高中物理 第五章 交变电流测试题 新人教版选修3-2

人教版高中物理选修32第五章《交变电流》单元检测题（解析版）一、单项选择题1.三个相反的电阻，区分经过如图甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I0和周期T相反．以下说法中正确的选项是( )A．在相反时间内三个电阻发热量相等B．在相反时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍C．在相反时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的D．在相反时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小2.如下图，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表A，那么可以确定的是( )A．从图示时辰起，线框发生的瞬时电动势为e＝NBωS sinωtB．电流表的示数I＝NBSC．R两端电压有效值U＝NBSD．一个周期内R的发热量Q＝3.如下图，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如L＝1 mH，C＝200 pF)，此电路的重要作用是( )A．阻直流通交流，输入交流B．阻交流通直流，输入直流C．阻低频通高频，输入高频交流D．阻高频通低频，输入低频交流和直流4.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，发生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由图所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为( )A． 50 V B． 25V C． 25 V D． 10 V5.一理想变压器原、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，如下图，为了使保险丝不致熔断，调理R时，其阻值最低不能小于( )A．440 Ω B． 440Ω C．880 Ω D． 880Ω6.用220 V的正弦交流电经过理想变压器对一负载电阻供电，变压器输入电压是110 V，经过负载的电流图象如下图，那么( )A．变压器输入功率约为1 555 WB．交流电的频率为100 HzC．负载电阻阻值为11 ΩD．负载电流的函数表达式i＝10sin (100πt)A7.以下关于交变电流和直流的说法中，正确的选项是( )A．假设电流的大小做周期性变化，那么一定是交变电流B．直流的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．以上说法都不正确8.中国已投产运转的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假定甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在坚持保送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，假定不思索其他要素的影响，那么输电线上损耗的电功率将变为( )A． B． C． 2P D． 4P9.如图甲所示，调光台灯是经过双向可控硅电子器件来完成无级调理灯的亮度的．现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电流上，经过可控硅调理后加在灯管两端的电压如图乙所示，那么此时电压表的示数是( )A． 220 V B． 156 V C． 110 V D． 78 V 10.如下图，有一矩形线圈的面积为S、匝数为N、电阻不计，绕OO′轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置末尾计时．矩形线圈经过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改动输入电压，副线圈接有可调电阻R，以下判别正确的选项是( )A．矩形线圈发生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωtB．矩形线圈从图示位置经过时间时，经过电流表的电荷量为零C．当P不动、R增大时，电压表读数也增大D．当P向上移动、R不变时，电流表读数减小11.如图甲所示电路中，A1、A2、A3为相反的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相反，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，那么在t1～t2时间内( )A．电流表A1的示数比A2的小B．电流表A2的示数比A3的小C．电流表A1和A2的示数相反D．电流表的示数都不为零12.关于减小远距离输电线上的功率损耗，以下说法正确的选项是( )A．由功率P＝U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻B．由P＝IU，应低电压小电流输电C．由P＝I2R，应减小导线电阻或减小输电电流D．上述说法均不对二、多项选择题13. 某发电厂经过远距离向某学校输电，保送的电功率为P，当输电线的电阻和保送的电功率不变时，那么以下说法正确的选项是( )A．保送的电压越高，输电线路上损失的电压越大B．输电线路上损失的电压与保送电流成正比C．输电线路上损失的功率跟保送电压的平方成正比D．输电线路上损失的功率跟保送电流的平方成正比14. 一个矩形线圈在匀强磁场中转动发生的交流电e＝220sin 100π·t V，那么( )A．频率是50赫兹B．当t＝0时，线圈平面恰恰与中性面重合C．当t＝秒时，e有最大值D．有效值为220V15. 如下图，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．滑动触头P上下移动时可改动输入电压，副线圈接有定值电阻R，从图示位置末尾计时，以下判别正确的选项是( )A．电流表测得的是电流最大值B．感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSω·sinωtC．P向上移动时，电流表示数变大D．P向上移动时，电流表示数变小16. 某发电厂经过远距离向某学校输电，保送的电功率为P，从发电厂至学校的输电导线总电阻为r，当输电线的电阻和保送的电功率不变时，那么以下说法正确的选项是( )A．保送的电压越高，输电线上的电流越大，输电线路上损失的电压越大B．输电线路上损失的电压与保送电流成正比C．输电线路上损失的功率跟保送电流的平方成正比D．输电导线总电阻r两端的电压等于保送的电压17. 一平行板电容器与一自感线圈组成振荡电路，要使此振荡电路的周期变大，以下措施中正确的选项是( )A．添加电容器两极间的距离B．添加线圈的匝数C．增大电容器两极板间的正对面积D．增大电容器两极板间的距离的同时，增加线圈的匝数三、实验题18.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反的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．(1)某同窗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，指针区分对应图乙中的A、B位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填〝A〞或〝B〞)．(2)假设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、一只多用电表和高压交流电源，请简明表达实验的步骤(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19.马鞍山市拥有长江黄金水道而具有得天独厚的电力资源，在2021年上海世博会之前分两期兴修了总装机容量为11万千瓦的发电厂．建成后，假定采用110 kV电压向上海输电．从马鞍山到上海的输电线总电阻为10 Ω.(1)求输电导线损耗的功率；(2)假定为了降低损耗，把输电电压提高为220 kV，求提高输电电压后比原来少损耗的功率．20.如下图，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.1 m2，线圈电阻可疏忽不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.1 T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100π rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100 Ω的电阻构成闭合回路．求：(1)线圈转动时发生感应电动势的最大值；(2)从线圈平面经过中性面时末尾，线圈转过90°角的进程中，经过电阻R横截面的电荷量．答案解析1.【答案】C【解析】依据焦耳定律Q＝I2Rt求解热量，其中I是有效值．关于方波，有效值I＝I m，关于正弦式电流有效值I＝I m.三种交变电流的最大值为I0.依据焦耳定律得：Q甲＝2RT，Q＝I RT，Q丙＝I R×，那么三者之比为1∶1∶2，应选：C.乙2.【答案】B【解析】线框一直只要一半面积在磁场中，故瞬时电动势为e＝sinωt，电压有效值为U＝NBS，电流表的示数I＝＝NBS，A、C错误，B正确．Q＝T＝，D错误．3.【答案】D【解析】线圈的作用是：〝通直流，阻交流；通低频，阻高频〞．电容的作用：〝通交流，隔直流；通高频，阻低频〞．因线圈自感系数L很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，这样，直流和低频成分能顺利经过线圈；电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容器电容C很小，对低频成分的阻碍作用很大，而对局部经过线圈的高频成分阻碍作用很小，被它旁路掉，最终输入的是低频交流和直流．应选项D正确．4.【答案】B【解析】由题给条件知：交变电流瞬时值表达式为e＝50cosωt V＝50cosθV，当θ＝30°时，e＝25V，B对．5.【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，那么副线圈两端电压U2＝U1＝×220 V＝440 V，因此负载电阻的最小值R min＝＝880 Ω，故C正确．6.【答案】C【解析】负载中电流的有效值为I2＝＝A＝10 A，故负载消耗的功率为P＝U2I2＝110×10 W＝1 100 W，故A错误；由图象可知，周期T＝0.02 s，故频率f＝＝Hz＝50 Hz，故B错误；负载的电阻为R＝＝Ω＝11 Ω，故C正确；负载电流的函数表达式i＝10sin (100πt)A，故D错误．7.【答案】B【解析】直流的方向不发作改动，而大小可以改动，课本中假定没有特别说明，所说的直流普通是指大小和方向均不发作变化的恒定电流．交变电流普通是指大小、方向都发作周期性变化的电流，可以是锯齿波形、矩形波形、尖脉冲波形以及正弦波形等，这些都属于交变电流．其中矩形交变电流的电流方向改动，但大小能够不变．8.【答案】A【解析】在超高压输电中，设保送电功率为P′，输电电压为U，输电线电阻为R，那么输电线上损耗的电功率为P＝()2R，当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的，应选A.9.【答案】B【解析】虽然图示电流不是正弦交变电流，依据正弦式交变电流的图象对称性可知，只需有T的图线就满足最大值是有效值的倍，依据交变电流有效值定义有：T＝·.解得U＝110V＝156 V，故B对，A、C、D错．10.【答案】A【解析】矩形线圈切割磁感线发生的感应电流为正弦式交变电流，图示时辰线圈切割磁感线发生的感应电动势最大，最大值为E m＝NBSω，那么其瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt，选项A正确；矩形线圈从图示位置经过时间，刚好为周期，磁通量的变化量不为零，经过电流表的电荷量不为零，选项B错误；电压表读数为电压的有效值，矩形线圈的电阻不计，故电压表的示数为交变电压的有效值，恒定不变，选项C错误；当P向上移动、R不变时，原线圈的电压不变，原线圈匝数增加，副线圈的电压增大，输入功率变大，故原线圈中的电流增大，选项D错误．11.【答案】C【解析】理想变压器原线圈中的磁感应强度随时间平均添加，穿过副线圈的磁通量也将随时间平均添加，副线圈中发生恒定的感应电动势，副线圈中的电流为恒定电流，电感线圈对恒定电流不阻碍作用，因此电流表A1和A2的示数相反，C项正确，A项错误；恒定电流不能经过电容器，因此电流表A3的示数为零，B、D项错误．12.【答案】C【解析】输电时导线上损失的电压ΔU＝IR，它不同于输电电压，P＝或P＝IU中的U应为导线上损失的电压，故A、B错，导线上功率的损失为发热损失，即P＝I2R，故C正确．13.【答案】BD【解析】由P＝UI知P不变，U越大，那么I越小，由欧姆定律ΔU＝IR线可得ΔU越小，A错，B正确；再依据P损＝I2R线可知C错，D对．14.【答案】ABC【解析】由交流电的瞬时值表达式知，ω＝100π＝2πf，得f＝50 Hz，A正确；当t＝0时，e＝0，那么线圈平面恰恰与中性面重合，B正确；当t＝s时，sin 100πt＝1，所以e有最大值，故C正确；有效值U＝＝V＝220 V，D错误．15.【答案】BD【解析】电流表测得的是电流有效值，选项A错误；从图示位置末尾计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSω·sinωt，选项B正确；P向上移动时，输入电压降低，电流表示数变小，选项C错误，D正确．16.【答案】BC【解析】当输电线的电阻和保送的电功率不变时，依据P＝UI，知保送电压越高，输电线上的电流越小，依据U损＝IR，输电线上损失的电压越小．故A错误．依据U损＝IR，知输电线路上损失的电压与保送电流成正比．故B正确．依据P＝I2R，I＝，损得P损＝，输电线路上损失的功率跟保送电压的平方成正比．故C正确．依据U损＝IR知，输电导线总电阻R两端的电压等于损失的电压．故D错误．应选BC.17.【答案】BC【解析】振荡电路的周期T＝2π，所以要想增大周期可以增大电容和自感系数，添加电容器两极间的距离会减小电容，那么周期变小，A错．添加线圈的匝数可增大自感系数，那么周期变大，B对．增大电容器两极板间的正对面积会增大电容，那么周期变大，C对．增大电容器两极板间的距离的同时，增加线圈的匝数．C和L都减小，那么周时期小，D错．18.【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把高压交流电源接B线圈，测得线圈的输入电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得An线圈的输入电压为UA【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把高压交流电源接B线圈，测得线圈的输入电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输入电压为UA.那么＝n.nA19.【答案】(1)1×107W (2)7.5×106W【解析】(1)由公式P＝UI得I＝＝A＝1×103A那么P损＝I2R＝1×107W.(2)由公式I′＝＝A＝5×102A那么P损′＝I′2R＝2.5×106W那么ΔP＝P损－P损′＝7.5×106W.20.【答案】(1)3.1×102V (2)1.0×10－2C【解析】(1)线圈中感应电动势的最大值E＝nBSω＝3.1×102V.m(2)设从线圈平面经过中性面时末尾，线圈经过90°角所用时间为Δt，线圈中的平均感应电动势＝经过电阻R的平均电流＝＝在Δt时间内经过电阻横截面的电荷量q＝Δt＝＝1.0×10－2C.。

人教版物理选修3-2第五章交变电流章末测试卷三一、单选题(共30分)1．(本题3分)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．32I0C．02+I0D．022．(本题3分)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO’匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若线圈匝数N=100匝，外接电阻R=70Ω，线圈电阻r=10Ω，则下列说法正确的是（）A．通过线圈的最大电流为1.25A B．线圈的角速度为50rad/sC．电压表的示数为502V D．穿过线圈的最大磁通量为2πWb3．(本题3分)如图所示，矩形闭合导线框abcd处于水平方向的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接有一只“11V，33W”的灯泡.当灯泡正常发光时，变压器输入电压u=33√2cos10πt(V).下列说法正确的是（）A．图示位置可能是计时起点B．图示位置通过线框的磁通量变化率最小C．变压器原、副线圈匝数之比为3√2:1D．电流表A的示数为√2A4．(本题3分)如图所示，电阻不计面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，产生e＝2202sin100πtV的正弦交流电，理想变压器的原、副线圈匝数比为10:1，灯泡的电阻R L＝10Ω(不考虑电阻的变化)，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是()A．线圈从t＝0时刻到转过180°的过程中矩形线圈的磁通量变化量为零B．交流电压表的示数为202VC．闭合开关S后，电阻R上不产生焦耳热D．灯泡的功率小于48.4W5．(本题3分)远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，那么当用户用电的总功率增大时，下列说法错误的是（）A．升压变压器的原线圈中的电流变大B．升压变压器的输出电压升高C．降压变压器的输出电压降低D．输电线上损失的功率增大6．(本题3分)如图所示,某小型发电站发电机输出的交变电压为500V,输出的电功率为50kW,用电阻为3Ω的输电线向远处输电,要求输电线上损失的功率为输电功率的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220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个输电过程,下列说法正确的是()A．升压变压器的匝数比为1:100B．输电线上的电流为100AC．输电线上损失的功率为300WD．降压变压器的输入电压为4700V7．(本题3分)当交流发电机的转子线圈平面与磁感线平行时，电流方向如图所示，当转子线圈平面旋转到中性面位置时（）A ．线圈中的感应电流最大，方向将不变B ．线圈中的感应电流最大，方向将改变C ．线圈中的感应电流等于零，方向将不变D ．线圈中的感应电流等于零，方向将改变8．(本题3分)如图所示，边长为L=0.2 m 的正方形线圈abcd ，其匝数n=10，总电阻为r=2Ω，外电路的电阻为R=8Ω，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=1T ，若线圈从图示位置开始计时，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 ．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=0.8sin 2tB ．从t=0到t=4π 时间内，通过R 的电荷量q=0.02C C ．从t=0到t=4π时间内，电阻R 上产生的热量为Q = 3.2π×10-4J D ．在t=4π时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，此时线圈中的磁通量随时间变化最慢 9．(本题3分)如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈一侧接一输出电压恒为U 1的正弦交流电源，电阻R 1，R 2，R 3，R 4的阻值相等。

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一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.两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2.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＝220sin 100πt(V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V22 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10∶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 Hz3.如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则()A．用户端的电压为B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为I rD．输电线路上损失的电功率为I1U4.一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，下面说法中正确的是()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大D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大5.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是()A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小6.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为E m.设t＝0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为()A．e＝2E m sin 2ωtB．e＝4E m sin 2ωtC．e＝E m cos 2ωtD．e＝4E m cos 2ωt7.闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动，产生的交流电瞬时值的表达式为i＝0.2sin 100πt A，从t＝0到第一次出现通过线圈的磁通量变化率最大值的时间为()A．sB．sC．sD．s8.如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑变阻器的滑动触头向下滑动时()A． A1的读数变大，A2读数变大B． A1的读数变大，A2读数变小C． A1的读数变小，A2读数变大D． A1的读数变小，A2的读数变小9.如图所示的区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x轴和y＝2sin x曲线围成(x≤2 m)．现用水平拉力F把边长为2 m的正方形单匝线框以水平速度v＝10 m/s匀速地拉过该磁场区域，磁场区域的磁感应强度B＝0.4 T，线框的电阻R＝0.5 Ω，不计一切摩擦阻力，则()A．水平拉力F的最大值为8 NB．拉力F的最大功率为12.8 WC．拉力F要做25.6 J的功才能让线框通过此磁场区D．拉力F要做12.8 J的功才能让线框通过此磁场区10.交流发电机在工作时电动势为e＝E m sinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将线圈所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为()A．e′＝E m sinB．e′＝2E m sinC．e′＝E m sin 2ωtD．e′＝sin 2ωt二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)理想自耦变压器的原线圈接有如图所示的正弦式交变电压，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是()A．交变电源的电压u随时间t变化的规律是u＝U0cos 100πtB．若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大C．若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大D．若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则通过A处的电流一定增大12.(多选)如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值不变的正弦交流电，副线圈接灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时S断开．现接通S，以下说法正确的是()A．M、N两端输出电压U减小B．等效电阻R的电压增大C．灯泡L1的电流减小D．电流表的示数减小13.(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14.(多选)关于变压器，下列说法正确的是()A．变压器的工作原理是电磁感应B．一切变压器的工作基础都是互感现象C．各种电流接入变压器的输入端，变压器都能持续正常工作D．只有交变电流接入变压器的原线圈中，变压器才能持续正常工作三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)15.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n A＝________.(用所测物理量符号表示)四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)16.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R0＝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)17.如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab＝0.25 m、宽度bc ＝0.20 m，共有n＝100匝，总电阻r＝1.0 Ω，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动．线圈处于磁感应强度B＝0.40 T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡，当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W．(不计转动轴与电刷的摩擦)(1)求线圈转动的角速度ω；(2)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能．18.图甲所示为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示，若只在ce间接一只R ce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只R de＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值U ab的表达式；(2)求只在ce间接400 Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比.答案解析1.【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＝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．2.【答案】B【解析】由原线圈电压瞬时值表达式可知，原线圈输入电压有效值为220 V，交变电流的频率f＝＝＝50 Hz，D错；副线圈上灯泡正常发光，说明副线圈输出电压有效值为22 V，由理想变压器变压规律可知，＝＝10，A错；由灯泡电功率P＝UI可知，通过每只灯泡的电流为1 A，故副线圈输出电流为10 A，由理想变压器变流规律可知，＝10，所以原线圈中电流的有效值为1A、B正确，C错．3.【答案】A【解析】理想变压器输入端与输出端功率相等，U1I1＝U2I2，用户端的电压U2＝，选项A正确；输电线上的电压降ΔU＝U－U1＝I1r，选项B错误；理想变压器输电线上损失的功率为I r，选项C、D错误．4.【答案】D【解析】t1时刻感应电动势为零，线圈通过中性面，磁通量最大，故A错误；t2时刻，感应电动势为最大值，通过线圈的磁通量为零，故B错误；t3时刻感应电动势为零，磁通量的变化率为零，故C错误；每当e变换方向时，线圈与磁场方向垂直，线圈通过中性面，磁通量最大，故D正确．5.【答案】B【解析】t1、t3时刻通过线圈的磁通量Φ最大，磁通量变化率＝0，此时感应电动势、感应电流均为零，线圈中感应电流方向改变，选项A错误，B正确；t2、t4时刻线圈中磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，选项C、D错误．6.【答案】D【解析】t＝0时，线圈平面与磁场平行，此时磁通量为零，感应电动势达到最大值，所以它应为余弦函数．当线圈的匝数和转速未增加时，e＝E m cosωt当线圈的匝数和转速增加后，N′＝2N，ω′＝2ω感应电动势的最大值E m′＝N′BSω′＝4NBSω＝4E m.所以交流电的电动势为e＝4E m cos 2ωt，故选D.7.【答案】C【解析】由瞬时值表达式可知角速度ω＝100π，根据周期公式T＝＝s，从t＝0到第一次出现通过线圈的磁通量变化率最大值的时间为＝s.8.【答案】A【解析】当滑变阻器的滑动触头向下滑动时，R3电阻减小，输出端电阻减小，输出电流增大，由输入功率等于输出功率可知输入电流增大，R1两端电压增大，R2两端电压减小，通过R2的电流变小，而总电流变大，所以通过R3的电流变大，电流表A2读数增大，A对．9.【答案】C【解析】线框穿过磁场区域时，BC或AD边切割磁感线的有效长度为y，产生的感应电动势e＝Byv ＝2Bv sin vt，线框所受的安培力F＝，当y＝2 m时，安培力最大，且最大值F m＝12.8 N，拉力的最大功率P m＝F m v＝128 W，选项A，B错误；由能量守恒定律可知，线圈通过磁场区拉力做的功等于电阻产生的热量，即W＝Q＝I2Rt＝t＝25.6 J，选项C正确，D错误．10.【答案】C【解析】交变电动势瞬时值表达式e＝E m sinωt，而E m＝nBSω.当ω加倍而S减半时，E m不变，故正确答案为C选项．11.【答案】AB【解析】由题图可得交变电源的周期为T＝0.02 s，电压最大值为U0，则电源的电压u＝U0cos t ＝U0cos 100πt，选项A正确；由＝，若仅将触头P向A端滑动，即n2增大，则副线圈的输出电压U2增大，电阻R消耗的电功率P＝增大，选项B正确；若仅使电阻R增大，则输出电压U2一定，输出电功率P＝减小，原线圈的输入电功率减小，选项C错误；若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则输出电压U2减小，输出或输入的电功率减小，通过A处的电流I＝一定减小，选项D错误．12.【答案】BC【解析】M、N两端输出电压U只与初级电压有关，初级电压不变，所以U不变，选项A错误；接通S时，电路的总电阻减小，次级电流增大，则R上的电压变大，选项B正确；根据U并＝U－IR，可知两个电灯上的电压减小，则灯泡L1的电流减小，选项C正确；次级电流增大，根据＝可知，初级电流变大，电流表的示数变大，选项D错误．13.【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．14.【答案】AD【解析】变压器的工作原理是电磁感应，A正确；变压器利用两个线圈变压时，其工作原理是互感；当变压器只利用一个线圈变压时(自耦变压器)，其工作原理是自感，B错误；变压器要持续正常工作，原线圈必须接交变电流，若接恒定电流，原、副线圈中不可能出现持续的感应电动势，则变压器不能持续正常工作，故C错误，D正确．15.【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.16.【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＝ω0BSN式中ω0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.17.【答案】(1)2.5 rad/s(2)5.4×102J【解析】(1)设小灯泡正常发光时的电流为I，则I＝＝0.60 A设灯泡正常发光时的电阻为R，R＝＝5.0 Ω根据闭合电路欧姆定律得：E＝I(R＋r)＝3.6 V发电机感应电动势的最大值为E m＝E，E m＝nBSω解得ω＝＝1.8rad/s＝2.5 rad/s(2)发电机产生的电能为Q＝IEt，t＝100 T＝100×s解得Q≈5.4×102J.18.【答案】(1)U ab＝400sin 200πt V(2)0.28 A(3)【解析】(1)由题图可知，交变电流周期为T＝0.01 s，ω＝＝200π rad/s，电压最大值U m＝400 V，原线圈输入电压瞬时值U ab的表达式为U ab＝400sin 200πt V.(2)电压有效值U1＝200V，理想变压器P1＝P2，原线圈中电流I1＝，解得I1＝A≈0.28 A.(3)设ab间匝数为n1，＝，同理，＝，由题意可知，＝，解得＝，代入数据解得＝.。

第五章《交变电流》测试卷一、单选题(共12小题)1.下列说法中正确的有()A．交流电流表、交流电压表测的是电压、电流的最大值B．电容器上标明的电压是有效值C．交流电压表和电流表测出的是瞬时值D． 220 V交流电的电压有效值是220 V2.用电压表检查如图所示的电路中的故障，测量Uad＝5.0 V，Uab＝0，Ubc＝5.0 V，Ucd＝0.则电路故障可能是()A．滑动变阻器R1断路B．电容器C被击穿C．电阻R2断路D．电感线圈L断路3.一正弦式交变电流随时间变化的规律如图所示，由图可知()A．该交变电流的瞬时表达式为i＝10sin (25πt)AB．该交变电流的频率为50 HzC．该交变电流的方向每秒钟改变50次D．该交变电流通过阻值为2 Ω的电阻时，此电阻消耗的功率为200 W4.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夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则下图中正确的是()A．B．C．D．5.如图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．B．C．D．6.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T0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．7.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8.下列各图象中表达的电流是正弦式交变电流的是()A．B．C．D．9.关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是()A．由功率P＝U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻B．由P＝IU，应低电压小电流输电C．由P＝I2R，应减小导线电阻或减小输电电流D．上述说法均不对10.面积均为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO′轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为B＝B0cos t，从图示位置开始计时，则()A．两线圈的磁通量变化规律相同B．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C．经相同的时间t(t＞T)，两线圈产生的热量不同D．从此时刻起，经时间，通过两线圈横截面的电荷量不同11.一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图所示，则()A．交流电的频率是4π HzB．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大C．当t＝π s时，e有最大值D．t＝π s时，e＝－10 V最小，磁通量变化率最小12.如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为1 000 匝，两个副线圈的匝数n2＝50 匝、n3＝100 匝，L1是“6 V,2 W”的小灯泡，L2是“12 V,4 W”的小灯泡，当n1接上交流电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为()A．AB．AC．AD．A二、填空题(共3小题)13.一阻值恒定的电阻，当两端加上10 V的直流电压时，测得它的功率为P；当两端加上某一正弦式交流电压时，测得它的功率为，由此可知该交流电压的有效值为________V，最大值为________V.14.如图甲所示，调压器装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，、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，则：电流表的示数为________A，的示数为________A，原线圈中电压的瞬时值表达式为：________________.15.我国西部特别是云、贵、川有大量的水力资源，西电东送是西部大开发的重要项目之一．据报道，云南大朝山在2005年可建成100万千瓦的水力发电站．设电站输出电压为25万伏，则输电线上的电流是________A．如输电线总电阻为40 Ω，则电流通过输电线时，在输电线上发热消耗的功率为________kW.如将输出电压升高到100万伏，则输电线上发热消耗的功率为________kW.根据以上数据得出你认为合理的输电方法是________________________________．三、实验题(共1小题)16.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(共3小题)17.在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个电站，输送的电功率为P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800度．求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻R线．(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？18.如图所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值．19.图甲所示为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示，若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值Uab的表达式；(2)求只在ce间接400 Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比.答案解析1.【答案】D【解析】交流电流表、交流电压表测的是电压、电流的有效值，A、C错误．电容器上标明的电压是耐压值，即击穿电压，B错误.220 V交流电的电压有效值是220 V，D正确．2.【答案】D【解析】当用电压表去判断电路故障时，如果电压表的两接线柱能与电源的两极接通，而与电压表两接线柱相并联的那部分电路没有完全短路，电压表就会有示数．即当电压表有示数时，电源两极与电压表两接线柱间的电路无断点．由题意Uad＝Ubc＝5.0 V可知ab，cd间为通路，A、C错误；若电容器被击穿，则Ubc将为零，B错误．故正确答案为D.3.【答案】C【解析】角速度为ω＝＝＝50π rad/s，所以交流电的电流瞬时值的表达式为i＝10sin (50πt)A，故A错误；交流电的频率为f＝＝25 Hz，故B错误；一个周期内电流方向改变2次，该交变电流的方向每秒钟改变50次，故C正确；交流电的电流有效值为I＝A，将该交变电流的电压加在阻值R＝2 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为P＝I2R＝100 W，故D错误．4.【答案】D【解析】在初始位置ad和bc切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知电流的方向为a→d→c→b→a，是负值，选项A、B错误．当再转过时，线圈处在中性面位置，感应电流为零，则选项C错误，选项D正确．故选D.5.【答案】D【解析】交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，则有()2R＝I2RT，所以I＝.D正确．6.【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．7.【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＝I R线可知，输电线上损失的功率减小，D正确．线8.【答案】C【解析】正弦交流电是指大小和方向随时间做正弦规律变化的电流，由题图可知，只有C正确．9.【答案】C【解析】输电时导线上损失的电压ΔU＝IR，它不同于输电电压，P＝或P＝IU中的U应为导线上损失的电压，故A、B错，导线上功率的损失为发热损失，即P＝I2R，故C正确．10.【答案】A【解析】甲图中的磁通量变化规律为Φ甲＝B0S cos t，乙图中磁通量的变化规律为Φ乙＝B0S cos t.由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，达到最大值的时刻也相同，有效值E也相同，又因两线圈电阻相同，所以Q＝t也相同，经过时间，通过两线圈横截面的电荷量q＝·也相同，故A正确．11.【答案】B【解析】从图象可知交流电的周期为2π s，频率为Hz，t＝π s时，e＝0最小，A、C错；t＝0时，e最小，Φ最大，B对；t＝π s时，e＝－10 V，e最大，最大，“－”号表示方向，D错．12.【答案】C【解析】由P入＝P出知，I1U1＝6 W，又＝所以U1＝U2＝×6 V＝120 V，I1＝A＝ A.13.【答案】510【解析】当电阻两端加直流电压时，有P＝；当电阻两端加正弦式交流电压时，设交流电压的有效值为U′，有＝；联立以上两式可解得U′＝5V，其最大值为U m＝U′＝10 V.14.【答案】21u＝220sin(100πt) V【解析】15.【答案】4×103 6.4×1054×104提高输电电压【解析】当输电电压U1＝25万伏时，I1＝＝A＝4×103A输电线上热功率P热1＝I R＝(4×103)2×40 W＝6.4×105kW当输电电压U2＝100万伏时，I2＝＝A＝1×103A输电线上热功率P热2＝I R＝(1×103)2×40 W＝4×104kW.由以上计算可知：在输电功率P一定时，输电电压越高，输电线上损失的热功率P热越小，故合理的输电方法是提高输电电压．16.【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；①把低压交流电源接B 线圈，测得线圈的输出电压为U；①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；①把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；①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.17.【答案】(1)60%20 Ω(2)22.4 kV【解析】(1)由于输送功率为P＝500 kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12 000度，终点得到的电能E′＝7 200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I＝计算，为I＝100 A，而输电线损耗功率可由P损＝I2R线计算，其中P损＝＝200 kW，因此可求得R线＝20 Ω.(2)输电线上损耗功率P损＝()2·R线①，原来P损＝2 200 kW，现在要求P损′＝10 kW，计算可得输电电压应调节为U′≈22.4 kV.18.【答案】5 A19.【答案】(1)Uab＝400sin 200πt V(2)0.28 A(3)【解析】(1)由题图可知，交变电流周期为T＝0.01 s，ω＝＝200π rad/s，电压最大值U m＝400 V，原线圈输入电压瞬时值Uab的表达式为Uab＝400sin 200πt V.(2)电压有效值U1＝200V，理想变压器P1＝P2，2020届人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》考试测试卷原线圈中电流I1＝，解得I1＝A≈0.28 A.(3)设ab间匝数为n1，＝，同理，＝，由题意可知，＝，解得＝，代入数据解得＝.11 / 11。