 1L 22(R ＋r )根据焦耳定律知转动一周电阻R 上的焦耳热为Q ＝I 2RT ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤B ωL 1L 22(R ＋r )2·R ·2πω＝πωRB 2L 21L 22(R ＋r )2。