人教版选修3-2 第五章 交变电流 单元测试
最新人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流单元测试本过关检测》
本章过关检测(时间90分钟,满分100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40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4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.图中矩形线圈abcd 在匀强磁场中以ad 边为轴匀速转动,产生的电动势瞬时值为e = 5sin20t V ,则以下判断正确的是( )A.此交流电的频率为10/πHzB.当线圈平面与中性面重合时,线圈中的感应电动势为5 VC.当线圈平面与中性面垂直时,线圈中的感应电流为0D.线圈转动一周,感应电流的方向改变一次2.交流发电机正常工作时产生的电动势 e = E m sinωt ,若线圈匝数减为原来的一半,而转速增为原来的2倍,其他条件不变,则产生的电动势的表达式为( ) A.e =E m sinωt B.e =2E m sinωt C.e =2E m sin2ωt D.e =E m sin2ωt 3.理想变压器正常工作时,原线圈一侧与副线圈一侧相同的物理量是( )A.频率B.电压C.电流D.电功率4.理想变压器正常工作时,若增加接在副线圈两端的负载,则( )A.副线圈中电流增大B.副线圈输出的电功率增大C.原线圈中电流增大D.原线圈输入的电功率增大 5.一交变电流的图象如图所示,由图可知( )A.用电流表测该电流示数为10 AB.该交变电流的频率为100 HzC.该交变电流通过10 Ω的电阻时,电阻消耗的电功率为1 000 WD.该交变电流瞬时值表达式为tA i 628sin 210 6.如图所示的电路,G 为一交流发电机,C 为平行板电容器.为使安培表示数增加,可行的办法是( )A.使发电机的转速增加B.使发电机的转速减少C.在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D.使电容器两极板间距离增大7.发电厂发电机的输出电压为U 1,发电厂至学校的输电导线总电阻为R ,通过导线的电流为I ,学校得到的电压为U 2.则输电线上损耗的功率可表示为( )A.RU 21B.R U U 221)(C.IU 1D.I(U 1-U 2)8.如图所示的电路图中,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,则副线圈( )A.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14Ω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9.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 12∶n 22C.n 2∶n 1D.n 22∶n 1210.如图所示,理想变压器初、次级线圈分别接有完全相同的灯泡A 、B ,且初、次级线圈的匝数之比N 1∶N 2=2∶1,交流电源电压为U ,则灯B 两端的电压为( )A.U/2B.2UC.U/5D.2U/5 二、填空题(共10分)11.为了测定和描绘“220 V 40 W”白炽电灯灯丝的伏安特性曲线,可以利用调压变压器供电.调压变压器是一种自耦变压器,它只有一组线圈L,绕在闭合的环形铁心上,输入端接在220 V 交流电源的火线与零线间,输出端有一个滑动触头P ,移动它的位置,就可以使输出电压在0~250 V 之间连续变化,图中画出的是调压变压器的电路图符号.实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验器材.(1)在图中完成实验电路图.(2)说明按你的实验电路图进行测量,如果电表内阻的影响不能忽略,在电压较高段与电压较低段相比较,__________段的误差更大,因为_____________。
人教版高中物理选修3-2第五章 交变电流单元练习题(含详细答案)
第五章交变电流一、单选题1.如图甲所示, Ⅰ、Ⅱ两个并排放置的共轴线圈,Ⅰ中通有如图乙所示的交变电流,则下列判断错误的是()A.在t1到t2时间内,Ⅰ、Ⅱ相吸B.在t2到t3时间内,Ⅰ、Ⅱ相斥C.t1时刻两线圈间作用力为零D.t2时刻两线圈间吸引力最大2.如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用电阻为3 Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的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220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器).对整个送电过程,下列说法正确的是()A.输电线上的损失功率为300 WB.升压变压器的匝数比为1∶100C.输电线上的电流为100 AD.降压变压器的输入电压为4 700 V3.如图所示,把电阻R、电感线圈L、电容器C并联接到一交流电源上,三个灯泡的亮度相同,若保持电源电压大小不变,而将频率增大,则关于三个灯的亮度变化说法正确的是()A. A灯亮度不变,B灯变暗,C灯变亮B. A灯亮度不变,B灯变亮,C灯变暗C. A灯变暗,B灯亮度不变,C灯变亮D. A灯变亮,B灯变暗,C灯亮度不变4.如图所示,好多同学家里都有调光电灯、调速电风扇,是用可控硅电子元件来实现的,为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每个二分之一周期内,前周期被截去,调节台灯上旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯上的电压,那么现在电灯上的电压为()A.B. 2U mC.D.U m5.关于线圈在匀强磁场中转动产生的正弦交变电流,下列说法正确的是()A.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变B.线圈转动一周,感应电流的方向一定改变一次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改变一次D.线圈转动一周, 感应电流和感应电动势方向一定都改变一次6.如图所示,甲、乙两个交流电路中,电源的输出电压、输出电流均相等.若理想变压器原、副线圈的匝数为n1、n2,则负载电阻R1与R2的比值为()A.n1∶n2B.n2∶n1C.n∶nD.n∶n7.一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示.由图可知()A.该交流电的电流瞬时值的表达式为i=2sin (100πt)AB.该交流电的频率是50 HzC.该交流电的电流有效值为2AD.若该交流电流通过R=10 Ω的电阻,则电阻消耗的功率是20 W8.对于如图所示的电流I随时间t作周期性变化的图象,下列说法中正确的是()A.电流大小变化,方向不变,是直流电B.电流大小、方向都变化,是交流电C.电流最大值为0.2 A,周期为0.01 sD.电流大小变化,方向不变,不是直流电,是交流电9.在如图甲所示电路的MN间加如图乙所示正弦交流电,负载电阻为200 Ω,若不考虑电表内阻对电路的影响,则交流电压表和交流电流表的读数分别为()A. 311 V,1.10 AB. 220 V,1.10 AC. 220 V,3.11 AD. 311 V,3.11 A10.如图所示,一单匝矩形线圈ab边的长为l1,ad边的长为l2,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动.从线圈处于图示位置开始计时(t=0),则在t=t0时线圈中的感应电动势为()A.Bl1l2ωsinωt0B.Bl1l2ωcosωt0C.Bl1l2ωsinωt0D.Bl1l2ωcosωt0二、多选题11.(多选)从某一装置输出的交流常常即有高频成分,又有低频成分.如果只需要把低频成分输送到下一级装置,可采用的电路是图中的()A.B.C.D.12.(多选)如图所示,边长为L=0.2 m的正方形线圈abcd,其匝数为n=10,总电阻为r=2 Ω,外电路的最阻为R=8 Ω,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=1 T.若线圈从图示位置开始,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.在t=时刻,磁场穿过线圈的磁通量为零,但此时磁通量随时间变化最快B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e=0.8sin 2t VC.从t=0时刻到t=时刻,电阻R上产生的热量为Q=3.2π×10-4JD.从t=0时刻到t=时刻,通过R的电荷量q=0.02 C13.(多选)如图所示,平行板电容器与灯泡串联,接在交流电源上,灯泡正常发光,则()A.把电介质插入电容器,灯泡一定变亮B.把电容器两极板间距离增大,灯泡一定变亮C.把电容器两极板间距离减小,灯泡一定变亮D.使交流电频率增大,灯泡变暗三、实验题14.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15.发电机的端电压为220 V,输出功率44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户.(1)画出全过程的线路示意图;(2)求用户得到的电压和功率;(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的电压和功率.16.某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示.在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π,磁场均沿半径方向,匝数为N的矩形线圈.abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l.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,方向始终与两条边的运动方向垂直,线圈的总电阻为r,外接电阻为R.求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小E m;(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.17.一台发电机的功率是44 kW,用电阻为0.2 Ω的导线输送到用户,(1)若用220 V的电压输电,输电线上的电流多大?输电线发热损失的功率是多少?(2)若用22 kV的电压输电,输电线上电流多大?输电线发热损失的功率又是多少?五、填空题18.如图所示,一交流发电机线圈共50匝,ab=0.1 m,bd=0.2 m,总电阻为10 Ω,在B=0.5 T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以100 r/s的转速匀速转动,外电路中接有R为40 Ω的电阻,当线圈转过周期时,电流表的读数为________;电压表读数为________;这段时间内通过外电阻R的电荷量为________.19.正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的.线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示,则此感应电动势的有效值为________V.20.下图是交流发电机的示意图.为了清楚,老师只画出了一匝线圈(实际共有N匝).线圈AB边(长l1)连在金属环K上,CD边(长也为l1)连在滑环L上;导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接.假定线圈沿逆时针方向以角速度ω0匀速转动,如图甲至丁.(左边为N极,右边为S极;外面是K环,里面是L环)那么:(1)线圈转到上述图示的________位置时,线圈中电流最大;(2)线圈由丙转到丁的过程中,AB边中电流的方向____________;(3)当AD边和BC边长均为l2,磁场可视为磁感应强度B的匀强磁场,整个电路总电阻设为R,以丙图位置计时t=0,则线圈中电流随时间变化的规律为i=____________.21.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,线框中感应电流的有效值I=________.线框从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q=________.22.如图为一用理想变压器供电的电路示意图,其中交流电源的内阻忽略不计,L1为与原线圈串联的灯泡,灯泡L2、L3为副线圈的负载,开始时开关S断开,现在闭合开关S,不考虑温度变化对灯丝电阻的影响,则L1________,L2________(填“变亮”“变暗”或“亮度不变”)答案解析1.【答案】D【解析】t1到t2时间内,Ⅰ中电流减小,Ⅰ中的磁场穿过Ⅱ的磁通量逐渐减少,因此Ⅱ产生与Ⅰ同向的磁场,故Ⅰ、Ⅱ相吸,所以选项A正确,同理选项B正确;t1时刻Ⅰ中电流最大,但变化率为零,Ⅱ中无感应电流,故两线圈的作用力为零,C正确;t2时刻Ⅰ中电流为零,但此时电流的变化率最大,Ⅱ中的感应电流最大,但相互作用力为零,D错误.故选D.2.【答案】A【解析】输电线上的损失功率为0.6%×50 kW=300 W,选项A正确.由I2R=300 W可得输电线上电流I=10 A,升压变压器副线圈电压为5 000 V,升压变压器的匝数比为1∶10,选项B、C错误.输电线损失电压为IR=30 V,降压变压器的输入电压为4 970 V,选项D错误.3.【答案】A【解析】4.【答案】A【解析】此图象所示电压与正弦半波电压等效,由2·=T,得:U=.5.【答案】C【解析】当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时,线圈平面每经过中性面一次,感应电流与感应电动势方向均改变一次,转动一周,感应电流方向改变两次.故选C.6.【答案】C【解析】设电源的电压为U1,则R1消耗的功率P1=,根据电压与匝数成正比得U2=U1,则R2消耗的功率P2=,因为P1=P2,所以=,故选C.7.【答案】D【解析】由图象可知,交流电的最大值为 2 A,电流的周期为0.04 s,交流电的角速度ω==rad/s=50π rad/s,所以交流电的电流瞬时值的表达式为i=2sin (50πt)(A),所以A错误;交流电的频率为f==Hz=25 Hz,所以B错误;交流电的电流有效值为A=A,所以C错误;交流电的电流有效值为A,所以电阻消耗的功率P=I2R=()2×10 W=20 W,所以D正确.8.【答案】A【解析】由图象可知:电流的大小变化,方向始终不发生变化,所以是直流电,电流最大值为0.2 A,周期为0.02 s,A正确,B、C、D错误.9.【答案】B【解析】交流电源电压的有效值U=V≈220 V;由欧姆定律可知,电路中电流I==A=1.1A.10.【答案】D【解析】因为开始时刻线圈平面与磁感线平行,即从垂直中性面开始运动,所以开始时刻中感应电动势最大,且E m=Bl1l2ω,感应电动势的表达式应为余弦形式,因此在t=t0时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2ωcosωt0,选项D正确.11.【答案】AD【解析】由于只需将低频成分输送到下一级装置,可将高频成分分流,但低频成分不能通过,即需要高频旁路电容器,选项A正确.也可以直接阻碍高频成分通过,即阻高频、通低频,可以采用高频扼流圈,选项D正确.12.【答案】AD【解析】线圈在磁场中转动,E m=nBSω=0.4 V,B项错;当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快,A 正确;QR=I2Rt=[]2Rt=1.6 π×10-3J,C错;q=n=0.02 C,D正确.13.【答案】AC【解析】在电容器中插入电介质或把电容器两极板间距离减小,电容C增大,容抗减小,电流增大,灯泡变亮;当频率增大时,容抗减小,灯泡也变亮;把电容器两板间的距离增大,将使电容器C减小,容抗增加,灯泡将变暗.14.【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.15.【答案】(1)(2)219.6 V 4.392×104W(3)180 V 3.6×104W【解析】(1)示意图如下图所示.(2)由图可知,升压变压器次级的输出电压U2=U1=2 200 V.据理想变压器P入=P出,则升压变压器次级的输出电流I2==A=20 A,输电线上的功率损失和电压损失分别为P损=I R线=202×0.2 W=80 W.U损=ΔU=IR线=20×0.2 V=4 V.所以降压变压器初级上的输入电压和电流为U3=U2-U损=2 200 V-4 V=2 196 V,I3=I2=20 A.降压变压器次级的输出电压和电流为U4=U3=×2 196 V=219.6 V,I4=I3=10×20 A=200 A.用户得到的功率为P4=U4·I4=219.6×200 W=4.392×104W.(3)若直接用220 V低压供电,电路如图所示,则输电电流I==A=200 A.输电线路上的电压损失ΔU=IR线=200×0.2 V=40 V.所以用户得到的电压U2=U1-ΔU=220 V-40 V=180 V,用户得到的功率为P=U2I=180×200 W=3.6×104W.16.【答案】(1)2NBl2ω(2)(3)【解析】(1)bc,ad边的运动速度v=ω,感应电动势E m=4NBlv,解得E m=2NBl2ω.(2)电流I m=,安培力F=2NBI m l,解得F=.(3)一个周期内,通电时间t=T,R上消耗的电能W=I Rt,且W=I2RT解得I=.17.【答案】(1)200 A 8×103W(2)2 A0.8 W【解析】(1)P=UI,44×103W=220×I,I=200 AP损=I2R P损=8×103W(2)P=U′I′44×103W=22 000×I′I′=2 A P′损=I′2RP′损=0.8 W18.【答案】40ππ0.01【解析】根据公式E m=NBSω可得过程中产生的最大电动势为:E m=NBSω=50×0.5×0.1×0.2×100×2π=100π,路程电压为:U=·=40π V,即电压表的示数为40π V,电流表的示数为:I==π,q=It=N t=N=0.01 C.19.【答案】220【解析】由有效值的定义式得:××2=T,得:U=220 V.20.【答案】(1)乙和丁(2)A→B(3) ±sinω0t【解析】(1)当磁通量为零时电流最大(2)由楞次定律可判断电流方向为逆时针方向(3)峰值为NBSω,瞬时值为i=I m sinω0t=sinω0t21.【答案】【解析】电动势最大值E m=BSω.有效值E==BSω.由闭合电路欧姆定律可得I==,电荷量q=I·Δt=·Δt==.22.【答案】变亮变暗【解析】常规分析方法:(1)假定变压器副线圈的输出电压不变,闭合开关S造成副线圈的负载电阻减小,使副线圈中的电流增大,从而造成原线圈中的电流增大,进而增大了灯泡L1的分压,因电源电压恒定,导致原线圈两端的电压减小,致使副线圈的输出电压减小,这个结果与前面讨论副线圈中的电流变化情况时假定副线圈的输出电压不变矛盾;(2)若认定副线圈的输出电压减小,闭合开关S后,副线圈的负载电阻减小,这样分析副线圈中的电流变化就很困难……问题很难说清楚.等效电阻法上述定性讨论的失败提示我们要从定量的角度处理,因这里的三个灯泡不在一个闭合电路中,需要把变压器和灯泡L2、L3进行等效处理,设变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2,副线圈的负载电阻为R,根据前面推导出的公式,变压器及其副线圈的负载可等效为R′=R.这样这个问题的电路图就等效为下图,当闭合开关S后,副线圈的负载电阻R减小,电路图中的等效电阻R′也因此减小,电路中的电流I增大,即原线圈中的电流I1增大,灯泡L1的亮度(P L1=I R L)一定增大,即L1变亮;根据串联分压规律可知原线圈两端的电压U1一定减小,所以L2的亮度(P L2=)一定减小,即L2变暗.。
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》检测题(包含答案)
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》检测题(包含答案)1 / 9《交变电流》检测题一、单选题1.矩形线框与理想电流表、理想变压器、灯泡连接电路如图甲所示.灯泡标有“36 V 40 W ”的字样且阻值可以视作不变,变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1,线框产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示.则下列说法正确的是( )A .图乙电动势的瞬时值表达式为e =36 sin (πt)VB .变压器副线圈中的电流方向每秒改变50次C .灯泡L 恰好正常发光D .理想变压器输入功率为20 W2.如图甲所示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如图乙所示.发电机线圈内阻为1Ω,外接灯泡的电阻为9Ω恒定不变,则下列说法中正确的为( )A .电压表的示数为6 VB .发电机的输出功率为4 WC .在1.0×10-2 s 时刻,穿过线圈的磁通量最大D .在1.0×10-2 s 时刻,穿过线圈的磁通量变化率最大3.在如图所示的铁芯上绕有4个线圈,匝数之比为n 1∶n 2∶n 3∶n 4=1∶1∶2∶1,今在线圈1两端接正弦交流电源,下列判断正确的是()A.U1=U2=12U3=U4 B.U1=U2=12U3,U4=0C.U1=U2+U3+U4 D.以上均不对4.从发电站输出的功率为220 kW,输电线的总电阻为0.05 Ω,用110 V和11 kV 两种电压输电。
两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( )A.100∶1B.1∶100C.1∶10D.10∶15.如图甲所示,一理想变压器给一个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所示的交变电压时,额定功率10 W的小灯泡恰好正常发光,已知灯泡的电阻为40 Ω,图中电压表为理想电表,下列说法正确的是( )A.电压表的示数为220 VB.变压器原、副线圈的匝数比为11∶1C.变压器的输入功率为110 WD.副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=sin πt(V)6.如图甲所示,为理想变压器原线圈的中心抽头,电流表为理想交流电表,在原线圈两端加上如图乙所示的交变电压,则下列说法正确的是人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》检测题(包含答案)3 / 9A.原线圈输入电压瞬时值的表达式为50()t V μπ=B .仅将滑动变阻器的滑片向上移,灯泡L 将变暗C .仅将单刀双掷开关由a 扳到b ,电流表的示数变大D .仅将单刀双掷开关由a 扳到b ,变压器的输入功率变小7.一理想变压器的原副线圈的匝数比为 4:1,在副线圈的回路中接有伏特表和阻值 R =1Ω 的定值电阻,如图(a)所示.原线圈一侧接在如图(b)所示的交流电上,交流电的前半个周期为正 弦交流电后半个周期为恒定电流.伏特表的示数为AB .2VC .4VD .8V8.如图所示,甲、乙是规格相同的灯泡,接线柱a 、b 接电压为U 的直流电源时,无论电源的正极与哪一个接线柱相连,甲灯均能正常发光,乙灯完全不亮.当a 、b 接电压有效值为U 的交流电源时,甲灯发出微弱的光,乙灯能正常发光,则下列判断正确的是( )A .x 是电容器, y 是电感线圈B .x 是电感线圈, y 是电容器C .x 是二极管, y 是电容器D .x 是电感线圈, y 是二极管9.手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时,其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。
2020年春人教版高二物理选修3-2单元检测卷:第五章 交变电流
第五章交变电流一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.关于电感对交变电流的影响,下列说法正确的是()A.电感不能通直流电流,只能通交变电流B.电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C.同一电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小D.同一电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小2.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比是10∶1,原线圈输入交变电压u=141.4sin 50πt(V),O是副线圈上、下匝数比为1∶4处抽出的线头,R1=2 Ω,R2=8 Ω,则()A.开关S断开时,电流表的示数为0.14 AB.开关S闭合时,电流表的示数为0.1 AC.开关S断开时,两电阻总的电功率为20 WD.开关S闭合时,两电阻总的电功率为20 W3.如图所示的电路中,正弦交流电源电压的有效值为220 V,则关于交流电压表的示数,以下说法中正确的是()A.等于220 VB.大于220 VC.小于220 VD.等于零4.如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11 000sin 100πt V的交变电压,副线圈通过电阻r=6 Ω的导线对“220 V880 W”的电器R L供电,该电器正常工作,由此可知()A.原、副线圈的匝数比为50∶1B.交变电压的频率为100 HzC.副线圈中电流的有效值为4 AD.变压器的输入功率为880 W5.下列说法中正确的是()A.电感器对交流有阻碍作用是因为电感器有电阻B.电容器对交流有阻碍作用是因为电容器有电阻C.电感器、电容器和电阻一样,电流通过它们做功时都是电能转化为内能D.在交变电流中,电阻、感抗、容抗可以同时存在6.如图所示,属于交流电的是()A.B.C.D.7.如图所示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是()A.电压表V1示数增大B.电压表V2、V3示数均增大C.该变压器起升压作用D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动8.图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n4<n2=n3,四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,A1、A2为相同的理想交流电流表,L1、L2为相同的小灯泡,灯丝电阻R L>2R,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A,B端接入低压交流电源时()A.A1、A2两表的示数相同B.L1、L2两灯泡的亮度相同C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率D.R2两端的电压小于R4两端的电压9.如图所示,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A、A1、A2、A3为理想交流电流表,R为三个完全相同的电阻,L为电感,C为电容,当输入端接通电源后,电流表A读数为I.下列判断正确的是()A.副线圈两端的电压为nUB.通过副线圈的最大电流IC.电流表A1的读数I1大于电流表A2的读数I2D.电流表A3的读数I3=010.在如图甲所示电路的MN间加如图乙所示正弦交流电,负载电阻为200 Ω,若不考虑电表内阻对电路的影响,则交流电压表和交流电流表的读数分别为()A.311 V,1.10 AB.220 V,1.10 AC.220 V,3.11 AD.311 V,3.11 A11.如图所示是某种型号的电热毯的电路图,电热毯接在交变电源上,通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示.此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为()A.110 VB.156 VC.220 VD.311 V12.某研究小组的同学利用铜芯电缆线和灵敏电流计做摇绳发电的探究实验.如图所示,他们将电缆线和灵敏电流计连成闭合回路,在操场上由两位同学手摇导线,其他同学观察灵敏电流计的指针变化.在下列说法中,你认为正确的研究结果应符合()A.摇动绳子时,流过灵敏电流计的电流是大小变化的直流电B.摇动绳子时,灵敏电流计中电流的大小与两同学的站立方位无关C.仅增加绳子的长度,灵敏电流计中的电流的最大值增大D.仅增加摇绳的频率,灵敏电流计中的电流的最大值不变13.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e=10sin (20πt) V,则下列说法正确的是()A.t=0时,线圈位于中性面B.t=0时,穿过线圈的磁通量为零C.t=0时,线圈切割磁感线的有效速度最大D.t=0.4 s时,电动势第一次出现最大值14.旋转电枢式发电机产生的感应电动势为e=εm sinωt伏.如果将电枢的匝数增加1倍,转速增加1倍,其他条件不变,感应电动势为()A.e=2εm sin 2ωt伏B.e=2εm sin 4ωt伏C.e=4εm sin 2ωt伏D.e=4εm sin 4ωt伏15.一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动,产生的交变电动势为e=10sin 20πt V,当该线圈与一阻值为8 Ω的电阻组成闭合回路时,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,穿过线圈的磁通量为0C.电阻的热功率为16 WD.用电压表测路端电压时读数为11.3 V16.矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电,电动势瞬时值表达式为e=220sin 100πt(V),下列说法正确的是()A.t=0时刻穿过线框的磁通量为最大B.电动势的有效值220VC.交流电的周期为0.01 sD.若转速增大1倍,其它条件不变,则电动势瞬时值表达式为e=440sin 100πt(V)17.如图所示,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,下列说法正确的是()A.从图示时刻起,线框产生的瞬时电动势为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=18.有一理想变压器,副线圈所接电路如图所示,灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡.当S断开时,灯L1正常发光.S 闭合后,下列说法正确的是()A.灯L1、L2都能正常发光B.原线圈的输入功率减小C.原、副线圈的电流比增大D.电阻R消耗的功率增大19.标有“220 V,0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用?()A.220sin 100πt VB.220 V的照明电路中C.380sin 100πt VD.380 V的照明电路中20.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最大值的倍C.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D.以上说法均不正确第Ⅱ卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)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)三、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)22.如图所示,间距为L的光滑平行金属导轨,水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中,一端接阻值为R的电阻.一个电阻是R0、质量为m的导体棒放置在导轨上,在外力F作用下从t=0时刻开始运动,其速度随时间的变化规律为v=v max sinωt.不计导轨电阻,求:(1)从t=0到t=时间内电阻R产生的热量;(2)从t=0到t=时间内外力F所做的功.23.发电机输出功率为40 kW,输出电压为400 V,用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电,输电线的总电阻为5 Ω,然后再用降压变压器将电压降为220 V供用户使用,求:(1)输电线上损失的电功率是多少;(2)降压变压器的变压比是多少.24.如图所示,匀强磁场B=0.50 T,矩形线圈的匝数N=100 匝,边长Lab=0.20 m,Lbc=0.10 m,以3 000 r/min的转速匀速转动,若线圈平面通过中性面时开始计时,试求:(1)交变电动势的瞬时值表达式;(2)若线圈总电阻为2 Ω,线圈外接电阻为8 Ω,写出交变电流的瞬时值表达式;(3)线圈从中性面转动的过程中,交变电动势的平均值.答案解析1.【答案】C【解析】电感线圈可以通直流,A项错误;电感对不同频率的交变电流的阻碍作用不同,B项错误;同一个电感线圈对高频交变电流的阻碍作用较大,对低频交变电流阻碍作用较小,D项错误,C项正确.2.【答案】B【解析】由题知输入电压的有效值为100 V,再根据电压与匝数成正比知输出电压为10 V.S断开时,副线圈中的电流为=1 A,所以原线圈中电流为0.1 A,故A错误;S闭合时,两电阻并联,电压各为2 V和8 V,副线圈中消耗的功率P=+=10 W,输入功率等于输出功率,所以原线圈中电流为I==0.1 A,故B正确,D错误;S断开时两电阻总的电功率为P=10×1=10 W,故C错误.3.【答案】C【解析】虽然交变电流能通过电容器,但也受到阻碍作用,电容器与电阻串联,根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压,电压表测的是电阻两端的电压,C正确.4.【答案】C【解析】副线圈通过电阻r=6 Ω的导线对“220 V880 W”的电器R L供电,该电器正常工作,导线(副线圈)中电流I=4 A,导线损失电压Ur=24 V,副线圈两端电压为220 V+24 V=244 V,由变压器变压公式可知原、副线圈的匝数比为11 000∶244=2 750∶61,选项A错误,C正确;交变电压的频率为50 Hz,选项B错误;导线损失功率为P=I2r=96 W,变压器的输入功率为880 W+96 W=976 W,选项D错误.5.【答案】D【解析】交流通过线圈时,在线圈上产生自感电动势,对电流的变化起阻碍作用,选项A错误;交流通过电容器时,电容器两极间的电压与电源电压相反,阻碍了电流的流动,选项B错误;电流通过它们做功时,只有在电阻上产生电热,而在线圈上产生磁场能,在电容器上产生电场能,选项C错误,选项D正确.6.【答案】C【解析】方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征.A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化,但其方向不变,不是交变电流,它们所表示的是直流电.C选项中电流的方向随时间做周期性变化,故选C.7.【答案】D【解析】电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同,滑片滑动时V1示数不变,选项A错误;电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压,原、副线圈匝数不变,输入电压不变,故V2示数不变,V3示数为V2示数减去R0两端电压,两线圈中电流增大,易知R0两端电压升高,故V3示数减小,选项B错误;理想变压器U1I1=U2I2,则U1ΔI1=U2ΔI2,ΔI2>ΔI1,故U2<U1,变压器为降压变压器,选项C错误;因I2增大,故知R减小,变阻器滑片是沿c→d 的方向滑动,选项D正确.8.【答案】D【解析】由于n1<n2,所以左边的理想变压器为升压变压器,低压交流电源经过理想升压变压器后,由于功率不变,所以电流变小,则A1表的示数小于A2表的示数,故A项错误;由=,U3=U2-I A1·2R及=可知,L1两端的电压U L1=U4=U1-·I A1·2R,又L2两端的电压U L2=U1-I A2·2R,因I A1<I A2,故U L1>U L2,由P=可知,L1的功率大于L2的功率,所以L1的亮度大于L2,故B项错误;由于A1表的示数小于A2表的示数,由P=I2R可知,R1消耗的功率小于R3消耗的功率,故C项错误;由于A1表的示数小于A2表的示数,由U=IR可知,R2两端的电压小于R4两端的电压,故D项正确.9.【答案】C【解析】A、根据==n得:=n,所以R1两端的电压为:,故A错误;根据题意得副线圈的电流为I,所以通过副线圈的最大电流为I,故B错误;线圈会产生感应电流阻碍原电流即I1>I2,故C正确;电容器通交流阻直流,故有电流通过电流表A3,即I3≠0,故D错误.10.【答案】B【解析】交流电源电压的有效值U=V≈220 V;由欧姆定律可知,电路中电流I==A=1.1 A.11.【答案】B【解析】从u-t图象看出,每个周期的前半周期是正弦图形,其有效值为220 V;后半周期电压为零.根据有效值的定义,×T=×+0,得U=156 V,选B.12.【答案】C【解析】摇动绳子时,流过灵敏电流计的电流是交流电,且两同学的站立方位、绳子的长度、摇绳的频率等因素均会影响绳中的电流大小,C对.13.【答案】A【解析】由电动势e=10sin (20πt) V知,从线圈位于中性面时开始计时,所以t=0时,线圈位于中性面,磁通量最大,但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线平行,切割磁感线的有效速度为零,A正确,B、C错误.当t=0.4 s时,e=10sin(20π×0.4) V=0,D错误.14.【答案】C【解析】根据公式E m=nBSω可得将电枢的匝数增加1倍,转速增加1倍后产生的电动势最大值为εm′=4εm,所以变化后的感应电动势表达式为e=4εm sin 2ωt,故选C.15.【答案】A【解析】因为电动势的表达式是正弦函数,所以是从中性面开始计时的,故A正确;t=0时,线圈处于中性面,线圈平面与磁场垂直,磁通量最大,故B错误;电动势的有效值为10 V,所以电路中的电流为:I==1 A,所以电阻的热功率为P=I2R=8 W,故C错误;用电压表测路端电压时读数为U=IR=8 V,故D错误.故选A.16.【答案】A【解析】线框中电动势为正弦规律变化,t=0时刻线框中感应电动势为零,故此时线框处于中性面上,磁通量最大,A对;电动势的有效值为U==220 V,B错;交流电的周期为:T==0.02 s,C错;若转速增大1倍,则最大值增大1倍,角速度也增加1倍;故表达式为:e=440sin 200πt,D错.17.【答案】B【解析】线框始终只有一半面积在磁场中,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.18.【答案】D【解析】当S闭合后,电路的电阻减小,副线圈的电流增大,所以通过电阻R的电压增大,灯泡两端的电压减小,灯L1、L2都不能正常发光,故A错误;由于副线圈中负载电阻减小,消耗的功率P=,故消耗的功率增大,输入功率等于输出功率,故原线圈的输入功率增大,故B错误,D正确;变压器原、副线圈的匝数不变,故原、副线圈中电流之比不变,故C错误.19.【答案】A【解析】220 V是电容器的耐压值即最大承受值,所以选A.20.【答案】D【解析】有效值是根据电流的热效应来定义的,平均值并不是有效值,例如线圈在匀强磁场中转动一圈,其平均电动势为零,故A错.在正弦(余弦)式交变电流中,其有效值为最大值的倍,对于其他交变电流并不一定满足此关系,故B错.交变电流要产生热量需要一定的时间,C选项中没有说明时间,因此是错误的.21.【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.22.【答案】(1)(2)mv+【解析】(1)导体棒产生的感应电动势e=BLv=BL·v max sinωt,是正弦式交变电流,其有效值为E==在Δt==T的时间内,电阻R上产生的热量为Q=I2RT=2R=.(2)从t=0到t=的时间是周期,在这段时间内对导体棒运用能量守恒定律得:W外=mv+Q′Q′是这段时间内电阻R和R0产生的热量,则Q′=·=则这段时间外力F所做的功为W外=mv+.23.【答案】(1)2.0×103W(2)【解析】(1)发电机输出的电压为400 V,经升压变压器后电压变为U=×400 V=2.0×103V,由P=UI得输电线上的电流I==A=20 A,输电线上的功率损失ΔP=I2·R=202×5 W=2.0×103W;(2)输电线上的电压损失ΔU=I·R=20×5 V=100 V,加在降压变压器原线圈两端的电压U1=U-ΔU=2.0×103V-100 V=1.9×103V,降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压)U2=220 V.降压变压器的变压比===.24.【答案】(1)e=314sin 314t V【解析】(1)角速度为ω=2πn=2π×rad/s=314 rad/s;电动势的最大值为:E m=NBSω=100×0.5×(0.2×0.1)×314=314 V,故交变电流的瞬时值表达式为e=E m sinωt=314sin 314t(V).(2)电流的最大值:I m==A=31.4 A故电流的瞬时值表达式为:i=I m sinωt=31.4sin 314t(A)(3)线圈从中性面开始转90°角的过程中,平均电动势:=N===200 V.。
(完整word版)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)
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。
人教版高中物理选修3-2 第五章 《交变电流》单元测试卷(含答案解析)
人教版高中物理选修3-2第五章交变电流》单元测试卷一、单选题(本大题共15小题)1.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. C.2.如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表,下列说法正确的是()A. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,消耗的功率变大B. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大C. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表示数变大D. 若闭合开关S,则电流表示数变大,示数变大3.小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示,此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路,不计电路的其他电阻,下列说法正确的是()A. 该交流电压瞬时值的表达式B. 该交流电的频率为50HzC. 该交流电的电压的有效值为D. 若将该交流电压加在阻值的电阻两端,则电阻消耗的功率是50W4.线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交流电的图象如图所示,由图可知()A. 在A和C时刻线圈处于中性面位置B. 在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C. 从A时刻起到D时刻,线圈转过的角度为弧度D. 在A和C时刻磁通量变化率的绝对值最大5.如图3所示,灯泡L1接在变压器初级电路中,灯泡L2、L3、L4接在变压器次级电路中.变压器为理想变压器,交变电流电源电压为U,L1、L2、L3、L4都是额定电压为U0的同种型号灯泡,若四个灯泡都能正常发光,则()A. B. C. D.6.一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1,R2和R3的阻值分别为3Ω,1Ω,4Ω,A为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。
当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()A. 2B. 3C. 4D. 57.如图所示的电路中,理想变压器匝数比n1:n2=1:2,R是规格为“220V、1100W”的用电器,电表均为理想电表.当用电器正常工作时,电压表和电流表的示数分别为()A. 110V、10AB. 110V、C. 440V、D. 440V、10A8.如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示,则()A. 两次时刻线圈平面与中性面垂直B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为2:3C. 曲线a表示的交变电动势频率为50HzD. 曲线b表示的交变电动势有效值为9.图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在原线圈两端接入一电压u=U m sinωt的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其它因素的影响,则输电线上损失的电功率为()A. B. C. D.10.如图所示,理想变压器的交流输入电压,有两组副线圈,其中匝与标有“9V,9W”的灯相连,与“6V,12W”的电灯相连,且均能正常发光。
人教版高二选修3-2第五章交变电流单元测试含答案解析
人教版高二选修3-2第五章交变电流单元测试学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.某正弦式交变电流的电流i随时间t变化的图像如图所示.由图可知()A.电流的最大值为10AB.电流的有效值为10AC.该交流电的周期为0.03sD.该交流电的频率为0.02Hz2.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3.如图所示的电路中,L为电感线圈,C为电容器,A、B为两个相同的灯泡,将它们接在交流电源上,两个灯泡的亮度一样.保持电源电压不变,某一时刻A灯泡变暗,B 灯泡变亮,造成这一现象的原因可能是()A.电源的频率增大B.电源的频率减小C .电感线圈短路D .电容器被击穿4.小型交流发电机中的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间的关系如图所示.此线圈与一个阻值R=10Ω的电阻构成闭合电路,不计电路的其他电阻.关于通过电阻的电流,下列说法中正确的是()A .交变电流的周期为0.125sB .交变电流的频率为8HzC .交变电流的有效值为√2AD .交变电流的最大值为4 A5.如图所示,交流发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.2m ,ad=bc=0.4m ,线圈匝数为50匝,线圈的总电阻r=lΩ,线圈在磁感应强度B=0.2T 的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以100/r s π的转速匀速转动,外接电阻R=9Ω,电压表为理想交流电表,则()A .图甲中交流电压表的示数为B .图甲中电阻K 上消耗的电功率为C .如图乙所示,外电路接原、副线圈匝数之比12:3:1n n =的理想变压器时,电阻R 上消耗的电功率最大D .如图乙所示,外电路接原、副线圈匝数之比12:1:3n n =的理想变压器时,电阻及上消耗的电功率最大6.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为10:1,b 是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压,其瞬时值表达式为()1u t V π=,则 ()A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为B.单刀双掷开关由a拨到b后,原线圈的输入功率变为原来的4倍C.单刀双掷开关与a连接,在滑动变阻器的滑片P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小D.当单刀双掷开关由a拨向b时,电压表和电流表的示数均变小二、多选题7.图为某小型水电站的电能输送示意图,A为升压变压器,其输入功率为P1,输出功率为P2,输出电压为U2;B为降压变压器,其输入功率为P3,输入电压为U3,若A、B 均为理想变压器,输电线的总电阻为r,则下列关系式中正确的是()A.P1>P2B.P2>P3C.U2>U3D.U2=U38.如右图所示,N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动,线框面积为S,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R、理想电流表A和二极管D。
人教版高中物理选修3-2_第五章交变电流_单元综合测评5
单元综合测评五第五章 交变电流(时间:90分钟 满分:100分)温馨提示:1.第Ⅰ卷答案写在答题卡上,第Ⅱ卷书写在试卷上;交卷前请核对班级、姓名、考号.2.本场考试时间为90分钟,注意把握好答题时间.3.认真审题,仔细作答,永远不要以粗心为借口原谅自己.第Ⅰ卷(选择题,共52分)一、选择题(本大题共13小题,每小题4分,共52分,每小题至少有一个选项是正确的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答的得0分)1.(2013·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2LC .只将线圈匝数增加至2nD .只将磁感应强度增至2B解析:由公式I =U R =U m 2R =nBSω2R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.答案:ABD2.一个按正弦规律变化的交变电流的图象如图所示,由图可知( )①该交变电流的频率为0.2 Hz ;②该交变电流的有效值为14.1 A ;③该交变电流的瞬时值表达式为i =20sin0.02t (A);④t =T 8时刻,该交变电流大小与其有效值相等.A .①②B .②④C .③④D .①③解析:由图象知T =0.02 s ,频率f =1T =50 Hz ,电流最大值I m =20 A ,故有效值为I =I m 2=10 2 A ≈14.1 A .线圈转动的角速度ω=2πf =100π rad/s ,瞬时值表达式为i =。
人教版高中物理选修32第五章交变电流单元测试题一
高中物理学习资料金戈铁骑整理制作第五章:交变电流单元测试题一一、选择题(每道小题3分共 36分 )1、对于以下列图的电流i 随时间 t 作周期性变化的图象,以下说法中正确的选项是()A、电流大小变化,方向不变,是直流电B、电流大小、方向都变化,是交流电C、电流最大值为0.2A ,周期为D、电流大小变化,方向不变,不是直流电,是交流电2、对于理想变压器来说,以下说法中不正确的选项是A、变压器是利用互感现象制成的B、变压器能够改变各种电源的额定功率C、变压器不但能改变电压,还同时改变电流D、变压器的初级电流随次级电流的增大而增大3、以下列图,理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n 2 =1:3 ,次级回路中联入三个均标有“36V,40W”的灯泡 ,且均正常发光,那么,标有“ 36V、40W”的灯泡 AA、也正常发光B、将被烧毁C、比另三个灯暗D、无法确定B的匀强磁场中,从中性面起以角速度ω匀速转动,4、面积为 S的矩形线圈在磁感觉强度为在t 时辰线圈磁通量的瞬市价为A、 BSB、BScosωtC、 BSsin ω tD、 BS/sinω t5、以下列图,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动,已知线圈在转动中产生的感觉电动势最大值为E m(V),转动的角速度为ω(rad/s)。
若线圈转到图示地址开始计时,那么以下四个式子中正确表达了该线圈上产生的电动势e随时间变化的函数式是A、 e= E m sinωt(V)B、 e= E m cos ωt(V)C、 e= E m sin( ωt+90 ° )(V)D、 e= E m cos( ωt+90 °)(V)6、两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电,它们电流的最大值相等,以下列图,则两只电阻的热功率之比是A、1:4B、1:2C、1:2D、1:17、交流电源电压 u=20sin(100ω t)V,电路中电阻R=10Ω。
则如右图电路中电流表和电压表的读数分别为A、 1.41A ,B、 1.41A , 20VC、 2A, 20VD、 2A,8、以下列图,理想变压器原线圈匝数为n ,两个副线圈匝数分别为n2和 n3,且 n1 :n2:n3=4:2:1 ,1输入电压 U =16V, R =R =10Ω,则输入的电流 I 大小是1121A、B、C、D、以上答案都不对9、在某交流电电路中,有一个正在工作的变压器,它的原线圈匝数n1600 匝,电源电压为 U 1220 V,原线圈串通一个的保险丝,副线圈n2120 匝,为保证保险丝不被烧断,则:()A 、负载功率不能够高出44W ;B、副线圈电流最大值不能够高出1A ;C、副线圈电流有效值不能够高出1A ;D、副线圈电流有效值不能够高出0.2A .U1为加在原线圈两端10、图是一个理想变压器,K为双向电键,P是滑动变阻器滑动触头,电压, I 1为原线圈上电流,则A、保持 U1及 P的地址不变, K由 a合向 b时, I 1将增大B、保持 P的地址及 U1不变, K由 a向 b时, R耗资的功率减小C、保持 U1不变, K合在 a处,使 P上滑, I 1将增大D、保持 P的地址不变,K合在 a处,若 U1增大, I 1将减小11、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交流电的图象如图所示,由图能够知道:A 、 0.01s 时辰线圈处于中性面地址B、 0.01s 时辰穿过线圈的磁通量为零C、该交流电流有效值为2AD 、该交流电流频率为50Hz12、有一负载电阻R,当它接到 30V 直流的电流时,耗资的功率为 P,现有一台理想变压器,它的输入电压 u=300sinwt(V) ,若把上述负载接到此变压器副线圈的两端,耗资的功率为 P/2 ,则变压器原副线圈的匝数比为:二、填空题(每题4分,共24分)13、一个电热器接到55V 的直流电源上所产生的热功率恰巧是接到某交流电源上产生的热功率的 1/16,那么,这个交流电源的路端电压是 ________V ;先后两次经过电热器的电流之比为 ________。
人教版选修3-2第五章交变电流单元测试题
一、单选题人教版选修3-2第五章交变电流单元测试题1. 下列i-t 图像属于正弦式交流电的是( )A .B .C .D .2. 如图所示,三个完全相同的负载连接成星形,由不计内阻的三相交变电源供电,若C 相断开,则电流表和电压表的示数变化应分别是 ( )A .电流表示数变小,电压表示数不变B .电流表示数不变,电压表示数变大C .电流表、电压表示数都变小D .电流表、电压表示数都不变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()C .该交变电流的方向每秒钟改变50次B .该交变电流的频率为50 Hz AA .该交变电流的瞬时表达式为i =10sin (25πt )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. 如图所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2=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A.B.C.4IR D.5. 如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用电阻为3 Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的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220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。
对整个送电过程,下列说法正确的是( )A.输电线上的损失功率为300 WB.升压变压器的匝数比为1∶100C.输电线上的电流为100 AD.降压变压器的输入电压为4 970 V6. 放置在同一竖直面内的两光滑同心圆环a、b通过过其圆心的竖直轴O1O2连接,其半径R b=R a,环上各有一个穿孔小球A、B(图中B球未画出),均能沿环无摩擦滑动.如果同心圆环绕竖直轴O1O2以角速度ω匀速旋转,两球相对于铁环静止时,球A所在半径OA与O1O2成θ=300角.则( )A.球B所在半径OB与O1O2成45°角B.球B所在半径OB与O1O2成30°角C.球B和球A在同一水平线上D.由于球A和球B的质量未知,不能确定球B的位置7. 输出导线的电阻为R,输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为()A.U1∶U2B.U12∶U22C.U22∶U12D.U2∶8. 如图所示,动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电流).产生的电信号一般都不是直接送给扩音机,而是经过一只变压器(视为理想变压器)之后再送给扩音机放大,变压器的作用是为了减少电信号沿导线传输过程中的电能损失,关于话筒内的这只变压器,下列判断正确的是( )A.一定是降压变压器,因为P=I2R,降压后电流减少,导线上损失的电能减少B.一定是降压变压器,因为,降压后电压降低,导线上损失的电能减少C.一定是升压变压器,因为,升压后,电流增大,使到达扩音机的信号加强D.一定是升压变压器,因为P=UI,升压后,电流减小,导线上损失的电能减少9. 如图所示,水平铜盘半径为r,置于磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动,铜盘的边缘及中心处分别通过导线和滑动变阻器R1与理想变压器的原线圈相连,该理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1,变压器的副线圈与电阻为R2的负载相连,则()二、多选题A .变压器原线圈两端的电压为B .若R 1不变时,通过负载R 2的电流强度为0C .若R 1不变时,通过变压器的副线圈横截面磁通量为0D .若R 1变化时,通过负载R 2的电流强度为通过R 1电流的10. 图甲所示电路中,A 1、A 2、A 3为相同的电流表,C 为电容器,电阻R 1、R 2、R 3的阻值相同,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,则在t 1~t 2时间内()A .电流表A 1的示数比A 2的小B .电流表A 2的示数比A 3的小C .电流表A 1和A 2的示数相同D .电流表的示数都不为零11. 一闭合矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的感应电流如图所示,由图可知(A .该交变电流的有效值是5 AB .该交流电的频率是50 HzC .t =0时刻线圈平面位于中性面D .该交变电流的瞬时值表达式为i =5cos 100πt (A)12.如图所示的交流为,接在阻值的电阻两端,则)三、解答题A .电压表的读数为311VB .电流表读数为C .电流表读数是1AD .2s 内电阻的电热是440J13. 如图所示,在水平面内直角坐标系xOy 中有一光滑金属导轨AOC ,其中曲线导轨OA 满足方程y =Lsin kx ,长度为的直导轨OC 与x 轴重合,整个导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中.现有一长为L 金属棒从图示位置开始沿x 轴正方向以速度v 做匀速直线运动,已知金属棒单位长度的电阻为R 0,除金属棒的电阻外其余部分电阻均不计,棒与两导轨始终接触良好,则在金属棒运动至AC 的过程中()A .感应电动势的瞬时值为e =BvLsin kvtB .感应电流逐渐减小C .闭合回路消耗的电功率逐渐增大D .通过金属棒的电荷量为14. 一台发电机产生正弦式电流,如果e =400sin314t (V),那么电动势的峰值是多少,线圈匀速转动的角速度是多少,如果这个发电机的外电路只有电阻元件,总电阻为2kΩ,写出电流瞬时值的表达式.15. 如图所示,一台有两个副线圈的理想变压器,原线圈匝数n 1=1100匝,接入电压U 1=220 V 的电路中. (1)要求在两个副线圈上分别得到电压U 2=6 V ,U 3=110 V ,它们的匝数n 2、n 3分别为多少? (2)若在两副线圈上分别接上“6 V ,20 W”、“110 V ,60 W”的两个用电器,原线圈的输入电流为多少?(4)计算降压变压器的输出功率.(3)若输电导线中的电功率损失为输电功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压;流;(2)发电机的输出功率是100kW ,输出电压是250V ,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1:25,求升压变压器的输出电压和输电导线中的电(1)画出上述输电全过程的原理图;发电站的电源通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户,如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器.16.。
人教版 高二物理 选修3-2 第五章 交变电流 练习试题(含答案)
交变电流单元练习题一、交变电流的产生及变化规律1.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交变电流的图象如图所示,由图中信息可以判断()A.在A和C时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从A~D时刻线圈转过的角度为2 πD.若从O~D时刻历时0.02 s,则在1 s内交变电流的方向改变100次答案 D2.如图所示,一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T.若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡,测得a、b两点间的电压为20.0 V,则可知:从中性面开始计时,当t=T/8时,穿过线圈的磁通量的变化率约为()A.1.41 Wb/sB.2.0 Wb/sC.14.1 Wb/sD.20.0 Wb/s答案B3.如图所示为演示用的手摇发电机模型,匀强磁场磁感应强度B=0.5 T,线圈匝数n=50,每匝线圈面积0.48 m2,转速150 r/min,在匀速转动过程中,从图示位置线圈转过90°开始计时.(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式.(2)画出e-t图线.答案(1)e=188sin 5πt V(2)见下图4.如图所示,矩形线框匝数n =250匝,ab =12 cm ,ad =10 cm ,线框置于B =π2 T 的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴OO ′以120 r/min 的转速匀速转动,线框通过滑环与外电路相连,外电路接有R =12Ω的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12 V 的氖泡L .求:(1)当S 接e 时,电流表读数为多少?R 的热功率为多大?10 min 内外力对线框做功多少?(2)当S 接f 时,氖泡闪光频率为多大?通电10 min ,氖泡发光总时间为多少?(线框电阻不计) 答案 (1)1.41 A 24 W 1.44×104 J (2)4 Hz 400 s二、描述交流电的物理量5、如图所示,交流发电机转子有n 匝线圈,每匝线圈所围面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B ,线圈匀速转动的角速度为ω,线圈内阻为r ,外电路电阻为R .当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中,求: (1)通过R 的电荷量q 为多少? (2)R 上产生的电热Q R 为多少? (3)外力做的功W 为多少? 答案 (1)rR nBS+ (2)2222)(4πr R R S B n +ω (3))(4π222r R S B n +ω6、一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36Ω.磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为 ( ) A .2×10-5 A B .6×10-5 A C .22×10-5 AD . 223×10-5 A答案 B7、如图所示的交变电流,最大值为I m ,周期为T ,则下列有关该交变电流的有效值I ,判断正确的是( ) A .I =2m I B .I <2m I C .I >2m ID .以上均不正确 答案 B三、交流电图象的应用8、如图所示,为某交变电动势随时间变化的图象,从图象中可知交变电动势的峰值为 V ,周期T 是 s,交变电动势变化最快的时刻是 ,穿过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是 ,若此交流线圈共100匝,则穿过此线圈的最大磁通量是 Wb .答案 310 2×10-2 2nT (n =1,2,3…) T n 412 (n =0,1,2,3…)1×10-2四、变压器9、如图所示为由一个原线圈n 1和两个副线圈n 2、n 3组成的理想变压器,已知n 1∶n 2∶n 3=4∶2∶1,电阻R =3Ω,副线圈n 2接2个“6 V , 6 W ”灯泡,副线圈n 3接4个3 W 的灯泡,所有灯泡均正常发光,求电源的输出功率. 答案 36 W10、如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2∶n 3=44∶3∶1,原线圈两端输入电压U 1=220 V ,在变压器输出端如何连接可使“20 V ,10 W ”灯泡L 1正常发光?如何连接可使“10 V ,5 W ”灯泡L 2正常发光?通过计算,分别画出连接图. 答案 见下图11、钳形电流表的外形和结构如图(a )所示.电流表的读数为1.2 A .图(b )中用同一电缆线绕了3匝,则( ) A .这种电流表能测直流电流,图(b )的读数为2.4 A B .这种电流表能测交流电流,图(b )的读数为0.4 A C.这种电流表能测交流电流,图(b )的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图(b )的读数为3.6 A 答案 C12、如图甲所示,在变压器的输入端串接上一只整流二极管D ,在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u 1=U m 1sin t ,设t =0时刻为a “+”、b “-”,则副线圈输出的电压的波形(设c 端电势高于d 端电势时的电压为正)是图中的( )答案 B13、如图所示,原线圈匝数为n 1,两个副线圈的匝数分别为n 2和n 3.四只完全相同的灯泡分别接在理想变压器的原、副线圈的回路中,当原线圈回路中a 、b 接入交流电压U 0时,四只灯泡均正常发光,则三组线圈的匝数比n 1∶n 2∶n 3等于多少?灯泡的额定电压U 额等于多少? 答案 3∶2∶1 41U 014、如图两电路中,当a 、b 两端与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 两端与g 、h 两端加上110 V 的交流电压,则a 、b 间与e 、f 间的电压分别为( ) A .220 V ,220 V B .220 V ,110 VC .110 V ,110 VD .220 V ,0 V答案 B五、交变电流综合问题15、如图所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,电容器两极板水平放置.在两极板间,不计重力的带正电粒子Q 在t =0时由静止释放,若两板间距足够宽,则下列运动可能的是( )A .若t =0时,线圈平面与磁场垂直,粒子一定能到达极板B .若t =0时,线圈平面与磁场平行,粒子在两极间往复运动C .若t =0时,线圈平面与磁场垂直,粒子在两极间往复运动D .若t =0时,线圈平面与磁场平行,粒子一定能到达极板 答案 AB16、如图是示波管的示意图.竖直偏转电极的极板长l =4 cm ,板间距离d =1 cm ,板右端距荧光屏L =18 cm .(水平偏转电极上不加电压,没有画出)电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是1.6×107 m/s .电子的电荷量e=1.60×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg.若在偏转电极上加u=220sin 100πt V的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段?答案 10 cm=6.4×103m/s的电子束连续射入两平行板之间,板17、如图所示,在真空中速度v长L=12 cm,板间距离d=0.5 cm,两板不带电时,电子束将沿两板之间的中线做直线运动.在两板之间加一交变电压u=91sin100πt V,若不计电子间的相互作用,电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量m=9.1×10-31 kg,不计电子打在极板上对两极电压的影响.(1)在图中画出电子束可能出现的区域.(画斜线表示,要求有推理和计算过程)(2)如果以两极板刚加上交变电压时开始计时(t=0),则何时进入交变电场的电子打在极板上具有最大的动能?答案(1)见右图(2)(0.005+0.01n)s(n=0,1,2,…)。
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元检测题(包含答案)
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元检测题(包含答案)1 / 9《交变电流》单元检测题一、单选题1.如图所示,理想变压器原、副线圈中分别接有电阻1R 、2R ,1210R R ==Ω,原、副线圈的匝数之比为3:1,2R 两端电压为30V,则1R 两端的电压为( )A .5 VB .10 VC .15 VD .20 V2.通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P ,原线圈两瑞电压U 保持不变,输电线的总电阻为R 。
当副线圈与原线圈的匝数比为k 时,输电线损耗的电功率为1P ;若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ,输电线损耗的电功率为2P ,则1P 和21P P 分别为( ) A .2P R kU ⎛⎫ ⎪⎝⎭,1n B .PR kU ,1n C .2P R kU ⎛⎫ ⎪⎝⎭,21n D .PR kU ,21n 3.调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图所示。
线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上,CD 之间加上输入电压,转动滑动触头P 就可以调节输出电压。
图中为交流电流表,为交流电压表,R 1、R 2为定值电阻,R 3为滑动变阻器,CD 两端接恒压交流电源变压器可视为理想变压器( )A.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变小,电压表读数变大B.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大,电压表读数不变C.当滑动触头P 逆时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变大D.当滑动触头P 逆时针转动时,电流表读数变大,电压表读数变大4.以下说法正确的是( )A .电动机铭牌上所标电流、电压为瞬时值B .电容器的击穿电压为所加交变电压的平均值C.交流电压表所示电压值为有效值D.保险丝的熔断电流值为最大值5.如图所示,某电子电路的输入端输入电流既有直流成分,又有交流低频成分和交流高频成分.若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级,那么关于该电路中各器件的作用,下列说法中正确的有()A.L在此的功能为通直流,阻交流,叫高频扼流圈B.C1在此的功能为通交流,隔直流,叫隔直电容C.C2在此的功能为通低频、阻高频,叫高频旁路电容D.上述说法都不对6.某正弦式交流电的电流i随时间t变化的图象如图所示。
人教版高二物理选修3-2第五章《交变电流》检测题(含答案)
《交变电流》检测题一、单选题1.如图,图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1,电阻R= 20Ω,L1、L1为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将S1接l且S2闭合,此时L2正常开光.下列说法正确的是A.输入电压u的表达式u sin(50πt)VB.当S1接1,断开S2时,L1、L2均正常发光C.当S1接1,断开S2时,原线圈的输入功率将增大D.当S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8W2.如图所示,a、b 灯分别标有“36V,40W”和“36V,25W”,闭合电键,调节R ,使a 、b 都正常发光.这时断开电键后再次闭合,则下列说法中错误的是()A.重新闭合瞬间,由于电感线圈对电流增大的阻碍作用,a 将慢慢亮起来,而b 立即变亮B.重新闭合稳定后,两灯都正常发光,a 的额定功率大,所以较亮C.断开瞬间,由于电感线圈对电流减小的阻碍作用,通过a 的电流将逐渐减小, a 渐渐变暗到熄灭D.断开瞬间,b 灯立刻熄灭3.一理想变压器原、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10Ω的电阻,则()A .原线圈电流表的示数是22 A B.与电阻并联的电压表的示数是C .经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D .变压器的输入功率是1×103 W 4.如图所示,理想变压器原线圈中正弦式交变电源的输出电压和电流分别为和,两个副线圈的输出电压和电流分别为和、和.接在原副线圈中的五个完全相同的灯泡均正常发光.则下列表述正确的是A .∶∶=1∶2∶1B .∶∶=1∶1∶2C .三个线圈匝数之比为5∶2∶1D .电源电压与原线圈两端电压之比为5∶45.如图所示为一含有理想变压器的电路,U 为正弦交流电源,输出电压的有效值恒定,开关S 闭合前后理想电流表的示数比为1:3,则电阻1R 、2R 的比值12R R 为( )A .1:1B .2:1C .3:1D .4:16.如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,A 、V 均为理想电表,R 为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小),l L 和2L 是两个完全相同的灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u ,下列说法正确的是( )A .电压u 的频率为100HzB .电压表V 的示数为C .当照射R 的光强增大时,电流表A 的示数变大D .当l L 的灯丝烧断后,电压表V 的示数会变大7.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数分别为1n 、2n ,原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A ,副线圈回路接有定值电阻R =2Ω,现在a 、b 间,c 、d 间分别接上示波器,同时监测得a 、b 间,c 、d 间电压随时间变化的图象分别如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )A .T =0.01sB .1n :2n ≈55:2C .电流表A 的示数I ≈36.4mAD .当原线圈电压瞬时值最大时,副线圈两端电压瞬时值为08.如图甲所示,一阻值为R 的电阻接在电动势为E 、内阻为r 的直流电源两端,电源的效率为94.1%;如图乙所示,当该阻值为R 的电阻通过理想变压器接在电压有效值为E 、内阻为r 的交流电源上时,变压器原线圈两端的电压为2E,则该变压器的原、副线圈匝数比为A .4:1B .1:4C .16:1D .1:169.教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的2倍,则A.R消耗的功率变为2P B.电压表V的读数变为2UC.电流表A的读数变为4I D.通过R的交变电流频率不变10.矩形金属线圈共10匝,在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动,线圈中产生的电动势e随时间t的变化情况如图所示,下列说法中正确的是A.此交流电的频率是50 Hz B.0.015 s时线圈平面与磁场垂直C.此交流电的电动势有效值是.穿过线圈的磁通量最大值为15Wb11.某交变电流的图象如图所示,则该交变电流的有效值为()A.2 A B.4A C.3.5 A D.6A二、多选题12.如图甲所示的电路中,电阻R1=R2=R,和R1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(电压为正值时,U AB>0).由此可知( )A .在A 、B 之间所加的交变电压的周期为2×10-2 sB .在A 、B 之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u =220√2sin 50πt (V)C .加在R 1上电压的有效值为55√2 VD .加在R 1上电压的有效值为55√10 V13.如图所示,一台理想变压器,要使变压的输入功率增加,可以采取下列哪种方法(其他条件保持不变)( )A .增大R 的阻值B .减小R 的阻值C .增加副线圈的匝数n 2D .减小原线圈的匝数n 114.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 4:1,电压表、电流表为理想电表.L 1、L 2、L 3、L 4为四只规格均为“220V,60W”的相同灯泡.如果副线圈电压按图乙所示规律变化,则下列说法正确的是()A .电流表的示数为 0.82AB .电压表的示数为 660 VC .a 、b 两点的电压是 1100VD .a 、b 两点的电压是 1045V15.如图,电阻R 、电容C 和电感L 并联后,接人输出电压有效值、频率可调的交流电源.当电路中交流电的频率为f 时,通过R C 、和L 的电流有效值恰好相等.若将频率降低为12f ,分别用12,I I 和3I 表示此时通过R C 、和L 的电流有效值,则( )A .13I I >B .12I I >C .32I I >D .23I I =16.一含有理想变压器的电路如图所示,正弦交流电源电压为U 0,,变压器原副线圈匝数之比为3∶1,电阻关系为R 0= R 1 =R 2 =R 3,为理想交流电压表,示数用U 表示,则下列判断正确的是A .闭合电键S ,电阻R 0与R 1消耗的功率之比为9∶1B .闭合电键S ,电阻R 0与R 1消耗的功率之比为1∶1C .断开S ,U 0∶U =11∶3D .断开S ,U 0∶U =4∶1 三、实验题17.一个教学用的简易变压器,两线圈的匝数未知,某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。
高中物理人教版选修3-2第五章交变电流单元测试
高中物理选修3-2 交变电流单元测试一、单选题1.关于中性面的说法正确的是()A. 线圈在中性面时磁通量为零B. 线圈在中性面时磁通量最大C. 线圈在中性面时磁通量的变化率最大D. 线圈经过中性面时电流方向不会发生变化2.一个矩形线圈在匀强磁场中转动,产生交流电动势的瞬时值为,则下列说法中正确的是()A. 当t=0时,线圈平面与中性面垂直B. 当时,穿过线圈的磁通量等于零C. 该交流电能让标注为“300V,5μF”的电容器正常工作D. 若转速n提高1倍,其他条件不变,则电动势的变化规律将变为3.如图所示为一交流电压随时间变化的图象.每个周期内,前三分之一周期电压按正弦规律变化,后三分之二周期电压恒定.根据图中数据可得,此交流电压的有效值为()A. 7.5VB. 8VC. VD. V4.如图所示是我国民用交流电的电压的图象。
根据图象可知,下列有关家庭用交变电压参数的说法中,错误的是A. 电压的最大值是311VB. 用电压表测出的值是220VC. 交流电的频率是50HzD. 某一时刻的交流电压为V5.如图所示,在电路两端接上交变电流,保持电压不变,使频率减小,发现各灯的亮暗变化情况是:灯l变暗、灯2变亮、灯3不变,则M、N、L处所接元件可能是 ( )A. M为电阻,N为电容器,L为电感器B. M为电阻,N为电感器,L为电容器C. M为电感器,N为电容器,L为电阻D. M为电容器,N为电感器,L为电阻6.如图1所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为3︰1,保险丝的电阻为2Ω,熔断电流为2A。
若原线圈接入如图2所示的正弦交流电,则下列说法正确的是A. 副线圈中交变电流的频率为5HzB. 为了安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值为3ΩC. 电压表的示数为15VD. 将滑动变阻器的滑片向下移动,电压表和电流表的示数均增大7.如图为远距离输电示意图,发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变,且n1:n2=n4:n3.当用户消耗的功率增大时,下列表述正确的是()A. 用户的总电阻增大B. 用户的电压U4增加C. U1:U2=U4:U3D. 用户消耗的功率等于发电机的输出功率8.调压变压器是一种自耦变压器,它的构造如图,线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。
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第五章交变电流命题报告一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项符合题目要求,有的有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分.选不全的得3分,有选错或不答的不得分)1.根据交变电流瞬时值表达式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 ms B.1 msC.6.28 ms D.3.14 ms【解析】(方法一)由已知条件有2πT=ω=500 rad/s,则T=2π/500,由表达式可知,从中性面开始计时,第一次出现电流峰值需Δt=T/4=2π/500×1 4s=π1 000s=3.14×10-3 s.(方法二)由交流电瞬时值表达式,当i为最大值时有sin(ωt)=1,即500t=π/2,则t=π/1 000=3.14×10-3 s.故选D.【答案】 D2.下图表示两种电压的波形,其中图1甲表示电压按正弦规律变化,下列说法正确的是()图1A.图1甲表示交变电流,图乙表示直流B.两种电压的有效值都是311 VC.图1甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin100πt VD.以上说法都不对【解析】只要电流的方向发生变化,该电流就叫作交变电流,所以A选项错误;两种电压的最大值是311 V,而非有效值,B选项错误;图甲中交变电流的周期为2×10-2s,所以ω=2πT=100πrad/s,但是最大值是311 V,所以选项C错误、选项D正确.【答案】 D图23.(多选)如图2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,L 1、L 2两只灯泡的炽热程度相同,则下列说法中正确的是( )A .如果将频率增大,L 1炽热程度减弱、L 2炽热程度加强B .如果将频率增大,L 1炽热程度加强、L 2炽热程度减弱C .如果将频率减小,L 1炽热程度减弱、L 2炽热程度加强D .如果将频率减小,L 1炽热程度加强、L 2炽热程度减弱【解析】 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L 1的电流增大,通过L 2的电流减小,故B 项正确,同理可得C 项正确.故选B 、C.【答案】 BC4.一正弦式交变电压随时间变化的规律如图3所示,由图可知( )图3A .该交变电压的有效值为100 VB .该交变电压的频率为25 HzC .该交变电压瞬时值的表达式为u =100sin 25t VD .若将该交变电压加在阻值为100 Ω的电阻两端,该电阻消耗的功率为50 W【解析】 根据图象可知该交变电流的最大值为100 V ,A 错;周期为4×10-2 s ,所以频率为25 Hz ,B 对;ω=2πf =50π,交变电压瞬时值表达式为u =100sin 50πt V ,C 错;若将该交变电压加在阻值为100 Ω的电阻两端,因为电压有效值为1002V ,所以功率为(100/2)250 W =100 W ,D 错. 【答案】 B5.(多选)如图4所示的电路中要使电流表读数变大,可采用的方法有( )图4A .将R 上的滑片向上移动B .将R 上的滑片向下移动C .将开关S 由1掷向2D .将开关S 由1掷向3【解析】 在输入电压和原、副线圈匝数比n 1n 2一定的情况下,输出电压U 2是一定的,当R 减小时,由I 2=U 2R 可知电流表读数变大,故应将R 上的滑片向下移动,选项B 正确.在输入电压U 1一定的条件下,减小原、副线圈匝数比n 1n 2,则输出电压U 2⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2=n 2n 1U 1增大,故I 2=U 2R 增大,开关S 应掷向2,选项C 正确. 【答案】 BC图56.(2013·天津高考)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图5中电流互感器 ab 一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab ,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd ,为了使电流表能正常工作,则( )A .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab <I cdB .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab >I cdC .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab <I cdD .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab >I cd【解析】 根据变压器的工作原理I 1I 2=n 2n 1解决问题. 高压输电线上的电流较大,测量时需把电流变小,根据I 1I 2=n 2n 1,MN 应接匝数少的线圈,故ab 接MN ,cd 接PQ ,且I ab >I cd ,选项B 正确.【答案】 B7.(多选)如图6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6 A .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】 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 正确;线路功率损耗P 损=I 22R ,因此功率损耗也减小,由ΔU =I 2R 可知电压损耗减小,故B 、C 错误;因线路损耗功率减小,因此利用率将升高,D 正确.【答案】 AD8.(2012·福建高考)如图7,理想变压器原线圈输入电压U =U m sin ωt ,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器.V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是()图7A.I1和I2表示电流的瞬间值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小【解析】电压表V1和V2分别测量的变压器原、副线圈的输入、输出电压的有效值,电流表A1和A2分别测量的原、副线圈电路中电流的有效值,A、B 项错误;滑动变阻器向下滑动时,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=UR+R0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】 C9.图8如图8所示的电路图中,变压器是理想变压器,原线圈匝数n1=600匝,装有熔断电流为0.5 A的保险丝,副线圈的匝数n2=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,副线圈()A.可接耐压值为36 V的电容器B.可接“36 V40 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0.6 A的电流表测量其电路的总电流【解析】根据U1U2=n1n2得U2=n2n1U1=36 V,又由I1I2=n2n1,在保险丝安全的条件下,副线圈中允许通过的最大电流为I2=n1n2I1=600120×0.5 A=2.5 A,最大输出功率P m=I2U2=2.5×36 W=90 W,B选项正确.而交流电压的最大值为36 2 V,所以A选项错误.接14 Ω的电阻时,流过电阻的电流将达到I2′=3614A>2.5 A,C选项错误.若副线圈串联量程为0.6 A的电流表,则电流表可能会被烧坏,D 选项错误.【答案】 B10.(多选)在一阻值为R=10 Ω的定值电阻中通入如图9所示的交流电,则( )图9A .此交流电的频率为0.5 HzB .此交流电的有效值约为3. 5 AC .在2~4 s 内通过该电阻的电荷量为1 CD .在0~2 s 内电阻产生的焦耳热为25 J 【解析】 由图知,交流电的周期为2 s ,故频率f =1T =0.5 Hz ,A 正确;根据有效值的定义,由I 2RT =I 21R T 2+I 22R T 2=250 J 得,I =3.5 A ,B 正确,D 错误;.在2~4 s 内通过该电阻的电荷量为Q =I 1T 2+I 2T 2=1 C ,C 正确.故选ABC.【答案】 ABC二、填空题(本大题共3小题,共20分,把答案填在题中的横线上)11.(6分)如图10所示,匝数为100匝的圆形线圈绕与磁场垂直的轴OO ′,以50 r/s 的转速转动,穿过线圈的最大磁通量为0.01 Wb ,从图示的位置开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式____________________.图10【解析】 本题图示位置为线圈平面与磁场方向平行的位置,感应电动势的瞬时值表达式e =E m cos ωt ,而E m =NBSω,ω=2πn ,Φm =BS =0.01 Wb.所以E m =100×0.01×2×3.14×50 V =314 V ,ω=2πn =2×3.14×50 rad/s =314 rad/s.故感应电动势的瞬时值表达式为:e =E m cos ωt =314cos 314t V .【答案】 e =314cos 314t V图1112.(6分)一个面积为S 的矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为轴做匀速转动,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11所示,感应电动势的最大值和周期可由图中读出,则磁场的磁感应强度B =________.在t =T /12时刻,线圈平面与磁感应强度的夹角θ=________.【解析】 由于线圈在匀强磁场中以其一条边为轴做匀速转动时,交变电流的公式仍然适用.由图可以直接读出交变电流的最大值E m 和周期T .感应电动势为最大值时,线圈平面与磁场方向平行,感应电动势的最大值为E m =NBSω,式中的N =1,ω=2πT ,由此可求得B =E m T 2πS.从图象可以看出,线圈开始转动时为最大值,这时线圈平面与磁场B 方向平行,从开始时刻起线圈转过的角度,也就是线圈平面与B 的夹角,设这个夹角为θ,则θ=ωt ,在t =T /12时刻,θ=ωt =2πT ×T 12=π6.【答案】 E m T 2πS π6图1213.(8分)如图12所示,一理想变压器上绕有A 、B 、C 三个线圈,匝数比n A ∶n B ∶n C =4∶2∶1,在副线圈B 和C 的两端各接一个相同的电阻R ,当原线圈A 与交变电源连接时,交变电流表A 2的示数为I 0,则交变电流表A 1的示数为________.【解析】 由U B U C =n B n C=2可得U C =12U B ,I C =12I 0. 对于理想变压器有P 1=P 2+P 3.即I A U A =I 0U B +I C U C .所以I A =U B U A I 0+U C U A I C =n B n A I 0+n C n A·⎝ ⎛⎭⎪⎫12I 0,解得I A =5I 0/8. 【答案】 5I 0/8三、计算题(本题共3小题,共30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)图1314.(8分)如图13所示,变压器副线圈电路中有电阻R =7.26 Ω,消耗的功率为6 W .另有一匝线圈接有电压表,读数U 0=50 mV .原线圈两端电压为u =311 sin 100πt V .求原、副线圈的匝数和铁芯内的磁通量变化率表达式.【解析】 由题中条件可知该变压器每匝线圈感应电压有效值为50 mV .由P 2=U 22R 可得U 2=6.6 V ,即可得n 2=6.60.05=132(匝).由原线圈两端电压表达式可知交变电压的有效值为U 1=220 V ,再由U 1U 2=n 1n 2得原线圈匝数n 1=4 400(匝). 铁芯内磁通量的变化率即单匝线圈的感应电动势,其最大值为0.05 2 V ,表达式为ΔΦΔt=0.05 2 sin 100πt Wb/s. 【答案】 4 400匝 132匝 0.05 2 sin 100πt Wb/s图1415.(10分)如图14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=300πrad/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E m =NBSω=100×0.1×π×0.12×300πV =30 V I m =E m R =3 A.(2)由题意知i =I m sin ωt ,即i =3sin 300πt A. (3)感应电流的有效值I =I m 2=32A. 发热功率P =I 2R =⎝ ⎛⎭⎪⎫322×10 W =45 W. 【答案】 (1)3 A (2)i =3sin300πt A (3)45 W 16.(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U 2=n 2n 1U 1=240 V 由ΔU =U 2-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U 2′=U 用+ΔU ′=270 V变压器匝数比n 1∶n 2=U 1∶U 2′=220∶9.【答案】 220∶9附加题(本题供学生拓展学习,不计入试卷总分)17.(2012·江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图15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 =l 、bc =ad =2l .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15(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小E m ;(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 =ωl 2感应电动势E m =2NB (2l )v解得E m =2NBl 2ω.(2)电流I m =E m r +R安培力F =2NBI m l 解得F =4N 2B 2l 3ωr +R. (3)一个周期内,通电时间t =49TR 上消耗的电能W =I 2m Rt 且W =I 2RT解得I =4NBl 2ω3(r +R ).4N2B2l3ωr+R (3)【答案】(1)2NBl2ω(2)。