(同步核心辅导)高中物理 交变电流综合检测二 新人教版选修3-2
人教版高中物理选修3-2第五章 交变电流 综合测试3.docx
高中物理学习材料唐玲收集整理第五章交变电流综合测试31．一矩形线圈在匀强磁场中转动产生感应电动势，下面说法正确的是 [ ] A．当穿过线圈的磁通量最大时，导体切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大B．当穿过线圈的磁通量最大时，导体切割磁感线的有效速度为零，感应电动势最大C．当穿过线圈的磁通量是零时，导体切割磁感线的有效速度为零，感应电动势最小D．当穿过线圈的磁通量是零时，导体切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大是[ ]B．用此电源给打点计时器供电，其打点的时间间隔为0.02秒C．把标有“6V，2W”的小灯泡接在此电源上，小灯泡将正常发光D．把标有“6V，2W”的小灯泡接在此电源上，小灯泡将被烧毁3．正弦交流电压u=50sin314t伏，加在一个氖管的两端，已知当氖光的总时间为 [ ]A．0.02秒 B．0.015秒 C．0.01秒 D．0.005秒4．一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5-41所示，则下列说法中正确的是 [ ]A．t=0时刻线圈平面与中性面垂直B．t=0.01秒时刻，Ф的变化率最大C．t=0.02秒时刻，交流电动势达到最大D．该线圈相应的交流电动势图象如图5-42图所示5．如图5-43所示，在匀强磁场中，磁感应强度为B．正方形线圈面积为S，导线的电阻率为ρ，线圈以转速n绕oo′轴匀速转动，则线圈内最大电流为Im．现将线圈面积S、磁感应强度B、导线的电阻率ρ、转速n同时增大到原来的2倍，则新线圈中I′m与Im之比为 [ ]C．4∶1D．8∶16．某交流发电机正常工作时电动势为e=εmsinωt，若将电枢转速提高一倍，其它条件不变，则电动势的表达式应为[ ]A．e=εmsinωtB．e=2εmsinωtC．e=ε2msin2ωtD．e=εmsin2ωt7．图5-44表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是 [ ]A．3.5AD．5A8．一束带电粒子沿着通有交流电的螺线管的轴线射入管内，则粒子在管内的运动状态是 [ ]A．往复振动 B．匀速直线运动 C．匀加速直线运动 D．匀减速直线运动9．一个电阻丝接在100伏直流电源上，产生的热功率为P，同样的电阻丝接在正弦交流电压上，热功率为 P/2，则该交流电压的最大值为[ ]B．100伏D．70伏10．如图5-45所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，内阻为r，绕oo'轴以角速度ω作匀速转动，在它从图示位置转过90°的过程中，下面说法正确的是[ ]11．如图5-46所示，矩形线圈ABCD放在磁感应强度为 B的匀强磁场中，线圈以相同的角速度，分别绕oo'，AC，EF，AB的轴线匀速转动，线圈中产生的感应电动势分别为ε1，ε2，ε3，ε4，则下面正确的是 [ ]A．ε1=ε2，ε3=ε4B．ε1=ε2=ε3，ε4=0C．ε1=ε2=ε3=ε4D．ε2=ε3，ε1=ε412．把一电热器接到100伏的直流电源上，在t时间内产生的热量为Q．若将它分别接到u1=100sinωt和u2=50sin2ωt的交流电源上，仍要产生Q的热量，则所需时间分别是[ ]A．t，2t B．2t，8t C．2t，2t D．t，t13．将阻值为R的电阻，接在电动势ε=10V，内电阻r=R的直流电源两端，此时电阻R 上的电功率为P，则[ ]A．若将电阻接到直流电源上，电阻两端电压U=10V，则其电功率为2PB．若将电阻接到直流电源上，电阻两端电压U=20V，则其电功率为16PC．若将电阻接到正弦交流电源上，电阻两端电压的最大值Um=10V，则其电功率为2P D．若将电阻接到正弦交流电源上，电阻两端电压的最大值Um=20V，则其电功率为4P 14．理想变压器在正常使用过程中，则[ ]A．如果副线圈处于开路，则原线圈输入功率为零B．如果副线圈处于开路，则原线圈输入功率趋于无限大C．如果副线圈负载电阻减小，则原线圈从电源获取功率增加D．如果副线圈负载电阻减小，则原线圈从电源获取功率减小15．一理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，则[ ]16．如图5-47所示，(a)图中两根导轨不平行，而(b)图中两根导轨平行，其余物理条件都相同，金属棒MN都是正在导轨上向右匀速平动(速度较大)，金属棒在平动过程中，将观察到(导轨及金属棒电阻不计) [ ]A．L1，L2小电珠都发光，只是亮度不同B．L1和L2小电珠都不发光C．L2发光，L1不发光D．L1发光，L2不发光17．如图5-48所示，四图中a，b为输入端，接交流电源，c，d为输出端，则输出电压大于输入电压的电路是图5-48中的 [ ]18．如图5-49所示，一台理想变压器的原线圈和副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶2，原线圈接在交流电压220伏上．Q为保险丝，其允许通过的电流不超过2安；R为负载电阻．那么变压器正常工作时，R的阻值应为[ ]A．不高于220欧B．不高于440欧C．不低于220欧D．不低于440欧19．如图5-50所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开，当K接通时，以下说法中正确的是[ ]A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大20．图5-51中(a)、(b)两电路中，当a，b两端与e，f两端分别加上220伏的交流电压时，测得c，d间与g，h间的电压均为110伏．若分别在c，d两端与g，h两端加上110伏的交流电压，则a，b间与e，f 间的电压分别为[ ]A．220伏，220伏B．220伏，110伏C．110伏，110伏D．220伏，0伏21．图5-52所示为理想变压器，3个灯泡L1，L2，L3都标有“5V，5W”，L4标有“5V，10W”．若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n1∶n2和输入电压u应为 [ ]A．2∶1，25伏B．1∶2，20伏C．1∶2，25伏D．2∶1，20伏22．如图5-53所示，理想变压器初、次级分别接有完全相同的灯泡A和B，且初、次级线圈匝数比n1∶n2=2∶1，电源电压为u，则B灯两端电压为：[ ]B．2u23．远距离输电时，如果输送的电功率一定，输电电压升高到原来的n倍，则输电线路上的功率损失将是原来的[ ]24．在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损耗的电功率为P'，用户得到的电功率为P用，则P'，P用正确的是 [ ]25．远距离高压输电，当输送电功率相同时，输送导线上损失的电功率是[ ]A．与输电电压的平方成正比 B．与输电电压的平方成反比C．与输电导线上的电压降的平方成正比 D．与输电导线上电流的平方成正比26．在LC回路中，当振荡电流为零时，回路能量和电容器电量变化情况是 [ ] A．电容器放电完毕，磁场能最大 B．电容器开始充电，电场能最大C．电容器开始放电，磁场能最大 D．电容器充电完毕，电场能最大27．对处于图5-54所示时刻的LC振荡电路，下列说法正确的是 [ ]A．电容器正在放电，电场能正转变成磁场能B．电容器正在充电，电场能正转变成磁场能C．电容器正在放电，磁场能正转变成电场能D．电容器正在充电，磁场能正转变成电场能28．如图5-55所示，电路中线圈自感系数为L，电容器的电容为C，当电键K从1转到2后，经多长时间线圈L中磁场第一次达到最大强度[ ]29．关于电磁场的理论，下面哪些说法是正确的[ ]A．变化电场周围一定产生磁场 B．变化电场周围一定产生稳定磁场C．振荡电场产生的磁场也是振荡的 D．有电场就有磁场，有磁场就有电场30．一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在220伏的交流电源上．当它对11只并联的“36V，60W”灯泡供电时，灯泡正常发光．由此可知该变压器副线圈的匝数n2=______，通过原线圈的电流I1=______A．31．如图5-56所示，矩形线圈在匀强磁场中绕oo'轴匀速转动，边长ad=0.2米，ab=0.3米，转动的角速度ω=100弧度/秒，磁感应强度B=0.5特，则线圈产生的最大感应电动势是多少？32．将一根电阻为0.5欧、长为0.5米的粗细均匀的导线弯成如图5-57所示的形状，且oa=ab=bc=cd=do'，置于匀强磁场的金属框架上．已知磁感应强度B=4特，R=1.5欧．在o'处接一个绝缘手柄p，令其以50转/秒匀速转动，试问：(1)当电键K断开时，电压表的示数是多少？(2)当电键闭合时，安培表的示数是多少？(3)如果当线框从图示位置开时计时，令bc边向纸外转动，写出通过电阻R的电流强度瞬时值表达式．33．一台变压器有两个次级线圈，它的初级接在220伏电源上．一个次级线圈的电压为6伏，输出电流强度为2安，匝数为24匝；另一个次级线圈的电压力250伏，输出电流为200毫安．求：(1)250伏线圈的匝数，初级线圈的匝数；(2)初级线圈的输入功率．34．在LC振荡电路中，电容器的电容C=10微法，电路中振荡频率的范围是400～500赫，求线圈自感系数的可调范围．35．在真空中速度为v=6.4×107米/秒的电子束，连续地射入两平行极板之间，极板长度为L=8.0×10-2米，间距d=5.0×10-3米．两极板不带电时，电子束将沿两极板之间的中线通过．在两极板上加一个50赫的交变电压U=U0sinωt，如果所加电压的最大值Um超过某一值U0时，将开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板，有时间断，不能通过．(1)求U0的大小；(2)求U0为何值才能使通过的时间(Δt)通跟间断的时间(Δt)间之比为(Δt)通∶(Δt)间=2∶1．综合能力测试题参考答案1．D 2．B，C 3．C 4．B 5．A 6．C 7．D 8．B 9．B 10．B 11．B 12．B 13．B，C 14．A，C 15．A 16．D 17．C 18．D 19．B，C，D 20．B 21．A 22．D 23．C 24．B，D 25．B，C，D 6．D 27．D 28．B 29．A，C． 30．180，3． 31．εm=3伏．33．(1)1000匝，880匝；(2)62瓦． 34．10.1毫亨≤L≤15.8毫亨． 35．(1)91伏；(2)U0=105伏．。
人教版高中物理选修3-2检测：第五章《交变电流》5-1a
03 随堂对点训练知识点一交变电流的产生1．[2020·济宁高二检测]关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是( )A．线圈每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次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要改变一次D．线圈转动一周，感应电流和感应电动势方向都要改变一次答案 C解析线圈平面平行于磁场时――→垂直中性面2．[2020·大庆高二检测]下图中不属于交变电流的是( )答案 D解析 ⎭⎪⎬⎪⎫A 项→i大小不变，方向变B 项→i大小、方向都变C 项→i大小、方向都变D 项→i大小变，方向不变A 、B 、C 都是交流电。
知识点二 交变电流的图象3.(多选)矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是( )A ．在t ＝0.1 s 和t ＝0.3 s 时，电动势最大B ．在t ＝0.2 s 和t ＝0.4 s 时，电动势改变方向C ．电动势的最大值是157 VD ．在t ＝0.4 s 时，磁通量变化率达最大，其值为3.14 Wb/s答案 CD解析 由Φ－t 图象可知Φmax ＝BS ＝0.2 Wb ，T ＝0.4 s ，又因为N ＝50，所以E max ＝NBSω＝NΦmax ·2πT＝157 V ，C 正确；t ＝0.1 s 和0.3 s 时，Φ最大，e ＝0，变向；t ＝0.2 s 和0.4 s 时，Φ＝0，e ＝E max 最大，故A 、B 错误，根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知当t ＝0.4 s 时，ΔΦΔt 最大，ΔΦΔt＝E max N ＝15750Wb/s ＝3.14 Wb/s ，D 正确。
4．一个面积为S 的单匝矩形线圈，在匀强磁场中以一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直，线圈中感应电动势e 与时间t 的关系如图所示，感应电动势的峰值和周期可由图中读出，则磁场的磁感应强度为________，在时刻t ＝T 12时，线圈平面与磁感应强度的夹角等于________。
人教版高中物理选修3-2检测：第五章《交变电流》5-2b
04课后提升考能1．以下说法正确的是( )A．交变电流的有效值就是它的平均值B．任何交变电流的有效值都是它峰值的1 2C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为QRD．以上说法均不正确答案 D解析交变电流的有效值不同于它的平均值，A错误；只有正弦式交变电流的有效值是它峰值的12，B错误；根据有效值定义，交变电流接在电阻R上，Q＝I2Rt，I＝QRt，C错误。
2．[2020·四川高考]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是e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )A．峰值是e0B．峰值是2e0C．有效值是22Ne0D．有效值是2Ne0答案 D解析根据题意，小型发电机输出电压的峰值为E m＝2Ne0，A、B项均错误；对于正弦式交变电流，峰值与有效值E的关系满足E＝E m2，故有效值为2Ne0，C项错误，D项正确。
3．调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的。
现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是( )A．220 V B．156 VC．110 V D．78 V答案 B解析 虽然图示电流不是正弦交变电流，根据正弦交变电流图的对称性，只要是有四分之一图线就满足最大值是有效值的2倍，根据交变电流有效值的定义有U 2R T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫U m 22R T 2解得：U ＝110 2 V ＝156 V ，B 对，A 、C 、D 错。
4. [2020·牡丹江高二检测](多选)如图所示，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 。
人教版高中物理选修3-2检测：第5章《交变电流》5-2a同步练习Word版含解析
3 随堂对点训练 知识点一 周期、频次 1．(多项选择 )一个矩形线圈在匀强磁场中转动， 产生的感觉电动势 e
＝220 2sin100πtV，则 ( ) A．沟通电的频次是 100π Hz B．t＝0 时，线圈位于中性面 C．沟通电的周期是 0.02 s
D．t＝0.05 s时， e 有最大值 答案 BC 分析 由刹时价表达式知：感觉电动势按正弦规律变化，因此 t ＝ 0 时，线圈位于中性面。角速度 ω＝ 100π rad/s。 因 ω＝2πf， ω 100π
因此 f＝ ＝ Hz＝50 Hz；
由 T＝1得 T＝ 1 ＝ ；
f 50 s 0.02 s 当 t＝0.05 s时，
e＝220 2sin5 π ＝V0。 故 B、C 选项正确。 知识点二 沟通电的有效值 2． [2015 ·苏州高二检测 ](多项选择 )矩形线框在匀强磁场内匀速转动 过程中，线框输出的交变电流电压随时间变化的图象如下图， 以下 说法中正确的选项是 ( ) A．交变电流电压的有效值为 36 2 V B．交变电流电压的最大值为 36 2 V，频次为 0.25 Hz C．2 s末线框平面垂直于磁场，经过线框的磁通量最大 D．1 s末线框平面垂直于磁场，经过线框的磁通量变化最快 答案 BC 分析 由图象可知，该交变电流为正弦交变电流， 电压的最大值 1 为 36 2 V，有效值为 36 V ，周期 T＝4 s，则 f＝T＝0.25 Hz ，故 A
错误， B 正确； 1 s 末电压达到最大值，线框平面应与磁场平行，故 D 错误； 2 s 末沟通电压为零，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，故C正确。 3． [2015 ·埠高二检测蚌 ]有一台使用沟通电的电冰箱上标有额定 电压为 “220 V的”字样，这 “220 V是”指 ( ) A．沟通电压的刹时价 B．沟通电电压的最大值 C．沟通电电压的均匀值 D．沟通电电压的有效值 答案 D 分析 电器铭牌上标的额定电压没有特别说明的一律指有效值， 故 D 项正确。 4．[2015 ·盐城高二检测 ]一根电阻丝接入 100 V 的恒定电流电路 中，在 1 min 内产生的热量为 Q，相同的电阻丝接入正弦交变电流的
高二下学期物理人教版选修3-2第五章交变电流 模块综合测试
模块综合测试时间：90分钟满分：100分一、选择题(本题共12个小题，每题4分，共48分。
1～8小题只有一个选项正确，9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.如图，a、b、c三个上下平行的圆形线圈同轴水平放置，现闭合b线圈中的开关S，则在闭合S的瞬间，由上向下观察()A.a、c线圈中无感应电流B.a、c线圈中的感应电流都沿顺时针方向C.a、c线圈中的感应电流都沿逆时针方向D.a、c线圈中感应电流的方向相反2. (2018·安徽合肥八中期末)如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O 点，将圆环拉离竖直位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，假设圆环面始终与磁场垂直，不计空气阻力，则()A.圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B.在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C.圆环进入磁场后离竖直位置越近速度越大，感应电流也越大D.圆环最终将静止在竖直位置3.一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。
则线圈中产生电流的有效值为()A.4.0 AB.2.0 AC.2 2 AD.0.01 2 A4.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S接A 时，三个灯亮度相同，那么S接B时，下列说法正确的是()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.乙灯比甲灯亮，丙灯不亮5.远距离输电中，当输送的电功率为P，输送电压为U时，输电线上损失的电功率为ΔP，若输送的电功率增加为4P，而输电线中损失的电功率减为ΔP4(输电线电阻不变)，那么，输电电压应增为()A.32UB.16UC.8UD.4U6.如图甲所示，光滑导轨竖直放置，上端接有阻值为R的电阻，空间存在垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化规律如图乙所示。
高中物理人教版选修3-2模块综合检测 含解析
B.副线圈两端的电压有效值均为6 V
C.灯泡Ⅰ变亮
D.灯泡Ⅲ变亮
解析:由变压器变压公式,将其频率变为原来的2倍,副线圈输出电压不变,副线圈两端的电压有效值均为 6 V,选项A错误,B正确;将其频率变为原来的2倍,灯泡Ⅰ亮度不变。由于容抗变小,感抗变大,灯泡Ⅲ变亮,灯泡Ⅱ变暗,选项C错误,D正确。
13.(11分)在B=0.5 T的匀强磁场中,有一个匝数N=100匝的矩形线圈,边长为Lab=0.2 m,Lbc=0.1 m,线圈绕中心轴OO'以角速度ω=314 rad/s由如图所示位置逆时针方向转动(从上往下看),试求:
(1)线圈中产生感应电动势的最大值;
(2)线圈转过30°时感应பைடு நூலகம்动势的瞬时值;
答案:(1)2.2×105 W (2)90∶1
15.(13分)
如图所示,光滑的金属导轨间距为L,导轨平面与水平面成α角,导轨下端接有阻值为R的电阻,质量为m的金属杆ab与绝缘轻质弹簧相连静止在导轨上,弹簧劲度系数为k,上端固定,弹簧与导轨平面平行,整个装置处在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。现给金属杆一沿轨道向下的初速度v0,金属杆向下运动至速度为零后,再沿轨道平面向上运动达最大速度,大小为v1,然后减速为零,再沿轨道平面向下运动……一直往复运动到静止(导轨与金属杆的电阻忽略不计)。试求:
解析:磁通量均匀变化,所以产生恒定的感应电流,因为第1 s内向里的磁通量增加,由楞次定律可判断感应电流方向为逆时针方向,即规定的负方向,1~3 s时间内感应电流方向为顺时针方向,即规定的正方向,选项B正确。
答案:B
4.
如图所示,闭合金属线框从一定高度自由下落进入匀强磁场中,磁场足够大,从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内,线框运动的v-t图象不可能是( )
人教版高中物理选修3-2第五章交变电流单元检测含答案解析
人教版高中物理选修3-2第五章交变电流单元检测学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．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2．两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 =1s 时，两线圈中的磁通量的变化率均为零D ．t=1s 时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上3．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U 0V ，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间为（ ）A ．1200秒B ．1500秒C ．2400秒D ．2700秒4．理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1,原线圈接在()u t V π=的交流电源上,副线圈所接的负载电阻是11Ω,则副线圈中电流大小是（ ）A ．5AB ．11AC．20A D．55A5．如图，理想变压器原线圈输入电压u=，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器。
和是理想交流电压表，示数分别用和表示；是理想交流电流表，示数分别用和表示。
下列说法正确的是A．和表示电流的瞬间值B．和表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，不变、变大D．滑片P向下滑动过程中，变小、变小6．一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．电路组成如图乙所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接灯泡阻值为95.0Ω，灯泡正常发光，则A．电压表的示数为220VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡消耗的功率为509WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J7．一理想变压器原､副线圈匝数比n1：n2=11：5.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VsinmtU 0R1U2U 1I2I 1I2I1U2U2U1I2U1IC ．经过1分钟电阻发出的热量是6×103JD ．变压器的输入功率是1×103W8．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1/n 29．有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“220V ”的字样，这“220V ”是指（ ）A ．交流电电压的瞬时值B ．交流电电压的最大值C ．交流电电压的平均值D ．交流电电压的有效值10．有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“220V ”的字样，这“220V ”是指（ ）A ．交流电电压的瞬时值B ．交流电电压的最大值C ．交流电电压的平均值D ．交流电电压的有效值二、多选题11．矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是：A ．在0.1t s =和0.3t s =时，电动势最大B ．在0.2t s =和0.4t s =时，电动势改变方向C ．电动势的最大值是157VD ．在0.4t s =时，磁通量变化率最大，其值为3.14/Wb s12．（多选）如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则A．小灯泡变亮B．小灯泡变暗C．原、副线圈两段电压的比值不变D．通过原、副线圈电流的比值变小13．一交流电流的图象如图所示，由图可知（）A．用电流表测该电流其示数为10AB．该交流电流的频率为100HzC．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为2000 WD．该交流电流瞬时值表达式为i＝t A14．图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，A、V为理想电流表和电压表．若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是()A．电流表的示数为2 A B．原、副线圈匝数比为1∶2C．电压表的示数为电压的有效值D．原线圈中交变电压的频率为100 Hz 15．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（）A．升压变压器的副线圈的电压变大B．降压变压器的副线圈的电压变大C．高压输电线路的电压损失变大D．用户的负载增多，高压输电线中的电流变大16．图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q为滑动头。
人教版高中物理选修3-2检测：第五章《交变电流》5-4b
04课后提升考能1．[2020·德州高二检测](多选)如图是一个理想变压器的示意图，在它正常工作时关于其说法正确的是( )A．副线圈中的电动势是因为电磁感应而产生的B．输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能C．输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去答案AB解析变压器的原理是原线圈的电流发生变化，从而引起副线圈中磁通量变化，产生电动势，故A对；变压器电能的输送是电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能输送到副线圈电路中，故B对，C、D错。
2．对理想变压器可作出的判断是( )A．高压线圈匝数多、电流大、导线粗B．低压线圈匝数少、电流小、导线细C．高压线圈匝数多、电流大、导线细D．低压线圈匝数少、电流大、导线粗答案 D解析由变压规律U1U2＝n1n2知高压线圈匝数多，由变流规律I1I2＝n2n1，匝数多的电流小，导线细；匝数少的电流大，导线粗，故选D。
3．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V,6W”的小灯泡并联在副线圈的两端。
当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是( )A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 AC．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A答案 D解析灯泡正常工作，副线圈电压U2＝12 V，副线圈电流I2＝2×612A＝1 A，根据匝数比得原线圈电流I1＝120I2＝0.05 A，原线圈电压U1＝20U2＝240 V，选项D正确，其他选项错误。
4. (多选)如图所示，某理想变压器的原、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，为了使变压器输入功率增大，可使( )A ．原线圈匝数n 1增加B ．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 答案 BD解析 由U 1U 2＝n 1n 2，P 出＝U 22R可得P 出＝U 21n 22n 21R又因为P 入＝P 出，所以P 入＝U 21n 22n 21R分析可得选项B 、D 正确。
最新-高中物理 第五章 交变电流单元检测 新人教版选修3-2 精品
第五章交变电流单元检测(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60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5分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0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 msD ．3.14 ms解析：选D.法一：由已知条件有2πT＝ω＝500 rad/s ，则T ＝2π/500.从中性面开始计时，第一次出现电流峰值需Δt ＝T /4＝2π/500×14 s ＝π1000s ＝3.14×10－3s.法二：由交流电瞬时值表达式，令i 为最大值时有sin(ωt )＝1，即(500t )＝π/2，则t ＝π/1000＝3.14×10－3(s)．选D.2．(2018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2L C ．只将线圈匝数增加至2n D ．只将磁感应强度增至2B解析：选ABD.由公式I ＝U R ＝U m 2R ＝nBS ω2R 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．3．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e ＝2202sin100πt 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0.18 sD ．t ＝0.18 s 时，e 有最大值解析：选BC.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＝100π2π Hz ＝50 Hz由T ＝1f 得T ＝150s ＝0.18 s当t ＝0.18 s 时，e ＝2202sin5π V ＝0，故B 、C 选项正确． 4.如图5－3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( )图5－3A ．如果将频率增大，A 1炽热程度减弱、A 2炽热程度加强B ．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：选BC.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，故选B 、C. 5．发电机的路端电压为U ，经电阻为r 的输电线向远处的用户供电，发电机的输出功率为P ，则( )A ．输电线上的电流为P UB ．输电线上的功率损失为U 2rC ．用户得到的功率为P －(P U)2r D ．用户得到的电压为Pr U解析：选AC.由题知，其供电原理如图所示，由P ＝UI 得输电线上的电流为P U，A 正确；输电线上的功率损失为ΔP ＝I 2r ＝(P U)2·r ，B 错误；用户得到的功率为P －(P U)2r ，C 正确；用户得到的电压为U －ΔU ＝U －Ir ＝U －(P U)r ，D 错误． 6.有一交变电流如图5－4所示，则由此图象可知( )图5－4A ．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 Hz解析：选AB.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 ≠I m2＝2 2 A ，C 错．7．(2018年高考山东卷)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图5－5甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P 为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是( )图5－5A ．副线圈输出电压的频率为50 HzB ．副线圈输出电压的有效值为31 VC ．P 向右移动时，原、副线圈的电流比减小D ．P 向右移动时，变压器的输出功率增加解析：选AD.副线圈输出电压的频率等于输入电压的频率f ＝1T＝50 Hz ，故选项A 正确；原线圈输入电压的有效值U 1＝3102V ＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2知，U 2＝22 V ，故选项B 错误；原、副线圈的电流比I 1I 2＝n 2n 1＝110，故选项C 错误；变压器的输出功率P ＝U 22R ＋R P，P 向右移动时，R P 减小，所以P 变大，故选项D 正确．8.如图5－6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 的交流电源上时，则副线圈( )图5－6A ．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14 Ω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 答案：B9．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 21∶n 22C ．n 2∶n 1D ．n 22∶n 21 答案：B10．如图5－7所示，在远距离输电过程中，若保持原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是( )图5－7A ．升高U 1会减小输电电流I 2B ．升高U 1会增大线路的功率损耗C ．升高U 1会增大线路的电压损耗D ．升高U 1会提高电能的利用率解析：选AD.提高输电电压U 1，由于输入功率不变，则I 1将减小，又因为I 2＝n 1n 2I 1，所以I 2将减小，故A 对，线路功率损耗P 损＝I 22R ，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故B 、C 错误，因线路损耗功率减小，因此利用率将升高．11．如图5－8所示中A 、B 、C 、D 是四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V 40 W”，当灯泡所消耗的功率都调到20 W 时，哪种台灯消耗的功率最小( )图5－8解析：选C.利用变阻器调节到20 W 时，除电灯消耗电能外，变阻器由于热效应也要消耗一部分电能，使台灯消耗的功率大于20 W ，利用变压器调节时，变压器的输入功率等于输出功率，本身不消耗电能，所以C 中台灯消耗的功率最小．12．如图5－9所示，理想变压器的原副线圈的匝数比n 1∶n 2＝2∶1，原线圈接正弦式交流电，副线圈接电动机，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 ，电动机带动一质量为m 的重物以速度v 匀速上升，若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为( )图5－9A ．4IR ＋mgv I B.mgv IC ．4IRD.14IR ＋mgv I解析：选A.根据电流与匝数的关系知变压器的输出电流为2I ，电动机消耗的总功率为P 2＝mgv ＋4IR ，又变压器的输入功率P 1＝UI ＝P 2＝mgv ＋4I 2R ，则U ＝mgvI＋4IR 故A 项正确．二、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8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5－10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 ＝n ωΦmax ，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5－10解析：从Φ－t 图线看出Φmax ＝1.0×10－2Wb ，T ＝3.14×10－2s.(1分) 已知感应电动势的最大值E max ＝n ωΦmax ，又ω＝2πT.(1分)故电路中电流最大值I max ＝E max R＋r ＝n ·2π·ΦmaxT R ＋r＝100×2×3.14×1.0×10－2＋－2A ＝2 A(4分)交流电流表读数是交变电流的有效值，即I ＝I max2＝1.4 A ．(2分)答案：1.4 A14．(8分)有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于u ＝110 2 V 时则导电，低于u ＝110 2 V 时不导电，若把这个电子元件接到220 V,50 Hz 的正弦式交变电流的两端，则它在1 s 内导电多少次？每个周期内的导电时间为多少？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所示， 表达式为u ＝2202sin ωt V ．(2分)其中ω＝2πf ，f ＝50 Hz ，T ＝1f＝0.18 s ，得u ＝2202sin100πt V ．(2分)把u ′＝110 2 V 代入上述表达式得到t 1＝1600 s ，t 2＝5600 s(1分)所以每个周期内的通电时间为 Δt ＝2(t 2－t 1)＝4300 s ＝175s ．(2分)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.(1分) 答案：100175s 15．(12分)如图5－11所示，变压器原线圈输入电压为220 V ，副线圈输出电压为36 V ，两只灯泡的额定电压均为36 V ，L 1额定功率为12 W ，L 2额定功率为6 W ．试求：图5－11(1)该变压器的原副线圈匝数比．(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L 1工作时原线圈中的电流． 解析：(1)由变压比公式得U 1U 2＝n 1n 2(2分)n 1n 2＝22036＝559.(2分) (2)两灯均工作时，由能量守恒得 P 1＋P 2＝U 1I 1(2分)I 1＝P 1＋P 2U 1＝12＋6220A＝0.182 A(2分)只有L 1灯工作时，由能量守恒得 P 1＝U 1I ′1(2分)解得I ′1＝P 1U 1＝12220A ＝0.185 A ．(2分)答案：(1)55∶9 (2)0.182 A 0.185 A16．(12分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100 kW ，输出电压为500 V ，输电导线的总电阻为10 Ω，导线上损耗的电功率为4 kW ，该村的用电电压是220 V.图5－12(1)输电电路如图5－12所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为60 kW ，则该村还可以装“220 V 40 W”的电灯多少盏？解析：(1)因为P 损＝I 22R 线(1分) 所以I 2＝P 损R 线＝4×10310A ＝20 A(2分) I 1＝P U 1＝100×103500A ＝200 A(1分)则n 1n 2＝I 2I 1＝20200＝110(1分)U 3＝U 2－I 2R 线＝(500×10－20×10)V＝4800 V(1分) 则n 3n 4＝U 3U 4＝4800220＝24011.(1分) (2)设还可装灯n 盏，据功率相等有P 3＝P 4(2分) 其中P 4＝(n ×40＋60×118)W(1分) P 3＝(100－4)kW ＝96 kW(1分) 所以n ＝900.(1分)答案：(1)1∶10 240∶11 (2)900盏。
(人教版)高中物理选修3-2 (同步检测)第五章 交变电流 4
第五章 4知能综合训练(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) ◎必做部分1．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A ．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B ．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C ．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈解析： 对各个选项分析如下：2．如图所示为一理想变压器和负载电阻R ，下列哪些做法可增加变压器的输入功率( )A ．只减少副线圈匝数B ．只减少原线圈匝数C ．只增加副线圈匝数D ．只减小R 的阻碍解析： 根据P ＝U 2R得，保持R 不变时，可增加U 来使功率增加，方法是减少原线圈匝数或增加副线圈匝数，故选项A 错B 、C 对．增加功率的另一种方法是保持U 不变，减小R 的阻值，故选项D 对．答案： BCD3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R 相连组成闭合回路．当直导线AB 在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A 1的读数为12 mA ，那么安培表A 2的读数为( )A ．0B ．3 mAC ．48 mAD ．与R 大小有关解析： 导线AB 切割磁感线产生的感应电动势为E 感＝Bl v .由于B 、l 、v 三个量均不变，故感应电动势为一定值，原线圈中电流恒为12 mA ，变压器原、副线圈中无法发生互感现象，副线圈输出电压应为零，故安培表A 2的读数为0.答案： A4．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V ,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )A ．电流表的示数为3 2220A B ．电源输出功率为1 200 W C ．电流表的示数为3220 A D ．原线圈端电压为11 V解析： 由灯泡正常发光，可知副线圈电压为220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2可知，原线圈电压U 1＝20×220 V ＝4 400 V ，D 错．又因输入功率等于输出功率，P 1＝P 2＝60 W ，故B 错．电流表读数为有效值，原线圈中电流I 1＝P 1U 1＝604 400 A ＝3220A ，故A 错，C 正确． 答案： C5．如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比n 1∶n 2＝1∶2，U 1＝2202sin ωt V ，n 1＝1100匝，以下说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为1∶2B ．穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为0.2 2 VC ．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2 VD ．原、副线圈电动势的瞬时值之比为1∶2解析： 对于理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量的变化率相同．根据E 1＝n 1ΔΦΔt得 磁通量的变化率的最大值即为每一匝产生的电动势的最大值：⎝⎛⎭⎫ΔΦΔt m ＝22021100V ＝0.2 2 V ．所以每一匝产生的电动势的有效值为0.2 V ．瞬时值不满足U 1U 2＝n 1n 2的关系． 答案： BC6．理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R .开始时，开关S 断开，当S 接通时，以下说法中正确的是( )A ．副线圈两端M 、N 的输出电压减小B ．副线圈输电线等效电阻R 两端的电压将增大C ．通过灯泡L 1的电流减小D ．原线圈中的电流增大解析： 理想变压器不计原、副线圈的直流电阻，副线圈两端的电压U MN 不受负载电阻的影响，保持不变，故选项A 错误．S 接通后，副线圈回路的总电阻减小，故副线圈回路中电流I 2增大．因此，等效电阻R 两端的电压增大，导致灯泡L 1两端的电压减小，L 1中电流减小，因此选项B 、C 正确．又因U MN 不变，I 2增大，变压器的输出功率增大，输入功率也随之增大．原线圈中电流I 1增大，因此选项D 也正确．答案： BCD7．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示，线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，A 、B 间加上正弦交流电压U ，移动滑动触头P 的位置，就可以调节输出电压，在输出端连接了滑动变阻器R 和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q ，则( )A ．保持P 的位置不动，将Q 向下移动时，电流表的读数变大B ．保持P 的位置不动，将Q 向下移动时，电流表的读数变小C ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小解析： 保持P 的位置不动，U 2不变，将Q 向下移动时，R 变大，故电流表读数变小；保持Q 的位置不动，R 不变．将P 沿逆时针方向移动时，n 2变大，U 2变大，故电流表的读数变大．答案： BC8．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈接入一电压为U ＝U 0sin ωt 的交流电源，副线圈接一个R ＝27.5 Ω的负载电阻，若U 0＝220 2 V ，ω＝100 π rad/s.则下述结论正确的是( )A ．副线圈中电压表的读数为55 VB ．副线圈中输出交流电的周期为1100πs C ．原线圈中电流表的读数为0.5 AD ．原线圈中的输入功率为110 2 W解析： 因交流电的峰值U 0＝220 2 V ，则它的有效值U ＝U 02＝220 V ，所以电压表的读数U 2＝n 2n 1U 1＝55 V ，A 正确；交流电的周期T ＝2πω＝0.02 s ，B 错误；副线圈中的电流I 2＝U 2R ＝2 A ，故电流表的读数I 1＝n 2n 1I 2＝0.5 A ，C 正确；P 入＝P 出＝U 2I 2＝110 W ，D 错误． 答案： AC9．如图所示，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的电流表，并接在有效值不变的交流电源上．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B ．等效电阻R 上消耗的功率变大C ．原线圈中电流表示数变大D ．灯泡L 1和L 2变亮解析： 原线圈两端P 、Q 间的输入电压取决于电源，故不变，A 错；因原线圈两端的电压不变，原、副线圈的匝数比不变，所以副线圈两端的电压不变，当S 断开时，副线圈电路中的总电阻变大，电流减小，R 两端的电压减小，故R 的消耗功率减小，B 错；副线圈两端的电压不变，R 两端的电压减小，L 1和L 2两端的电压增大，L 1和L 2变亮，D 对；副线圈电路中电流减小，原、副线圈的匝数比不变，故原线圈中的电流减小，C 错．答案： D10．图(a)左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R ＝55 Ω，○A 、○V 为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V ，下列表述正确的是()A ．电流表的示数为2 AB ．原、副线圈匝数比为1∶2C ．电压表的示数为电压的有效值D ．原线圈中交变电压的频率为100 Hz解析： 由I ＝U R 得，I ＝11055 A ＝2 A ，A 正确．理想变压器中U 1U 2＝n 1n 2，所以n 1n 2＝U 1U 2＝U m2U 2＝220110＝21，B 错误．测量交流电时电表示数均为有效值，C 正确．由题图(b)知T ＝0.02 s ，由f ＝1T得，f ＝50 Hz ，D 错误． 答案： AC11．为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u 1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压，某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示．以下正确的是( )A ．u 1＝1902sin(50πt ) VB ．u 2＝1902sin(100πt )VC ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移解析： 由u 2－t 图象知u 2m ＝190 2 V ，T ＝2×10－2 s 故ω＝2πT＝100 π rad/s ，故u 2＝1902sin (100πt ) V ．选项A 错误，选项B 正确．由变压器电压与匝数关系u 1u 2＝n 1n 2得u 2＝n 2u 1n 1，可减小n 1以使u 2的有效值增大至220 V ，即将P 适当上移，故选项C 错误，选项D 正确．答案： BD12．如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD 处于磁感应强度大小B ＝210T 的水平匀强磁场中，线框面积S ＝0.5 m 2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO ′以角速度ω＝200 rad/s 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V 60 W ”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A ，下列说法正确的是( )A ．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零B ．线框中产生交变电压的表达式为u ＝5002sin 200t VC ．变压器原、副线圈匝数之比为50∶11D ．允许变压器输出的最大功率为2 200 W解析： 图示位置穿过线框的磁通量最大，但由于没有边切割磁感线，所以无感应电动势磁通量的变化率为零，A 选项错误；线框中交变电压u ＝NBSωsin ωt ＝5002sin 200t V ，B 选项正确；变压器原、副线圈匝数之比n 1n 2＝U 1U 2＝500220＝2511，C 选项错误；变压器输出的最大功率等于输入的最大功率P ＝UI ＝500×10 W ＝5 000 W ，D 选项错误．答案： D ◎选做部分13．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n 1、n 2，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52V C ．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 解析： 由题u －t 图象知，交流电压的最大值U m ＝5 V ，所以电压表的示数U ＝U m 2＝52V ，故选项A 错误，选项B 正确；根据U 1U 2＝n 1n 2得n 2n 1＝U 2U 1，变压器副线圈电压的最大值U 2m ＝5 000 V 时，有效值U 2＝U 2m 2＝5 0002 V ，所以点火的条件n 2n 1>5 0002 V 52V ＝1 000，故选项C 正确，选项D 错误．答案： BC14.如图，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.解析： 根据P ＝U 2R和P ＝I 2R 得灯泡a 两端的电压U 2＝PR ＝0.3×30 V ＝3 V ，通过灯泡a 的电流I a ＝ P R ＝0.330 A ＝0.1 A ，根据U 1U 2＝n 1n 2得原、副线圈匝数之比n 1n 2＝U 1U 2＝103，根据I 1I 2＝n 2n 1，得副线圈上的电流I 2＝n 1n 2I 1＝103×0.09 A ＝0.3 A ．根据I 2＝I a ＋I b 得，流过灯泡b 的电流为I b ＝I2－I a ＝0.2 A.答案： 10∶3 0.2。
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1 第五章 交变电流 (分值：100分 时间：60分钟) 一、选择题(本大题共8个小题，每小题6分，共48分．第1～5小题只有一项符合题目要求，第6～8小题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 1．(2013·四川高考)
图1 用220 V的正弦式电流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1所示，则( ) A．变压器输入功率约为3.9 W B. 输出电压的最大值是110 V C. 变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D. 负载电流的函数表达式i＝0.05sin(100πt＋π2) A 【解析】 根据it图象，负载电流的函数表达式i＝0.05 sin 100πt(A)且Im＝0.05 A，通过负载的电流的有效值I2＝Im2，输出电压的最大值Um＝2U2＝1102 V，变压器的输
入功率P1＝P2＝I2U2≈3.9 W，变压器原、副线圈匝数比n1n2＝U1U2＝21.选项A正确，选项B、C、D错误． 【答案】 A 2．一根电阻丝接入100 V的恒定电压电路中，在1 min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦交变电流的电路中，在2 min内产生的热量也为Q，则该交流电压的峰值是( ) A．141.4 V B．100 V C．70.7 V D．50 V
【解析】 根据Q＝U2tR得（100 V）2×60 sR＝U2×120 sR，U＝502 V，Um＝2U＝100 V. 【答案】 B 3．(2014·湖南洳由高二检测)如图2所示(a)、(b)两电路中，当a、b两端和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 2
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( ) 图2 A．220 V、220 V B．220 V、 110 V C．110 V、110 V D．220 V、0 【解析】 由a、b两端和e、f两端分别加上220 V的交流电压时，c、d间与g、h间的电压均为110 V．可知线圈ab间的匝数是线圈cd间匝数的两倍，电阻Ref＝2Rgh，当c、d
两端加110 V交流电压时，由U1U2＝n1n2知a、b间的电压为220 V，在g、h两端加上110 V的交流电压时，因无电流通过ge，所以ge的电势相同，故e、f间的电压为110 V，所以选项B正确．ACD错． 【答案】 B 4．(2011·天津高考)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图3甲所示，产生的交变电动势的图象如图3乙所示，则( )
图3 A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311 V D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz 【解析】 由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势的频率为f＝50 Hz，C、D错；t＝0.005时，e＝311 V，磁通量变化最快，t＝0.01 s时e＝0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错，B对． 【答案】 B 5．(2014·芜湖模拟)如图4，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n1∶n2和电源电压U1分别为( ) 3
图4 A．1∶2 2U B．1∶2 4U C．2∶1 4U D．2∶1 2U 【解析】 灯泡正常发光，通过每个灯泡的电流相同，设为I，则通过副线圈的电流为2I，通过原线圈的电流为I，n1∶n2＝2I∶I＝2∶1，又由n1∶n2＝U1′∶U得U1′＝2U，即原线圈两端的电压为2U，U1＝2U＋U1′＝4U，C正确． 【答案】 C 6．(2014·沈阳二中高二检测)有一个交变电流U＝311 sin 314t(V)，则下列说法中正确的是( ) A．这个交变电流的频率约为50 Hz B．它可以使“220 V，100 W”的灯泡正常发光 C．用交流电压表测量时，读数为311 V D．使用这个交变电流的用电器，每通过一库仑的电量时，电流做功220 J 【解析】 由瞬时值表达式可知，Um＝311 V，有效值为U＝220 V，每通过1 C的电量
时电流做功W＝qU＝1×220 J＝220 J，故B、D正确，C错误．f＝ω2π＝3142×3.14Hz＝50 Hz，A正确． 【答案】 ABD 7．如图5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．某变电所电压u0＝11 0002sin 100πt(V)的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电所变压器 ( )
图5 A．原、副线圈匝数比为50∶1 B．副线圈中电流的频率是50 Hz C．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】 u0＝11 0002sin 100πt(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 4
＝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】 AB
图6 8．(2014·天津和平期中)如图6，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，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，外电路电阻为R，在线圈由平行磁场的位置转过90°的过程中，下列说法正确的是( ) A．磁通量的变化量ΔΦ＝NBS B．平均感应电动势E＝2NBSω/π
C．电阻R产生的焦耳热Q＝（NBSω）22R
D．电阻R产生的焦耳热Q＝（NBS）2ωRπ4（R＋r）2 【解析】 图示位置磁通量为Φ1＝0，转过90°时磁通量为Φ2＝BS，ΔΦ＝Φ2－Φ1
＝BS，故A错误；根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势E＝NΔΦΔt，Δt＝π2ω解得E＝2NBSωπ，故B正确；电流的有效值为I＝ER＋r，E＝2Em2，Em＝NBSω，电阻R所产生的焦
耳热Q＝I2Rt，Δt＝π2ω解得Q＝（NBS）2ωRπ4（R＋r）2，故C错误D正确． 【答案】 BD 二、非选择题(本题共4小题，共52分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位) 5
图7 9．(10分)如图7所示，圆形线圈共100匝，半径为r＝0.1 m，在匀强磁场中绕过直径
的轴OO′匀速转动，磁感应强度B＝0.1 T，角速度为ω＝300π rad/s，电阻为R＝10 Ω，求： (1)线圈由图示位置转过90°时，线圈中的感应电流为多大？ (2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图所示，图示位置为t＝0时刻)． (3)线圈转动过程中产生的热功率多大． 【解析】 (1)当从图示位置转过90°时，线圈中有最大感应电流．最大感应电动势为
Em＝NBSω＝100×0.1×π×0.12×300π V＝30 V
Im＝EmR＝3 A. (2)由题意知i＝Imsin ωt， 即i＝3sin 300πt A. (3)感应电流的有效值 I＝Im2＝32 A.
发热功率P＝I2R＝(32)2×10 W＝45 W. 【答案】 (1)3 A (2)i＝3sin 300πt A (3)45 W 10．(12分)一居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100 W，使用的区间变压器匝数比为165∶6，恰好能使额定电压为220 V的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为250 W，若变压器输入电压仍为6 600 V，区间输电线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器，则此变压器的匝数比为多少？
【解析】 未换时输电电流：I＝P总U用＝200 A
输送电压U2＝n2n1U1＝240 V 由ΔU＝U2－U用＝IR线，得R线＝0.1 Ω 换变压器后I′＝P总′U用＝500 A 线路电压损失ΔU′＝I′R线＝50 V 变压器输出电压U2′＝U用＋ΔU′＝270 V 变压器匝数比n1∶n2＝U1∶U2′＝220∶9. 6
【答案】 220∶9 11．(14分)(2012·江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图8所示．在磁极
和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π.磁场均沿半径方向．匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝1、bc＝ad＝21.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、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求：
图8 (1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em； (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.
【解析】 (1)bc、ad边的运动速度v＝ω12感应电动势Em＝4NBIv 解得Em＝2NBI2ω. (2)电流Im＝Emr＋R 安培力F＝2NBImI
解得F＝4N2B2I3ωr＋R. (3)一个周期内，通电时间t＝49T R上消耗的电能W＝I2mRt且W＝I2RT 解得I＝4NBI2ω3（r＋R）.
【答案】 (1)2NBI2ω (2)4N2B2I3ωr＋R (3)4NBI2ω3（r＋R） 12．(16分)利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统．光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式，将直流电变为交流电的装置称为逆变器． (1)用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？(请简要回答) (2)有一台内阻为1 Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图9所示，升压变