人教版高中物理选修3-2检测：第五章《交变电流》5-2b Word版含解析

绝密★启用前2020年秋人教版高中物理选修3-2第五章交变电流测试本试卷共100分，考试时间120分钟。

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＝.。

5.1 交变电流课时作业基础达标1．交变电流是( ).A．矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流B．按正弦规律变化的电流C．强度随时间做周期性变化的电流D．方向随时间做周期性变化的电流【解析】本题考查了交变电流的定义，只要方向随时间做周期性变化的电流就是交变电流，正弦式交变电流仅是其中之一，故D项正确．【答案】 D2．如图所示属交变电流的是( )【解析】大小和方向做周期性变化的电流，称为交变电流，在图象上表现为时间轴上下都存在图线，故选CD.【答案】CD3．关于矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦式电流，正确的说法是( )A．线圈每转动一周，感应电流方向改变一次B．线圈每转动一周，感应电动势方向改变一次C．线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，感应电动势方向改变一次D．线圈每转动一周，感应电流方向和感应电动势方向都改变两次【解析】感应电动势和感应电流的方向，每经过中性面时改变一次，每个周期内方向改变两次，故选D.【答案】 D4．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则( ) A．线圈平面与磁场方向垂直B．线圈中的感应电动势的方向将发生变化C．通过线圈的磁通量达到最大值D．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值【解析】线圈通过中性面这个特殊位置时，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故A、C正确，D错误；线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，故B正确．abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B ，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时( )．线圈中感应电流的方向为abcdanBl 2ωR．穿过线圈磁通量的变化率为0图示位置，线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变错误，此时由右手定则可知电流方向为adcba ，＝nBl 2ωR ，图示位置感应电流等于峰值，时间内，①②相吸时间内，①②相斥时刻两线圈间作用力为零时刻两线圈间吸引力最大如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线从上向下看逆时针方向)匀速转动，为正方向，则下图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的内，ab 一侧的线框在磁场中绕OO ′转动产生正弦交流电，电流方向由且越来越大.t 4～t2内，ab 一侧线框在磁场外，而dc dcba 且越来越小，以此类推，可知i －t 图象正确的为如右图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力【解析】如图所示，设ab＝l1，ad＝l2，O1a＝r1，O1d＝r2.线圈绕P1轴转动时，产生的感应电动势e1＝Bl1v＝Bl1l2ω.线圈绕P2轴转动时，产生的感应电动势e2＝Bl1r1ω＋Bl1r2ω＝Bl1l2ω，即e1＝e2，所以i1＝i2，故选项A对B错．由右手定则可知，线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，均是a→d→c→b方向，故选项C错，再根据安培力公式可知F安＝BIl1，即安培力相同，D错．【答案】 A4．一长直导线通以如图甲所示的交变电流，在导线下方有断开的线圈，如图乙所示，规定电流从左向右为正，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻是在( )A．t1时刻 B．t2时刻C．t3时刻 D．t4时刻【解析】欲使a相对b电势最高，即ab间电动势最大，t1、t3时刻电流i最大但电流的变化率最小，感应电动势为零，故选项A、C错误；t2时刻电流的变化率最大，线圈中磁通量变化率也最大，但此时穿过线圈的磁通量减小到零，由楞次定律可知此时刻b点电势高于a点，故选项B错误；当t4时刻，由楞次定律可知，ab中感应电动势a点高于b点，且电动势的圆形线圈共100匝，在磁感应强度′以n＝600 r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；时的电动势的瞬时值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为与线圈形状无关)，t.86.6 V.(2)86.6 V，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻Δt＝t.【答案】1×10－2 C。

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。

高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）第五章过关检测(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。

有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,选对得6分,漏选得4分,错选得0分,把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.如图甲所示,黑箱输入端A、B输入含有直流成分和交流成分的电流,为了使输出端a、b输出只有直流成分的电流,黑箱中可能有电容器、电感线圈或电阻,其中效果最好的是图乙中的()甲乙答案:C解析:电感通直流,阻交流;电容通交流,隔直流。

选项C中,交流成分被电容器短路。

没有去除的交流成分又被电感线圈阻碍,故去除交流成分的效果最好。

2.线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为e=10sin 20πt 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时,导线切割磁感线的有效速度最大D.t=0.4 s时,e达到峰值10V答案:AB解析:根据交流电动势的瞬时值表达式可判断为正弦式交变电流,当t=0时,e=0,所以此时磁通量的变化率为零,导线切割磁感线的有效速度为零,但此时穿过线圈的磁通量最大,线圈平面位于中性面,所以A、B正确,C错误;当t=0.4 s时,e=10sin 20πt V=10sin 8πV=0,所以D错误。

3.一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=0.01 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.该线圈相应产生的感应电动势的图象如图乙所示答案:B解析:由图甲可知t=0时刻穿过线圈的磁通量最大,线圈在中性面位置,A错误;t=0.01 s时,Φ=0,Φ的变化率最大,交流电动势最大,B正确;t=0.02 s时,Φ最大,交流电动势为零,C错误;由以上分析可知D错误。