2021年高中物理选修二第三章《交变电流》阶段练习(答案解析)(1)

一、选择题

1．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是（ ）

A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的

B．电动势表达式为e＝62sin100πt（V）

C．电流方向每秒改变50次

D．理想电压表示数为7.6 V

2．如图所示，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，开关S断开。当开关S接通时，以下说法中不正确的是（ ）

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上的电压增大

C．通过灯泡L1的电流减小

D．原线圈中的电流增大

3．图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。则下列说法正确的是（ ）

A．开关闭合后，电压表示数为5V

B．转换器产生的交流电在1s时间内电流变化5次

C．若原、副线圈匝数比至少满足1:1000才能使钢针放电

D．若原、副线圈匝数比为1:2000，在一个周期内钢针放电时间为0.1s

4．一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的（ ）

A．磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大

B．磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大

C．磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最大

D．磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最大

5．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，若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿abcda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．

6．如图甲所示电路中，L1、L2、L3为三只“6V 3W”的灯泡，变压器为理想变压器。各电表均为理想电表。当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）

A．变压器原副线圈的匝数比为1∶2

B．副线圈两端输出的交流电频率为100Hz C．电流表的示数为0.5A

D．电压表的示数为12V

7．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，流入用户端的电流是I2。则（ ）

A．用户端的电压为211IUI

B．输电线上的电压降为U-U1

C．理想变压器的输入功率为I1r

D．输电线路上损失的电功率为I1U

8．—理想变压器原.副线圈匝数之比n1：n2=22：1，原线圈与正弦交流电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10Ω的电阻和一个与电阻并联的理想交流电压表，则（ ）

A．流过电阻的电流是2A

B．变压器的输入功率是10W

C．经过1分钟电阻放出的热量是60J

D．交流电压表的示数是102V

9．如图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内阻为1.0Ω，外接灯泡的电阻为9.0Ω，则（ ）

A．电压表V的示数为6V

B．在t=0.01s时刻，穿过线圈的磁通量为零

C．若线圈转速改为25r/s，则电动势有效值为6V

D．若线圈转速改为25r/s，则通过灯泡的电流为0.3A 10．一交流电流的图象如图所示，由图可知，下列错误的说法是（ ）

A．用电流表测该电流其示数为10A

B．该交流电流的频率为100Hz

C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000W

D．该交流电流瞬时值表达式为i=10sin628t(A)

11．高中物理中有很多实验需要两个同学配合完成，下列关于图中实验说法正确的是（ ）

A．如图(1)所示描绘物体的振动曲线，物体的振动周期与甲有关

B．如图(2)所示测定人的反应时间，一开始乙是捏住直尺静止释放

C．如图(3)所示自制打点计时器，打点的频率与甲拖动纸带的速度有关

D．如图(4)所示用多用电表欧姆档测量变压器线圈电阻，因为互感乙同学瞬间有电击的感觉

12．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）

A．4T时刻线框平面与中性面垂直 B．线框的感应电动势的有效值为m2T

C．线框的感应电动势有效值为mT D．从t=0到t=4T过程中线框的平均感应电动势为mT

13．如图所示，A、B、C为三个相同的灯泡，a、b、c为与之串联的三个元件，E1为直流电源，E2为交流电源。当开关S接“1”时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮；当开关S接“2”时，A灯仍正常发光，B灯变暗，C灯发光。由此可以判断a、b、c元件可能分别为（ ）

A．电容、电感、电阻

B．电感、电阻、电容

C．电阻、电感、电容

D．电阻、电容、电感

14．如图为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦交变电源, 定值分别为12RR、，且12RR,理想变压器的原、副线圈匝数比为k且1k,电流表、电压表均为理想表，其示数分別用I和U表示。当问下调节电滑动变阻器R3的滑动端P时，电流表、电压表示数变化分别用ΔI和ΔU表示。则以下说法错误的是（ ）

A．12RUIk B．2URI

C．电源的输出功率一定减小 D．电压表示数一定增加

15．如图所示，理想变压器原线圈接一正弦交变电源，其电压的有效值恒定不变，两个副线圈的匝数分别为n1和n2，所接电阻分别为R1和R2，且R2＝4R1。不计电流表内阻，当只闭合S1时，电流表示数为1 A，S1、S2都闭合时，电流表示数为2 A，则n1∶n2等于( )

A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4

二、填空题 16．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像，如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则

（1）电压表V的示数为_________；

（2）电路中的电流方向每秒钟改变_________次。

17．某发电站，发电机的输出功率为5×105kW，采用500 kV的高压输电，输电线上的总电阻为20Ω，则输电线上的电流为___________A，输电线上损失的电压为___________V，输电线上损失的电功率为___________kW。

18．两个电流随时间的变化关系如图甲、乙所示，把它们通入相同的电阻中，则甲、乙两图的电流有效值之比I甲:I乙=_______。

19．如图所示，一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO'在匀强磁场中转动，转速为n=120转/分，若已知边长l=20 cm，匝数N=20，磁感应强度B=0.2 T，线圈电阻为r=2Ω，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连。M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R=8Ω相连。在线圈转动过程中，则从图示位置开始计时的电动势的最大值Em=___________；从图所示位置转过90°过程中的平均电流I=___________；电阻R的热功率P=___________。（保留2位有效数字）

20．如图所示,理想变压器的原线圈接在2202100Vusint（）的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻；原、副线圈匝数之比为2：1；电流表、电压表均为理想电表,原线圈中电流表的读数为_______,原线圈中的输入功率为_________,副线圈中电压表的读数为___________,副线圈中输出交流电的周期为_________。

21．理想变压器有两组副线圈，原线圈匝数1880n匝，接到220V的交流电源上，现要使副线圈2n输出电压25VU，则2n__________匝，要使3n输出电压3250VU，则应使3n________匝，当副线圈2n、3n接上负载后的电流强度分别为22AI、30.4AI，则原线圈中的电流强度为1I_______A。

22．如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为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，电流表电阻不计。

(1)在线圈由图示位置转过180°的过程中，磁通量的变化量ΔΦ＝_____，电阻R上产生的焦耳热Q＝_________；

(2)图示时刻电流表的读数为_____________；

(3)从图示位置开始计时，写出线圈产生的瞬时电动势表达式e＝_____________。

23．下图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,发电机输出功率为100kW,输出电压是250V,用户需要的电压是220V.输电线电阻为10,若已知输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%,则在输电线路中设置的升压变压器原副线圈的匝数比为_________，降压变压器原副线圈的匝数比为_________，远距离输电线路中损失的电压为___________，用户得到的电功率为___________．

24．某交变电压与时间的关系如右图所示，则此交变电压的有效值是_______V．

25．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＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻，若U0＝2202V，ω＝100π Hz，则副线圈中电压表的读数为 ，原线圈中电流表的读数为 。

26．某发电站的输出功率为 104 kW，输出电压为 4 kV，通过理想变压器升压后向125 km 远处用户供电．已知输电线的电阻率为 ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是______，如果用户用电器的额定电压为 220 V，所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是______.

三、解答题

27．有—台发电机通过升压和降压变压器给用户供电，已知发电机的输出功率是l0kW，端电压为400V，升压变压器原、副线圈的匝数比为12:1:5nn，两变压器之间输电导线的总电阻4ΩR，降压变压器输出电压4220VU.求：

(1)升压变压器的输出电压；

(2)输电线的损失功率多大；

(3)降压变压器的原、副线圈的匝数比34:nn.

28．如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，线圈面积S=0.10m2，线圈电阻为1Ω。在外力作用下矩形线圈在B=0.10T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 =9Ω的电阻构成闭合回路。求：

(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；

(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90º角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；

(3)写出电阻R两端电压瞬时值的表示式（当线圈平面与磁场垂直时开始计时）；

(4)线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热（π2=10）。

29．发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户。若发电机的输出