交变电流单元测试

单元素养检测(三) 交变电流时间：90分钟满分：100分一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个试验，正确的说法是( )A．线圈每转动一周，指针左右摇摆两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变更率为零2.如图所示，一单匝矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置起先匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为( )A．0.5Bl1l2ωsin ωt B．0.5Bl1l2ωcos ωtC．Bl1l2ωsin ωt D．Bl1l2ωcos ωt3．交变电压的瞬时值为u＝U m sin 100πt(V)，当t＝1600s时，u＝5 2 V，则从电压表上看到的读数为( )A. 2 V B．5 2 VC．10 2 V D．10 V4．水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW.若以1 100 V送电，则线路损失为10 kW.若以3 300 V送电，则线路损失可降为( )A．3.3 kW B．1.1 kWC．30 kW D．11 kW5.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示．其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上．则电流互感器( )A ．是一种降压变压器B ．能测量直流电路的电流C ．原、副线圈电流的频率不同D ．副线圈的电流小于原线圈的电流 6.如图所示，志向变压器原、副线圈匝数之比为20:1，原线圈接正弦沟通电源，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32220 AB ．电源输出功率为1 200 WC ．电流表的示数为3220 AD ．原线圈端电压为11 V7．如图，志向变压器原线圈输入电压U ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器．V 1和V 2是志向沟通电压表，示数分别用U 1和U 2表示；A 1和A 2是志向沟通电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )A ．I 1和I 2表示电流的瞬时值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小8．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，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为R ，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4:1，降压变压器副线圈两端交变电压u ＝2202sin 100πt (V)，降压变压器的副线圈与阻值R 0＝11 Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为志向变压器，则下列说法不正确的是( )A ．通过R 0的电流的有效值是20 AB ．降压变压器T 2原、副线圈的电压之比为4:1C ．升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D ．升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9．单匝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更的关系图像如图所示．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 s 时刻，Φ的变更率最大C ．t ＝0.02 s 时刻，感应电动势达到最大D ．从t ＝0.01 s 时刻至t ＝0. 04 s 时刻线圈转过的角度是32π10．图甲为小型旋转电枢式沟通发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R ＝10 Ω连接，与电阻R 并联的沟通电压表为志向电压表，示数是10 V ．图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t 变更的图像．则( )A ．电阻R 上的热功率为10 WB ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零C ．R 两端的电压u 随时间t 变更的规律是u ＝14.1cos 100πt VD ．通过R 的电流i 随时间t 变更的规律是i ＝cos50πt A11．如图所示，在某沟通电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分别为n 1＝600，n2＝120，沟通电源电压U1＝220 V，原线圈中串联一个0.2 A的保险丝，为保证保险丝不被烧断，则( )A．负载功率不能超过44 WB．副线圈电流最大值不能超过1 AC．副线圈电流有效值不能超过1 AD．副线圈电流有效值不能超过0.2 A12．图甲为远距离输电示意图，变压器均为志向变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1:100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为肯定值电阻，R2为热敏电阻，当温度上升时其阻值变小，电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未发生火情时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的是( )A．降压变压器副线圈输出的沟通电频率为50 HzB．未发生火情时，远距离输电线路损耗功率为180 kWC．当R2所在处发生火情时，电压表V的示数变大D．当R2所在处发生火情时，输电线上的电流变大三、非选择题(本题共6小题，共60分)13．(6分)某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”试验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为12 V的低压________(选填“沟通电源”或“直流电源”)．先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，视察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，视察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)．上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采纳的试验方法是________________(选填“限制变量法”“转换法”或“类比法”)．14．(8分)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的试验中，操作步骤如下：①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；②闭合电源开关，用多用电表的沟通电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的沟通电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤．(1)以上操作的合理依次是________(填步骤前数字序号)；(2)如图所示，在试验中，两线圈的匝数n1＝1 600，n2＝400，当将n1作原线圈时，原线圈两端电压为16 V，副线圈两端电压为4 V；n1与n2对调后，原线圈两端电压为8 V时，副线圈两端电压为32 V，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是________．15．(7分)有一个沟通发电机产生的正弦式沟通电的电动势如图所示．(1)当t＝1200s时，求该沟通电动势的瞬时值；(2)当电动势的瞬时值为最大值的一半时，求发电机线圈平面与磁感线的夹角；(3)已知发电机线圈面积为16 cm2，共25匝，求匀强磁场的磁感应强度大小．16．(9分)如图所示，一半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面对里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和导线的电阻均不计，求：(1)从图示位置起转过14圈的时间内负载电阻R 上产生的热量；(2)从图示位置起转过14圈的时间内通过负载电阻R 的电荷量；(3)电流表的示数．17.(14分)如图所示是沟通发电机模型示意图，n ＝100匝的矩形闭合导线框ABCD 处于磁感应强度大小为B ＝210π T 的水平匀强磁场中，线框面积S ＝0.48 m 2.线框绕垂直于磁场的轴OO ′以角速度ω＝100π rad/s 匀速转动，并与志向升压变压器相连，升压变压器的原、副线圈匝数比为2:5，志向降压变压器副线圈接入一只“12 V 30 Ω”的灯泡，且灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计．(1)将图示时刻记为t ＝0，指出此刻线框中的电流方向，并写出该正弦式沟通电电动势的瞬时值表达式；(2)求降压变压器的原、副线圈匝数比； (3)求灯泡正常发光时，电流表的读数．18．(16分)如图甲所示，发电机的输出电压为220 V ，输出功率为44 kW ，每条输电线电阻为0.2 Ω，求用户得到的电压和电功率各是多少？假如如图乙所示，发电机先用变压比为1:10的升压变压器将电压上升，经同样的输电线且经变压比为10:1的降压变压器降压后再供应用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？单元素养检测(三) 交变电流1．解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变更的交变电流，线圈经过中性面时电流变更方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向变更两次，指针左右各摇摆一次，A项错误；线圈处于题图所示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为a→b，B项错误，C项正确；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈处于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的变更率最大，D项错误．答案：C2．解析：线圈从题图位置起先转动，感应电动势瞬时值表达式为e＝E m cos ωt，由题意，E m＝BSω＝Bl1l2ω，所以e＝Bl1l2ωcos ωt.答案：D3．解析：将t＝1600s及u＝5 2 V代入u＝U m sin 100πt(V)，可以求得最大值U m＝10 2V，有效值为10 V，电压表的读数为有效值，D正确．答案：D4．解析：由P ＝UI ，ΔP ＝I 2R 可得：ΔP ＝P 2U2R ，所以当输送电压增大为原来的3倍时，线路损失变为原来的19，即ΔP ＝1.1 kW.答案：B5．解析：变压器是利用电磁感应的原理来变更沟通电压的装置，不能变更交变电流的频率，B 、C 项均错误；依据变压器匝数与电压的关系U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈的电压U 2＝n 2n 1U 1，由于原线圈匝数少而副线圈的匝数多，即n 1<n 2，因此有U 2>U 1，电流互感器是一种升压变压器，A 项错误；依据变压器匝数与电流的关系I 1I 2＝n 2n 1可得副线圈的电流I 2＝n 1n 2I 1，由于n 1<n 2，因此有I 2<I 1，D 项正确．答案：D6．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：C 7．解析：电压表和分别测量变压器原、副线圈的输入、输出电压的有效值，电流表和分别测量原、副线圈电路中电流的有效值，A 、B 项错误；滑动变阻器滑片P 向下滑动时，接入电路的电阻变小，原副线圈输入、输出电压不变，由欧姆定律I ＝U R ＋R 0可知，副线圈电路中的电流变大，副线圈输出功率变大，由P 入＝P 出，得原线圈的输入功率变大，由P ＝IU 可知，原线圈电路中的电流变大，C 项正确，D 项错误．答案：C8．解析：降压变压器副线圈两端交变电压的有效值为220 V ，负载电阻为11 Ω，所以通过R 0的电流的有效值是20 A ，选项A 正确；降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4:1，所以降压变压器T 2的原、副线圈的电压之比为4:1，选项B 正确；升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压加上输电线上损失的电压，选项C 错误；升压变压器T 1的输出功率等于降压变压器T 2的输入功率加上输电线上损失的功率，选项D 正确．答案：C9．解析：由题图可知在0、0.02 s 、0.04 s 时刻线圈平面在中性面位置，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，故E ＝0，A 、C 错误；在0.01 s 、0.03 s 、0.05 s 时刻线圈平面与磁感线平行，Φ最小，圈两端的电压；最终将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤．(2)两线圈的匝数n 1＝1 600，n 2＝400，当将n 1作原线圈时，原线圈两端电压为16 V ，副线圈两端电压为4 V ；当n 1与n 2对调后，原线圈两端电压为8 V 时，副线圈两端电压为32 V ，由以上数据可得：U 1U 2＝n 1n 2.答案：(1)①③②④(4分) (2)U 1U 2＝n 1n 2(4分)15．解析：(1)由题图可以写出该交变电流电动势的瞬时值表达式为e ＝5sin2π0.02t (V)＝5sin 100πt (V)，(2分) 当t ＝1200 s 时，电动势的瞬时值为e ＝5sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫100π×1200 (V)＝5 V ．(1分) (2)当电动势的瞬时值为最大值的一半时，有2.5 V ＝5 sin θ(V)(θ为线圈平面与中性面的夹角)，所以θ＝30°，故线圈平面与磁感线之间的夹角为60°.(2分)(3)因为E m ＝nBSω，又ω＝100π rad/s，所以B ＝E mnSω＝0.4 T ．(2分) 答案：(1)5 V (2)60° (3)0.4 T16．解析：线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如答图所示的交变电动势．此交变电动势的最大值为E m ＝BSω＝B ·πr 22·2πn ＝π2Bnr 2(2分)(1)在线圈从题图所示位置转过14圈的时间内，电动势的有效值为E ＝E m2＝2π2Bnr22(1分)故电阻R 上产生的热量为Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 2R ·T 4＝π4B 2r 4n 8R (2分)(2)在线圈从题图所示位置转过14圈的时间内，电动势的平均值为E －＝ΔΦΔt ，故通过R 的电荷量为q ＝I －·Δt ＝E －R ·Δt ＝ΔΦR ＝πBr 22R(2分)(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E ′，由有效值的定义得⎝ ⎛⎭⎪⎫E m 22R ·T4×2＝E ′2RT ，解得E ′＝E m 2(1分) 故电流表的示数为I ＝E ′R ＝π2r 2nB 2R(1分) 答案：(1)π4B 2r 4n 8R (2)πBr 22R (3)π2r 2nB 2R17．解析：(1)利用右手定则推断得到，电流方向为DCBAD .(1分) 该正弦式沟通电电动势的瞬时值表达式为e ＝nBSωsin(ωt ＋φ0)(1分)代入相关数据得e ＝4802sin ⎝⎛⎭⎪⎫100πt ＋π2(V)(2分) (2)发电机的电动势有效值是480 V ，升压变压器的原、副线圈匝数比为2 5 由n 1n 2＝U 1U 2，得升压变压器副线圈的电压U 2＝1 200 V(2分)由于灯泡正常发光，则通过降压变压器电压降为12 V n 3n 4＝U 3U 4(1分) 线路电阻不计，则U 2＝U 3(1分)得n 3n 4＝1001.(2分) (3)灯泡正常发光时，P 灯＝4.8 W(1分)志向变压器输出功率等于输入功率，故P 出＝P 灯＝4.8 W(1分)P 出＝U 1I 1，解得电流表的读数I 1＝0.01 A ．(2分)答案：(1)电流方向为DCBAD e ＝4802sin ⎝⎛⎭⎪⎫100πt ＋π2 (V) (2)100 1 (3)0.01 A18．解析：采纳220 V 低压干脆供电时，回路总电流I ＝P 0U 1＝44×103220A ＝200 A(1分) 线路上的电压损失U 损＝I ×2R 线＝200×2×0.2 V ＝80 V(2分)线路上损失的功率P 损＝I 2×2R 线＝2002×0.4 W＝1.6×104 W ＝16 kW(2分) 则用户获得的电压U 用＝U 1－U 损＝140 V(1分)用户获得的功率P 用＝P 0－P 损＝2.8×104 W ＝28 kW(1分)若采纳题图乙所示高压供电，由升压变压器规律U 0U 1＝n 0n 1得U 1＝n 1U 0n 0＝2 200 V(2分) 升压后的输电电流I 1＝P 0U 1＝20 A(1分)则线路上的电压损失U 损＝I 1×2R 线＝20×2×0.2 V＝8 V(1分)。

交变电流单元测试注意事项：本试卷共四大题，满分100分，请将答案写在答题纸上！一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分．每小题只有—个选项符合题意。

不选、多选、错选均不得分。

将答案写在答题卡上）．1．图1是某一正弦交流电经过整流后的波形图（图中的实线部分），该电流有效值是（ ） A ．5 A B ．52 A C ．10 A D ．102A2．将副线圈匝数为30匝且输入电压为220V 、输出电压为6V 的变压器改绕成输出电压为24V 的变压器，原线圈的匝数不变，则副线圈应增加的匝数是（ ）A.150匝B. 90匝C. 120匝D.144匝3．远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比500 kV 高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是( )A.可节省输电线的材料B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度4．某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站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村寨附近的降压变压器，经降压变压器降压后再输送到各用户。

设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随着用电器总功率的增加将导致（ ） A.升压变压器初级线圈中的电流变小 B.升压变压器次级线圈两端的电压变小 C 降压变压器次级线圈两端的电压变大 D. .高压输电线路的电压损失变大5．如图所示，理想变压器的副线圈上接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联接在交流电源上.若四个灯泡完全相同，且都正常发光，则电源两端的电压U 1与灯泡两端的电压U 2之比为( )A ．1∶1B ．2∶1C ．3∶1D ．.4∶16．如图甲所示电路，电阻R 的阻值为50 ，若在ab 间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中错误．．的是（ ） A ．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度 为3.14rad/sB ．电流表示数为2AC ．交流电压的有效值为100VD ．如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍7．如图所示，平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上时灯泡恰好正常发光，则（ ）A ．把电介质插入电容器，灯泡变暗B ．使电容器两极板间距离增大，灯泡变亮C ．使电容器两极板正对面积减小，灯泡变暗D ．使交变电流的频率增大，灯泡变暗8．如图，有一理想变压器，原副线圈的匝数比为n ，原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机。

高考物理最新电磁学知识点之交变电流单元检测附答案一、选择题1．如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5 ：1，V 和R 1、R 2分别是电压表、定值电阻，且R 1＝5R 2．已知ab 两端电压u 按图乙所示正弦规律变化．下列说法正确的是A ．电压u 瞬时值的表达式2202sin10(V)u t π= B ．电压表示数为40VC ．R 1、R 2两端的电压之比为5 ：1D ．R 1、R 2消耗的功率之比为1 ：52．如图甲所示电路，已知电阻21R R R ==，和1R 并联的D 是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A 、B 之间加一个如图乙所示的交变电压（0AB U >时电压为正值）。

则R 2两端电压的有效值为（ ）A ．510VB ．10 VC ．55VD ．102V3．图甲是某燃气炉点火装置的原理图转换器能将电压恒为3V 的直流电压转换转为如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。

当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 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3VB ．电压表的示数等于10VC ．实现点火的条件之一是121500n n < D ．实现点火的条件是钢针和金属板紧密接触4．如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为B ，线圈ABCD 从图示位置（中性面）开始计时，绕垂直于磁场方向的轴OO ′逆时针匀速转动。

已知转动角速度为ω，线圈ABCD 的面积为S ，匝数为N ，内阻为r ，外电路总电阻为R （包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻），规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD 为正方向，下列说法正确的是（ ）A ．线圈产生感应电动势的瞬时值为02sin e NB S t ωω= B ．电路中产生的电流有效值为022()NB S I R r ω=+C ．外电路的电压峰值为02m NB S RU R rω=+D ．1秒内线圈中电流方向改变2ωπ次 5．如图所示，一理想变压器，左右两边接有额定电压均为U 的4盏完全相同的灯泡（额定功率为P ）左端接在一电压恒为U o 的交流电源两端。

高二物理交变电流单元测试交变电流是物理学中重要的概念之一，它在电路中扮演着重要的角色。

为了能够更好地了解和掌握交变电流的相关知识，高二物理的学生进行了一次交变电流单元测试。

本次测试旨在考察学生对交变电流的基本概念、特性以及相关电路的理解能力。

测试内容涵盖了交流电的产生、传输和应用等方面的知识点。

以下是本次测试的题目及解析：题目一：什么是交变电流？解析：交变电流指的是电流在单位时间内方向和大小都不断变化的电流。

与交流电流相关的一个重要概念是频率，即交流电流的变化的速率。

交变电流的产生是通过交流电源实现的，例如交流发电机。

题目二：交变电流的特点有哪些？解析：交变电流的特点包括：方向和大小都不断变化，频率固定，通常为50Hz或60Hz；交变电流可以通过变压器进行升压或降压；交变电流经过变压器后可以传输到长距离的地方，方便供电；交变电流可以通过电容器和电感器等元件进行调节和控制。

题目三：什么是交流电路？简述交流电路的主要组成部分。

解析：交流电路是指由交变电源、电阻、电容器和电感器等元件组成的电路。

交流电路中的每个元件都承担着不同的作用。

交流电源提供交变电流；电阻用于阻碍电流，限制电路中电流的流动；电容器用于储存电荷，调节电路中的电流和电压；电感器用于储存磁场能量，同样可以调节电路中的电流和电压。

题目四：交流电路中的电阻、电容器和电感器在电流通过时有何不同？解析：电阻通过交流电流时，电流的大小和电压的大小是成正比的，电流和电压的波形相同。

电容器通过交流电流时，电流的大小和电压的大小不一定成正比，电流和电压的波形可能不同。

电感器通过交流电流时，电流的大小和电压的大小也不一定成正比，电流和电压的波形可能不同。

题目五：交流电路中的变压器有什么作用？简述变压器的工作原理。

解析：变压器在交流电路中起到升压或降压的作用。

变压器的工作原理是基于电磁感应原理，通过一对密绕的线圈（即原线圈和副线圈）之间的互感作用，将输入电压进行升压或降压。