物理粤教版高二年级选修3-2第二章单元交变电流测验卷2

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2017-2018学年高中物理第二章交变电流章末复习课检测粤教版选修3-2

第二章交变电流【知识体系】交变电流⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧正弦式交变电流⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流产生⎩⎪⎨⎪⎧线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动特殊位置⎩⎪⎨⎪⎧S ⊥B ：Φ最大，e ＝0，i ＝0S ∥B ：Φ＝0，e 最大，i 最大描述⎩⎪⎨⎪⎧图象函数表达式表征交变电流的物理量⎩⎪⎨⎪⎧周期和频率的关系① 峰值② 有效值③ 瞬时值④ 平均值⑤ 电感器电容器⎩⎪⎨⎪⎧电感器：通直流、阻交流、通低频、阻高频电容器：隔直流、通交流、阻低频、通高频理想变压器⎩⎪⎨⎪⎧结构：原副线圈，铁芯原理：互感现象基本规律⎩⎪⎨⎪⎧变压关系⑥ 变流关系⑦功率关系⑧ 远距离输电⎩⎪⎨⎪⎧功率损失⑨ 电压损失⑩高压输电⎩⎪⎨⎪⎧高压交流高压直流[答案填写] ①T ＝1f ②E m ＝nBS ω ③E ＝E m2 ④e ＝E m sin ωt ⑤＝nΔΦΔt ⑥U 1U 2＝n 1n 2 ⑦I 1I 2＝n 2n 1⑧P 1＝P 2⑨P 耗＝I 2线R 线 ⑩U 耗＝I 线R 线主题1 交变电流的“四值”应用1．瞬时值．(1)当线圈平面与中性面重合(B ⊥S )时，线圈中感应电动势为零，若从此位置开始计时，则瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ＝nBS ωsin ωt ，i ＝I m sin ωt ＝nBS ωRsin ωt . (2)当线圈平面与中性面垂直(B ∥S )时，线圈中感应电动势最大；若从此位置开始计时，则瞬时值表达式应为e ＝E m cos ωt ＝nBS ωcos ωt ，i ＝I m cos ωt ＝nBS ωRcos ωt . 2．最大值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值E m ＝nBS ω.其中n 表示线圈匝数，S 表示线圈面积，与线圈转动时转轴的位置无关，与线圈的形状无关．在考虑电容器的耐压值时，应采用交流电的最大值．3．有效值．正弦式交流电的有效值大小为E ＝E m2，I ＝I m2.其他交变电流的有效值根据有效值的定义计算．求电功、电功率，确定保险丝的熔断电流，要用有效值；没有特殊说明时，交流电的电流、电压、电动势均指有效值，交流电表的测量值是有效值，交流用电设备上所标的额定电压、额定电流是有效值．4．平均值．平均值需用进行计算，求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，q ＝t .【典例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，边长L ＝10 cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r ＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，角速度为ω＝2π rad/s ，外电路电阻R ＝4Ω，求：(1)转动过程中感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势； (3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势； (4)交流电压表的示数； (5)转动一周外力做的功； (6)16周期内通过R 的电荷量．解析：(1)感应电动势的最大值E m ＝NBS Ω＝100×0.5×0.12×2π V ＝3.14 V. (2)转过60°时的瞬时感应电动势：e ＝E m cos 60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V.(3)通过60°角过程中产生的平均感应电动势： E ＝100×0.5×32×0.12π32π V ≈2.6 V.(4)电压表示数为外电路电压的有效值：U ＝E R ＋r ·R ＝3.142×45V ＝1.78 V. (5)转动一周外力所做的功等于电流产生的热量：W ＝Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E m22R ＋r·t ＝0.99 J.(6)16周期内通过电阻R 的电荷量： ·Δt ＝nΔΦΔt R ＋r ·Δt ＝n ΔΦR ＋r＝nBS ·sin 60°R ＋r＝0.086 6 C.答案：(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V (5)0.99 J (6)0.086 6 C 针对训练1．(2014·天津卷)(多选)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( )图1 图2A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合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25 HzD ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V解析：线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，所以选项A 正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为3∶2，故选项B 错误；频率为周期的倒数，即f ＝1T，a 的周期为0.04 s ，频率为25 Hz ，所以选项C 正确；正弦交流电动势的有效值为E ＝E m2＝nBS ω2，已知E a ＝152 V ，且ωb ＝23ωa ，故可知E b ＝23×152 V ＝102V ，所以选项D 错误．答案：AC主题2 理想变压器的分析1．输入功率和输出功率．理想变压器无能量损失，输入功率和输出功率相等，即P 入＝P 出．当变压器只有一个副线圈时，P 1＝P 2；当变压器有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋…输入功率P 入由输出功率P 出决定，即输出功率增大，输入功率也随之增大，输出功率减小，输入功率也随之减小．通俗地说，就是用多少给多少，而不是给多少用多少．2．输入电压和输出电压．变压器原、副线圈的电压之比为U 1U 2＝n 1n 2；当变压器有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比．输入U 1电压决定输出电压U 2，即U 2随着U 1的变化而变化，因为U 2＝n 2n 1U 1，所以只要U 1和匝数比不变化，不论负载如何变化，U 2不变．3．输入电流与输出电流．由I ＝P U 知，当变压器只有一个副线圈时：I 1I 2＝n 2n 1. 有多个副线圈时n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…当线圈的结构一定时，n 1、n 2一定，输出电流决定输入电流．输出电流增大，输入电流也随之增大；输出电流减小，输入电流也随之减小．当变压器有多个副线圈同时输出时，同样也有输出电流决定输入电流的关系．【典例2】如图所示的电路中，理想变压器的两端共接有三个规格完全相同的灯泡，变压器输入端接交变电压U 0，在开关S 闭合的情况下，三个灯泡的亮度相同．如果将开关S 断开，灯泡都不会损坏时，将要发生的现象是( )A ．灯泡L 1比S 闭合时暗一些B ．灯泡L 1比S 闭合时亮一些C ．灯泡L 2亮度不变D ．灯泡L 2比S 闭合时暗一些解析：当开关S 断开后，减少了输出功率，因输出功率减少，输入功率也减少，因U 0不变，则流过L 1的电流变小，灯L 1变暗，灯L 1两端的电压U 1＝IR ，I 减少，U 1也减少，变压器初级线圈两端的电压U 1′＝U 0－U 1增大，输入电压增大，输出电压与输入电压成正比也增大，即L 2两端的电压增大，流过L 2的电流增大，灯泡L 2比S 闭合时亮，故A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A针对训练2．(2015·广东卷)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ，调节前后( )A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2解析：设原线圈中电流为I 1，匝数为n 1，两端输入电压为U 1，输入功率为P 1，副线圈中电流为I 2，匝数为n 2，两端输出电压为U 2，输出功率为P 2，根据理想变压器原副线圈两端电压与匝数关系有：U 1U 2＝n 1n 2，所以当输出电压U 2由220 V 降至110 V 时，副线圈匝数n 2也应减少为一半，故选项C 正确；由于副线圈两端所接用电器不变，所以当用电器电压减半时，其电流I 2也减半，故选项A 错误；根据功率计算式P ＝UI 可知，副线圈中输出功率P 2变为原来的14，故选项B 错误；由能量守恒定律可知，原线圈中输入功率P 1也变为原来的14，故选项D 错误．主题3 远距离高压输电问题1．输电示意图．2．正确理解几个基本关系．(1)功率关系，P 1＝P 2，P 2＝P 损＋P 3，P 3＝P 4. (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，U 2＝U 线＋U 3，U 3U 4＝n 3n 4. (3)电流关系：I 1I 2＝n 2n 1，I 2＝I 线＝I 3，I 3I 4＝n 4n 3. (4)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 线R 线.(5)输电导线上损耗的电功率：P 损＝P 2－P 3＝I 2线R 线＝U 2线R 线＝U 线I 线．(6)输电导线上的电压损失U 线＝I 线·R 线＝U 2－U 3.【典例3】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I 1，其末端间的电压为U 1.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I 2.则( )A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为I 21r D ．输电线路上损失的电功率为I 1U解析：根据理想变压器输入端与输出端的电功率相同，可得U 1I 1＝U 2I 2，得U 2＝U 1I 1I 2，所以A 正确；根据欧姆定律可得输电线上的电压降为I 1r ，所以B 错误；理想变压器的输入功率为U 1I 1，故C 错误；输电线路上损失的电功率为I 21r ，故D 错误．答案：A3．(2014·四川卷)如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )图甲图乙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，输电线上损失功率减小解析：由题图乙知交变电流的周期为T ＝0.02 s ，设频率为f ＝1T＝50 Hz ，A 选项错误；发电机输出的最大电压为500 V ，故B 选项错误；输电线的电流由负载决定，故C 选项错误；当用户的用电器的总电阻增大时，输出的电流减小，故输电线上损耗ΔP ＝I 2R 的功率减小，故D 选项正确．答案：D统揽考情1．交变电流的四值计算以及变压器的原理和应用是高考考查的热点，题型以选择题为主，分值6分左右．2．本章知识与生产、生活联系紧密，理论联系实际的题目出现的可能性较大，如涉及民生的远距离输电问题．真题例析(2015·课标全国Ⅰ卷)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )A ．U ＝66 V ，k ＝19B ．U ＝22 V ，k ＝19C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13解析：原副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U ，可知副线圈电压为U ，原线圈电压为3U ，副线圈电流I ＝UR，原副线圈电流与匝数成反比，所以原线圈电流I 1＝U 3R ，那么原线圈输入电压220＝3U ＋U3R R ，整理可得U ＝66 V ；原副线圈电阻消耗的功率根据P ＝I 2R ，电阻相等，电流为1∶3，可得功率比为1∶9，k ＝19，对照选项A 对．答案：A针对训练(2016·全国Ⅰ卷)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω、4 Ω，○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 ．5解析：设变压器原、副线圈匝数之比为k ，则可知，开关断开时，副线圈电流为kI ；则根据理想变压器原理可知：U －IR 1kI （R 2＋R 3）＝k ①同理可知，U －4IR 14kIR 2＝k ② 代入数据联立解得：U ＝48I ；代入①式可得：k ＝3; 故B 正确，A 、C 、D 错误．答案：B1．(2015·江苏卷)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改为110 V ，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A ．200B ．400C ．1 600D ．3 200解析：根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2，代入数据可求副线圈匝数为400，B 正确．答案：B2．(2015·四川卷)小型手摇发电机线圈共n 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO ′，线圈绕OO ′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22ne 0 D ．有效值是2ne 0解析：由题意可知，线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e 0，又因为发电机线圈共n 匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2ne 0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2ne 0，故选项A 、B 错误；又由题意可知，若从题图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U ＝U m2，即U ＝2ne 0，故选项C 错误，选项D 正确．答案：D3．(2015·福建卷)下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T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m4r B.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4r C ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r D ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r 解析：原线圈电压的有效值U 1＝U m2，根据U 1U 2＝n 1n 2可求得U 2＝n 2n 1U m2，又因为是理想变压器，所以T 的副线圈的电功率等于输入功率P ，所以输电线上电流I ＝P U 2，导线上损耗的电功率P ′＝I 2(2r )＝4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2，所以C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C4．(2015·天津卷)(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则()A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小解析：保持Q 位置不动时，负载电路电压保持不变，将P 向上滑动时，连入电路的电阻变大，故负载消耗功率变小，原线圈输入功率变小，电流表示数变小，所以选项A 错误、B 正确；保持P 位置不动，即负载电路电阻不变，将Q 向上滑动时，由理想变压器电压、匝数关系可知，副线圈输出电压升高，负载电路消耗功率变大，故原线圈输入电流变大，所以选项C 正确、D 错误．答案：BC5．(2016·海南)(多选)如图(a)所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，R T为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表．原线圈所接电压u 随时间t 按正弦规律变化，如图(b)所示．下列说法正确的是()图(a) 图(b)A ．变压器输入功率和输出功率之比为4∶1B ．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4C ．u 随t 变化的规律为u ＝51sin(50πt )(国际单位制)D ．若热敏电阻R T 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大解析：原副线圈输入功率和输出功率相等，故A 错误；根据I 1I 2＝n 2n 1得，原副线圈的电流之比为1∶4，故B 正确；交变电压的峰值为51 V ，周期T ＝0.02 s ，则角速度ω＝2πT＝100π rad/s，则u随t的变化规律为u＝51sin 100πt，故C错误；若热敏电阻R T的温度升高，则热敏电阻的阻值减小，由于原线圈的电压不变，则副线圈的电压不变，副线圈中的电流变大，故D正确．答案：BD11。

高中物理第二章交变电流章末质量评估(含解析)粤教版选修3-2-粤教版高中选修3-2物理试题

章末质量评估(二)(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本大题共8小题，每一小题4分，共32分．在每一小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1. 一电阻接在10 V 直流电源上，电热功率为P ；当它接到电压u ＝10sin ωt (V)上时功率为()A ．0.25PB ．0.5PC ．PD ．2P解析：电阻接在10 V 直流电源上，电热功率为P ，如此P ＝102R；当它接到电压u ＝10sinωt (V)上时功率为P ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1022R＝1022R＝0.5P ，故B 正确．答案：B2. 一边长为L 的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e 随时间t 的变化情况如下列图．匀强磁场的磁感应强度为B ，如此结合图中所给信息可判定()A ．t 1时刻穿过线框的磁通量为BL 2B ．t 2时刻穿过线框的磁通量为零C ．t 3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D ．线框转动的角速度为E mBL 2解析：t 1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，A 错误；t 2时刻，穿过线框的磁通量最大为Φm ＝BL 2，B 错误；t 3时刻，感应电动势最大，如此磁通量变化率也最大，C 错误；交变电流的最大值为E m ＝BL 2ω，如此ω＝E mBL 2，D 正确．答案：D3．如下列图为某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd 的面积为S ＝0.03 m 2，共有10匝，线圈总电阻为r ＝1 Ω，线圈处于磁感应强度大小为22πT 的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO ′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R ＝9 Ω的连接．在外力作用下线圈以10π rad/s 绕轴OO ′匀速转动时，如下说法中正确的答案是()A ．电阻R 的发热功率是3.6 WB ．交流电流表的示数是0.6 AC ．用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 sD ．如果将电阻R 换成标有“6 V3 W 〞字样的小灯泡，小灯泡能正常工作解析：感应电动势最大值：E m ＝nBωS ＝10×22π×10π×0.03 V ＝6 2 V ，电动势有效值：E ＝E m2＝6 V ；电路中的电流：I ＝ER ＋r ＝69＋1A ＝0.6 A ，如此交流电流表的示数是0.6 A ，选项B 正确；电阻R 的发热功率是P R ＝I 2R ＝3.24 W ，选项A 错误；交流电的周期T ＝2πω＝2π10πs ＝0.2 s ，如此用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.2 s ，选项C 错误；如果将电阻R 换成标有“6 V3 W 〞字样的小灯泡，灯泡的电阻R L ＝U 2P ＝363Ω＝12 Ω，灯泡两端的电压U L ＝E R L ＋r R L ＝612＋1×12 V ＝5.54 V ，故小灯泡不能正常工作，选项D 错误．答案：B4．在电阻两端并联二极管如下列图电路，电阻R 1与电阻R 2阻值一样，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A 、B 间加一正弦交变电流u ＝20 2sin 100πt (V)，如此加在R 2上的电压有效值为()A ．10 VB ．20 VC ．15 VD ．510 V解析：电压值取正值时，即在前半个周期内，二极管电阻为零，R 2上的电压等于输入电压值，电压值取负值时，即在后半周期内，二极管电阻无穷大可看作断路，R 2上的电压等于输入电压值的一半，据此可设加在R 2的电压有效值为U ，根据电流的热效应，在一个周期内满足U 2R T ＝202R ·T 2＋102R ·T2，可求出U ＝510 V ．应当选项D 正确．答案：D5. 如下列图为某交变电流随时间变化的图象，此交变电流有效值是()A ．3 2 AB ．5 A C.17 A D ．2 5 A解析：将交变电流与直流电流通过阻值都为R 的电阻，设直流电流为I ，如此根据有效值的定义，有(422)2R ·T 2＋()322R ·T 2＝I 2RT ，解得I ＝17 A.答案：C6．如下列图电路中，L 为电感线圈，C 为电容器，当开关S 由断开变为闭合时()A ．灯L A 中无电流通过，不可能变亮B ．灯L A 中有电流通过，方向由a 到bC ．灯L B 逐渐熄灭，c 点电势高于d 点电势D ．灯L B 逐渐熄灭，c 点电势低于d 点电势解析：假设开关S 由断开变为闭合，如此电容器C 和灯L A 将被短路，电容器放电，灯L A 中电流方向为由b 到a ，A 、B 错误；由于在L 中产生自感电动势，在线圈L 、灯L B 和电键形成回路，使得灯L B 逐渐熄灭，电流方向为从c 到d ，由于L 是电源，所以c 点电势低于d 点电势，选项D 正确．答案：D7．如图，利用理想变压器进展远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电顶峰到来时()A ．输电线上损耗的功率减小B ．电压表V 1的示数减小，电流表A 1增大C ．电压表V 2的示数增大，电流表A 2减小D ．用户功率与发电厂输出功率的比值减小解析：当用电顶峰到来时，用户消耗的功率变大，如此电流表A 2读数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A 错误；电流表A 1增大，因为发电厂的输出电压恒定，如此升压变压器的次级线圈电压不变，即电压表V 1的示数不变，选项B 错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级线圈电压减小，降压变压器次级线圈电压也减小，即电压表V 2的示数减小，选项C 错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例P －P 损P＝1－I 2R U 1I ＝1－ΔUU 1，因为输电线上的电流增大，如此电压损失增大，U 1不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故D 正确．答案：D8．如下列图，有一矩形线圈绕OO ′轴在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，通过滑环接一理想变压器．线路中接有电压表和电流表，不计矩形线圈和导线的电阻．滑动接头P 可以上下移动，副线圈上接有可调电阻R .如下判断正确的答案是()A ．当P 位置不动、R 增大时，电压表的示数增大B ．当P 位置不动、R 增大时，电压表的示数减小C ．当P 位置向上移动、R 不变时，电流表的示数增大D ．当P 位置向上移动、R 不变时，电流表的示数减小解析：因不计矩形线圈和导线的电阻，电压表的示数即电动势的有效值，电动势不变，电压表示数不变，应当选项A 、B 错误；根据理想变压器变压规律U 1U 2＝n 1n 2，副线圈输出电压U 2＝n 2n 1U 1，因n 1减小，U 2会增大，由输出功率等于输入功率P 2＝U 22R＝P 1＝U 1I 1知，电流表示数I 1会增大，应当选项C 正确，选项D 错误．答案：C二、多项选择题(本大题共4小题，每一小题4分，共16分．在每一小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)9．如下列图，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交变电流的图象，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交变电流的图象如图线b 所示. 以下关于这两个正弦交变电流的说法正确的答案是()A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B ．线圈先后两次转速之比为3∶2C ．交变电流a 的瞬时值为u ＝10sin 5πt (V)D ．交变电流b 电压的最大值为203V解析：由题图可知，t ＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，所以A 错误；由图象可知T A ∶T B ＝2∶3，故n A ∶n B ＝3∶2，所以B 正确；由图象可知，交流电a 的最大值为10 V ，角速度为ω＝2πT ＝2π0.4 rad/s ＝5π rad/s，所以交流电a 的瞬时值为u ＝10sin 5πt(V)，所以C 正确；交流电最大值U m ＝nBSω，故U m a ∶U m b ＝3∶2，故U m b ＝23U m a ＝203V ，D 正确．答案：BCD10．如下列图，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一样，如此如下说法中正确的答案是()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，两个灯泡炽热程度一样，应有两灯泡消耗的功率一样，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．答案：BC11．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，Ⓐ均为理想电表，R 是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、L 是理想线圈、D 是灯泡．原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，如下说法正确的答案是()A ．交流电的频率为50 HzB ．电压表的示数为22 2 VC ．当光照增强时，Ⓐ的示数变小D ．假设用一根导线来代替线圈L ，如此灯D 变亮解析：因交流电的周期是0.02 s ，所以频率为f ＝1T ＝10.02 Hz ＝50 Hz ，故A 正确；原线圈接入电压的最大值是220 2 V ，所以原线圈接入电压的有效值是U 1＝220 V ，根据理想变压器变压比：U 1U 2＝n 1n 2，代入数据解得副线圈的电压为：U 2＝22 V ，故B 错误；有光照增强时，R阻值随光强增大而减小，根据P ＝U 2R 总，得副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，所以电流表Ⓐ的示数变大，故C 错误；用导线代替线圈，对电流的阻碍减小，所以D 变亮，故D 正确．答案：AD12．如图甲所示为一交变电压随时间变化的图象，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化．假设将此交变电流连接成如图乙所示的电路，电阻R 阻值为100 Ω，如此()A ．理想电压表读数为100 VB ．理想电流表读数为0.75 AC ．电阻R 消耗的电功率为56 WD ．电阻R 在100秒内产生的热量为5 625 J解析：根据电流的热效应，一个周期内产生的热量Q ＝U 2R T ＝1002R ·T 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫5022R·T2，解得U ＝75 V ，A 错误；电流表读数I ＝UR＝0.75 A ，B 正确；电阻R 消耗的电功率P ＝I 2R ＝56.25 W ，C 错误；在100秒内产生的热量Q ＝Pt ＝5 625 J ，D 正确．答案：BD三、非选择题(此题共3小题，共52分．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)13．(16分)发电机转子是匝数n ＝100，边长L ＝20 cm 的正方形线圈，其置于磁感应强度B ＝0.5 T 的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以ω＝100π rad/s 的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时．线圈的电阻r ＝1 Ω，外电路电阻R ＝99 Ω.(1)写出交变电流瞬时值表达式； (2)求外电阻上消耗的功率；(3)从计时开始，线圈转过π3过程中，通过外电阻的电荷量是多少？解析：(1)电动势的最大值：E m ＝nBωL 2＝628 V ，根据闭合电路欧姆定律得I m ＝E mR ＋r＝6.28 A ，故交变电流瞬时值表达式为：i ＝6.28sin 100πt (A)． (2)电流的有效值I ＝12I m ，由P ＝I 2R 得外电阻上的消耗功率：P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12I m 2R ≈1.95×103 W. (3)从计时开始到线圈转过π3过程中，由E ＝n ΔΦΔt，得＝n Φm －Φm cos 60°Δt ＝n ·BL 22Δt，故平均电流＝E－R ＋r ＝nBL 22〔R ＋r 〕·Δt，通过外电阻的电荷量q ＝·Δt ＝nBL 22〔R ＋r 〕＝1×10－2C.答案：(1) i ＝6.28sin 100πt (A)(2)1.95×103W (3)1×10－2C14．(18分)如下列图，理想变压器原线圈中输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈两端电压U 2为220 V ，输出端连有完全一样的两个灯泡L 1和L 2，绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V.(1)原线圈n 1等于多少？(2)当开关S 断开时，表A 2的示数I 2＝5 A ，如此表A 1的示数I 1为多少？ (3)当开关S 闭合时，表A 1的示数I 1′等于多少？解析：(1)设伏特表所接线圈输出端电压为U 3，得U 1U 3＝n 1n 3，得n 1＝3 3002×1＝1 650. (2)由U 1I 1＝U 2I 2，得I 1＝U 2I 2U 1＝220×53 300A ≈0.33 A.(3)当S 闭合时，I ′2＝2I 2＝10 A ，U 1I ′1＝U 2I ′2，I ′1＝U 2I ′2U 1＝220×103 300A ≈0.67 A.答案：(1)1 650(2)0.33 A(3)0.67 A15．(18分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW ，输出电压恒为500 V ，用电阻率为1.8×10－8Ω·m，横截面积为10－5m 2的输电线向4×103m 远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不得超过发电机总功率的4%.(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V ，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V ？假设用电器电路中电流为100 A ，求此时用电器两端的电压数值．解析：(1)输电要用两根导线，如此输电线的电阻为 r ＝ρ2lS ＝1.8×10－8×2×4×10310－5Ω＝14.4 Ω，由题意知P 损＝P ×4%＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22r ，代入数据得U 2＝6 000 V ，升压变压器原、副线圈匝数比为：n 1n 2＝U 1U 2＝500 V 6 000 V ＝112.(2)I 2＝P U 2＝1056×103 A ＝503A ， U 损＝I 2·r ＝503×14.4 V ＝240 V ，而U 3＝U 2－U 损＝6 000 V －240 V ＝5 760 V ，n 3n 4＝U 3U 4＝5 760 V 220 V ＝28811，降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11. (3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大，由题知I ′4＝100 A 如此由I ′4I ′3＝n 3n 4＝28811，所以I ′3＝27572A ，U ′损＝I ′3·r ＝27572×14.4 V ＝55 V ，而U 1、U 2不变，U ′3＝U 2－U ′损＝(6 000－55) V ＝5 945 V ， U ′3U ′4＝n 3n 4， U ′4＝n 4n 3U ′3＝11288×5 945 V ≈227 V.答案：(1)1∶12(2)288∶11(3)大于220 V227 V。

粤教版高中物理选修(3-2)第二章《交变电流》章末测试含教学反思教学设计案例说课稿学案

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1．如图1所示为交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是( )．图1A ．5 2 AB ．5 A C.722 A D ．3.5 A解析题图所示图象中的交变电流在一个周期内产生的热量：Q ＝I 21R T 2＋I 22R T 2＝(42)2R T 2＋(32)2R T 2＝25RT . 令此交变电流的有效值为I ，应有Q ＝I 2RT ，故I 2RT ＝25RT ，解得I ＝5 A ．B 项正确．答案 B2．(2010·三亚模拟)如图2所示，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．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 ，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是( )．图2A ．原线圈中的电流为nIB．变压器的输入功率为UI nC．电动机输出的总功率为I2R D．电动机两端电压为IR解析电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为In，故A错误；原线圈的输入功率则为U In，故B对；电动机上的热功率为I2R，电动机消耗功率为U In，两端电压为Un，故C、D错误．答案 B3．一只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3甲所示，则下列说法正确的是()．图3A．t＝0时刻，线圈平面位于中性面位置B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最小C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大D．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图4乙所示解析由Φ-t图知，t＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e＝0，故A项正确、D项错误；由图知T＝0.04 s，在t＝0.01 s时，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e最大，则B项错误；在t＝0.02 s时，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，则C项错误．答案 A4．某中学的学生食堂新安装了磁卡就餐系统，使用不到一周，便出现了电源总开关总是无法接通的问题．经检查，电源总开关中漏电保护器动作切断了电源．漏电保护器电路如图4所示，变压器A处用火线与零线双股平行绕制成线圈，然后接到磁卡机上，B处有一个输出线圈，一旦线圈B中的电流经放大器放大后便推动断电器切断电源．造成漏电保护器动作切断电源的原因判断为磁卡机用电端()．图4A．零线与火线之间漏电B．火线与地之间漏电或零线直接接地C．只有火线与地之间漏电才会产生D．刷卡机装得过多，造成电流太大解析由题意知，火线和零线均绕在铁芯上，故只有火线与零线中电流大小不等时，才会引起漏电保护器切断电源，故可能是火线与地之间漏电，也可能是零线与地之间漏电．答案 B5．图5甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()．图5A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的瞬时值表达式为U＝311sin(100πt) VD．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的1 10解析因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向，因此两图均为交流电，A项错；对于正弦交流电才有U有效＝U m2，虽然两图的峰值相同，但图乙非正弦(余弦)交流电不适用上式有效值的求法，故B错；正弦交流电电压瞬时值的表达式为U＝U m sin ωt，由图象可知U m＝311 V，T＝2×10－2s，可得ω＝2πT＝100π，代入上式得U＝311sin(100πt)，故C项对；由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流，它不会改变周期和频率，故D错．答案 C二、双项选择题(本题共5小题，每小题8分，共40分)6．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e＝102sin(4πt ) 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次解析由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4π，由角速度和周期、频率的关系ω＝2πT＝2πf得到此交变电动势的频率为2 Hz，周期是0.5 s，所以选项A正确．周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错误．代入表达式t＝0.25 s，得到e＝0，选项C错误．零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项B正确．综上所述，本题的正确选项为A、B.答案AB7．如图6所示，2008年1月10日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重．此次灾害牵动亿万人的心．为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U ，电流为I ，热耗功率为ΔP ；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP ，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )．图6A ．输电电流为3IB ．输电电流为9IC ．输电电压为3UD ．输电电压为13U解析高压线上的热耗功率ΔP ＝I 2·R 线①若热耗功率变为9ΔP ，则9ΔP ＝I ′2·R 线②由①②得I ′＝3I ，A 对．又输送功率不变，由P ＝UI ＝U ′I ′得U ′＝13U ，所以D 对．答案 AD8．如图7所示，T 为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab 和cd 的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当电键S 闭合时( )．图7A ．交流电压表V 1和V 2的示数一定都变小B ．交流电压表只有V 2的示数变小C ．交流电流表A 1、A 2和A 3的示数一定都变大D．电流表A1、A2的示数变大解析闭合S时，输出电路电阻减小，副线圈中电流增大，V1示数不变，V2示数变小，A2示数变大，则A1示数也变大，由于V1示数不变，A2示数变大，V2示数变小，则A3示数变小．B、D项正确．答案BD9．汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油．柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的；而汽油机做功冲程开始时，汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的．但是汽车蓄电池的电压只有12 V，不能在火花塞中产生火花，因此，要使用如图8所示的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，从而在副线圈中产生10 000 V以上的电压，这样就能在火花塞中产生火花了．下列说法中正确的是()．图8A．柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的B．汽油机点火装置的开关始终闭合，副线圈的两端也会有高压C．接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源，否则就不能在副线圈中产生高压D．汽油机的点火装置中变压器的副线圈匝数必须远大于原线圈的匝数解析汽车柴油机压缩汽缸内空气，实际上是活塞对气体做功使其内能增加，当温度升高到一定温度时，柴油着火燃烧．汽油机是借助于变压器在通入原线圈中电压12 V断电时产生变化的磁通量从而在副线圈中产生瞬时高压10 000 V，而达到产生火花的目的，所以电源可以是直流，且副线圈匝数要远大于原线圈匝数，故A、D正确．答案AD10．(2010·徐州模拟)我国“西电东送”采用高压输电，继三峡至常州500 k V直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 k V直流输电工程．采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电网供电和不同电网的互联．关于高压直流输电，下列说法正确的是()．A．高压输电可以减小输电电流，从而减少输电导线的能量损失B．恒定的直流输电可以有效消除交流高压输电中感抗和容抗的影响C．可以加快输电的速度D．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压解析在功率一定时，采用高压输电，根据P＝UI，可以通过减小电流，从而减少输电导线的能量损失，A项正确；交流电由于感抗和容抗的作用，不能无限升压，而利用直流输电可以有效弥补这个缺陷，B项正确；两种输电方式都不能改变输电的速度，C项错误；变压器只能改变交变电流的电压，D项错误．答案AB三、非选择题(本题共2小题，共30分．计算题要求有必要的文字叙述，列出必要的方程和演算步骤)11．(15分)如图9甲所示，在两根水平放置的平行金属导轨两端各接一只R＝1 Ω的电阻，导轨间距L＝0.2 m，导轨的电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.8 T．一根电阻r＝0.3 Ω的导体棒ab置于导轨上，且始终与导轨良好接触，若导体棒沿平行于导轨的方向在PQ和MN之间运动，其速度图象如图9乙所示(正弦曲线)．求：图9(1)导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式；(2)整个电路在1分钟内产生的热量．解析(1)由速度图象得，某时刻导体棒运动速度表达式v＝10sin(10πt) m/s导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL v＝10BL sin(10πt)＝1.6sin(10πt) V (2)感应电动势的最大值为E m＝10BL＝1.6 V感应电动势的有效值为E＝E m2＝452V回路中的总电阻为R′＝r＋R2＝0.8 Ω电流I＝ER′＝ 2 A整个电路在1分钟内产生的热量为Q＝I2R′t＝96 J.答案(1)e＝1.6sin(10πt) V(2)96 J12．(15分)三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程．枢纽控制流域面积为1.0×106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011 m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作的总发电功率)为P＝1.82×107 kW，年平均发电量约为W＝8.40×1010 kW·h.该工程已全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答下列问题(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)：(1)若三峡电站上、下游水位差按h＝100 m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P1＝4.5×105 kW，采用超高压输电，输电电压为U＝500 kV，而发电机输出的电压约为U0＝18 kV.若输电线上损耗的功率为输电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．解析(1)一年水流做功(即减少的势能)W′＝Qρg h.水流的势能转化为电能的效率η＝WW′＝WQρgh，将数据代入上式得η≈67%.(2)设每台发电机组平均年发电n天，则W＝Pt，即P×n×24＝W.所以n＝W24P＝8.40×10101.82×107×24天≈192.3天．(3)升压变压器原、副线圈的匝数比n1n2＝U0U＝18500＝9250，输电线上的电流I＝P1U＝900 A.损失功率P损＝5%P1＝I2r，所以r≈27.8 Ω.答案(1)η＝WQρgh67%(2)192.3天(3)925027．8 Ω。

高中物理第二章交变电流单元测试2 粤教选修3-2

《交变电流》单元检测一、单项选择题（每小题4分，4个小题，共16分，每小题给出的四个选项中只有一个正确答案，选择题答案填入到后面的表格中）1.将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上,电源电动势随时间变化的规律如图所示.下列说法正确的是（）A.电路中交变电流的频率为0.25 HzB.通过电阻的电流为2AC.电阻消耗的电功率为2.5 WD.用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V2.在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。

如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是（）A B C D3.如图所示,三个灯泡是相同的,而且耐压足够,电源内阻忽略.当单刀双掷开关S接A时,三个灯亮度相同,那S接B时（）A.三个灯亮度相同B.甲灯最亮,丙灯不亮C.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮D.只有丙灯不亮,乙灯最亮4.收录机等小型家用电器所用的稳压电源,是将220V的正弦交流电变为稳定的直流电的装置,其中的关键部分是整流电路.有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化）,则该脉动直流电电流的有效值为（）A.82AB.42AC.22AD.2A二、双项选择题（每小题6分，5个小题，共30分，每小题有两个正确答案，答案填入到后面的表格中）5.在电能的输送过程中，若输送的电功率一定、输电线电阻一定时，对于在输电线上损失的电功率，有如下四种判断，其中正确的是（）A．和输送电线上电压降的平方成反比B.和输送电压的平方成正比C．和输送电线上电压降的平方成正比D.和输送电压的平方成反比n 2 RA 1n 1A 2ab V 6.如图所示中的各电流中是交流电的是（）7．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 ～C 时刻线圈转过的角度为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 8.如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220V ，负载电阻Ω=44R ，电流表A1的示数是0.20A 。

高二物理粤教版选修3-2习题：重点强化卷2 交变电流的产生及描述含答案

重点强化卷(二) 交变电流的产生及描述(建议用时：60分钟)一、选择题1．一矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图1所示，下列说法中正确的是( ) 【导学号：97192073】图1A．此交流电的频率为0.2 HzB．此感应电动势的有效值为1 VC．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行D．在线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为1100πWb【解析】由题图可知，此交流电的周期T＝0.2 s，频率f＝1T＝5 Hz，A错；E＝Em2＝22V，B错．t＝0.1 s时，电动势为0，线圈平面与磁感线垂直，C错．因E m＝nBSω，其中n＝10，ω＝2πT＝10π rad/s，故Φm＝BS＝1100πWb，D正确．【答案】 D2．如图2所示，一矩形线圈在有界匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，OO′刚好是磁场的边界，若线圈的匝数为n，横截面积为S，转动的角速度为ω，磁场的磁感应强度为B，那么产生的交流电动势的有效值为( )图2A.nBωS2B.2nBωSC．2nBωS D.nBωS 2【解析】线圈中产生的感应电动势最大值为：E m＝nBωS，又因为线圈转动时只有半个周期在磁场中，取一个周期为T.根据有效值的定义知⎝⎛⎭⎪⎫E m2R2·T2＝E2RT.可得E＝Em2，因此交流电动势的有效值为nBωS2，选项D正确．【答案】 D3．如图3所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知( )图3A．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin(0.02t)VB．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin(100πt)VC．t＝0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零D．t＝0.02 s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大【解析】由图知，E m＝200 V，ω＝2πT＝100π，A错，B对；t＝0.01 s和t＝0.02 s时，线圈处于中性面，C、D均错．【答案】 B4．如图4所示，图甲、乙分别表示两种电压的波形，下列说法正确的是( ) 【导学号：97192074】甲乙图4A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压最大值都是311 VC．两种电压的有效值相同D．两种电压都是交流电压，但周期、频率、有效值都不同【解析】两种都是交流电，周期都是2×10－2 s，最大值都是311 V，图甲的有效值为220 V，图乙中由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，A、C、D错，B对．【答案】 B5．(多选)电阻为1 Ω的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的正弦交流电的图象如图5中图线a所示；当调整线圈转速后，该线圈中所产生的正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )图5A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a的电动势的有效值为5 2 VD．交流电b的电动势的最大值为5 V【解析】由题图可知，t＝0时刻线圈中的感应电流为0，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量的变化率为0，所以穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由题图可得线圈先后两次转动的周期之比为0.4∶0.6＝2∶3，所以转速之比为3∶2，选项B正确；由题图可得交流电a的电流的最大值为10 A，有效值为102A＝52A，又矩形线圈的电阻为1 Ω，所以交流电a的电动势的有效值为5 2 V，。

2018-2019学年粤教版高中物理选修3-2 第二章交变电流单元测试

2018-2019学年粤教版高中物理选修3-2 第二章交变电流单元测试一、单选题1.通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为（）A. 12VB. 4 VC. 15VD. 8 V2.远距离输电线路的示意图如下：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（）A. 升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B. 当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大C. 输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定D. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压3.为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后进行远距离输送，再经变电所将高压变为低压．某变电所将电压的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电所变压器( )A. 原、副线圈匝数比为50∶1B. 副线圈中电流的频率是100 HzC. 原线圈的导线比副线圈的要粗D. 输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和4.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（）A. t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零B. t＝0.01 s时线框平面与中性面重合C. 线框产生的交变电动势有效值为311 VD. 线框产生的交变电动势频率为100 Hz5.如图所示，理想变压器的原线圈两端接u=220 sin100πt（V）的交流电源上副线圈两端接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．下列说法正确的是（）A. 原线圈中的输入功率为220 WB. 原线圈中电流表的读数为1 AC. 副线圈中电压表的读数为110 VD. 副线圈中输出交流电的周期为0.01s6.远距离输电时，若保证电能的输送功率不变，则( )A. 由公式得，输电电压越高，输电导线上的功率损失越大B. 由公式得，输电导线的电阻越大，输电导线上的功率损失越小C. 由公式得，输电电流越大，输电导线上的功率损失越大D. 由公式P＝IU得，输电导线上的功率损失与电流强度成正比7.如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为1 000匝，两个副线圈的匝数分别为50匝和100匝，L1是“6V，2W”的小灯泡，L2是“12V，4W”的小灯泡，当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流（）A. AB. AC. AD. A8.一个灯泡通过一个粗导线绕成的线圈与一交流电源相连接，如图所示．一铁芯插进线圈之后，该灯将( )A. 变亮B. 变暗C. 对灯没影响D. 以上说法都不正确二、多选题9.如图所示的电路中，当a、b端加直流电压时，L1灯发光，L2灯不亮；当加同样电压的交流电源时，L1灯发光但较暗，L2灯发光较亮．那么以下正确的是（）A. A中接的是电感线圈，B中接的是电容器B. A中接的是电容器，B中接的是电感线圈C. A中接的是电阻，B中接的是电容器D. 若加的交流电频率增大，电压不变，则L1灯变更暗，L2灯变更亮10.某电路的输入电流既有直流成分，又有交流高、低频成分，若通过如图装置，只把交流低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各元件的作用，说法正确的是（）A. L起到消除交流成分的作用B. C1是隔直电容器C. C2起到消除高频成分的作用D. 以上说法都不对11.如图（a）、（b）所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S 使电路达到稳定，灯泡A发光，则（）A. 在电路（a）中，断开S后，A将渐渐变暗B. 在电路（a）中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C. 在电路（b）中，断开S后，A将渐渐变暗D. 在电路（b）中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐渐变暗三、填空题12.我国交流电的频率为________ Hz，那么1min内电流的方向改变________次．13.照明用的交流电电压瞬时值表达式为μ=220 sin100πt（V），则该交流电电压的有效值为________ V；如果用该照明用的交流电给手机电池充电（充电电压约为4V）．则手机充电器是________（填“升压”或“降压”）变压器．四、解答题14.某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104W，电厂输出电压仅350V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为4Ω，允许损失的功率为输送功率的5%，求：用户所需电压为220V时，升压、降压变压器的原副线圈的匝数比各是多少？五、综合题15.如图所示，三相交流电的线电压为380V，三相负载为三个完全相同的灯泡；（1）则图中a灯的电压为________V；（2）当交流电源的A相断开时，图中b灯的电压为________V．16.如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1=1100，接入电压U1=220V的电路中，（1）要求在两组副线圈上分别得到电压U2=6V，U3=110V，它们的匝数n2，n3分别为多少？（2）若在两副线圈上分别接上“6V，20W”、“110V，60W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？答案解析部分一、单选题1.【答案】B【解析】【解答】解：由有效值的定义可得I12Rt1+I22Rt2= T，代入数据得（0.1）2R×0.8+（0.2）2×R×0.2= ×1，解得U=4 V故选：B．【分析】已知交变电流的周期，一个周期内分为两段，每一段均为恒定电流，根据焦耳定律即可得一个周期内交变电流产生的热量．2.【答案】B【解析】【分析】：在输电问题中，总功率保持不变，若发电机组电压不变则根据变压器的工作特点，所以升压变压器的输出电压也不变，同时输电线上电流变小，所以输电时的电压降以及能耗均减小。

高中物理第二章交变电流章末质量评估粤教版选修3-2-粤教版高二选修3-2物理试题

第二章交变电流(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每一小题3分，共30分．在每一小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1．两电路中电流与时间的关系分别如图甲、乙所示，属于交变电流的是( )图甲图乙A ．甲、乙都是B ．甲是，乙不是C ．乙是，甲不是D ．甲、乙都不是解析：甲图中大小和方向都做周期性变化，所以是交流电，乙图中只有大小变化而方向没有发生变化，是直流电．答案：B2.如下列图，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，如此在t ＝πω时刻( )A ．线圈中的感应电动势最小B ．线圈中的感应电流最大C ．穿过线圈的磁通量最大D ．穿过线圈磁通量的变化率最小解析：一矩形线圈在匀强磁场内绕固定轴转动，线圈垂直中性面时，磁通量为零，磁通量变化率最大；每当线圈经过中性面时，电流方向改变，在t ＝πω时刻，即经过12周期，线圈平面与磁场方向又平行了，此时又处于中性面，磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势和感应电流也最大．答案：B3．我国家庭照明电路用的交流电的电压瞬时值随时间变化的规律为u ＝311sin100πt (V)，关于此交流电如下说法中正确的答案是( )A ．电压的最大值是311 VB ．电压的有效值是311 VC ．交流电的频率为100 HzD ．交流电的周期为100 s解析：交流电的电压瞬时值变化规律U ＝U m sin ωt ＝311sin 100 πt (V)，所以U m ＝311 V ，选项A 对．正弦交流电的电压有效值U ＝U m2＝220 V ，选项B 错．角速度ω＝100π，周期T ＝2πω＝0.02 s ，选项D 错．交流电频率f ＝1T＝50 Hz ，选项C 错．答案：A4.一个按正弦规律变化的交流电的图象如下列图，由图象可知( )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 A③该交变电流的瞬时值表达式为i ＝20sin 0.02t (A) ④t ＝T8时刻，该交变电流的大小与其有效值相等A ．①②B ．②④C ．③④D ．①③解析：由图可知，交变电流的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，如此①错误；该交变电流的有效值为I ＝202A ＝14.1 A ，②正确；ω＝2πT ＝100π，该交变电流的瞬时值表达式为i＝20sin 100πt (A)，③错误；t ＝T 8时刻，该交变电流的大小为i ＝20sin 100πt (A)＝20sinπ4(A)＝14.1 A ，即与其有效值相等，④正确，选项B 正确．答案：B5．如下列图为正弦交流电经过整流器处理后的电压波形，其电压的有效值是( )A ．1.5 VB ．1 V C.32V D. 3 V解析：设交流电电压的有效值为U ，周期为T ，电阻为R ，如此有U 2R T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U m 22R·T2，解得U ＝12U m ＝12×3 V ＝1.5 V.答案：A6.如下列图，甲、乙是规格一样的灯泡，接线柱a 、b 接电压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 接电压的有效值为U 的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，如此如下判断正确的答案是( )A ．与甲灯串联的元件x 是电容器，与乙灯串联的元件y 是电感线圈B ．与甲灯串联的元件x 是电感线圈，与乙灯串联的元件y 是电容器C ．与甲灯串联的元件x 是二极管，与乙灯串联的元件y 是电容器D ．与甲灯串联的元件x 是电感线圈，与乙灯串联的元件y 是二极管解析：假设x 是电容器，y 是电感线圈，如此a 、b 接直流电源时，电容器不通直流，甲灯不亮，乙灯亮，与题意不符，A 错误．假设x 是电感线圈，y 是电容器，如此a 、b 接直流电源时，x 通直流，无感抗，甲灯亮，y 隔直流，乙灯不亮；当a 、b 接交流电源时，x 对交流有感抗，故甲灯亮度变弱，y 能通电流，如容抗较小，如此可使乙灯正常发光，B 正确．假设x 是二极管，如此a 、b 接直流电源时，正、反接时，二极管只能有一次导通，甲灯只能有一次亮，与题意不符，C 错误．假设y 是二极管，乙灯在直流电源正、反接时，有一次亮，而接交流电源时，因二极管的单向导电性，乙灯应时亮时灭，与题意不符，D 错误．答案：B7．如下列图电路中，L 为电感线圈，C 为电容器，当开关S 由断开变为闭合时( )A ．灯A 中无电流通过，不可能变亮B ．灯A 中有电流通过，方向由a 到bC ．灯B 逐渐熄灭，c 点电势高于d 点电势D ．灯B 逐渐熄灭，c 点电势低于d 点电势解析：假设开关S 由断开变为闭合，如此电容器C 和灯A 将被短路，电容器放电，灯A 中电流方向为由b 到a ，A 、B 均错；由于在L 中产生自感电动势，在线圈L 、灯B 和电键形成回路，使得灯B 逐渐熄灭，电流方向为从c 到d ，由于L 是电源，所以c 点电势低于d 点电势，选项D 正确．答案：D8．远距离输电的原理图如下列图，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R ，变压器为理想变压器，如此如下关系式中正确的答案是( )A.I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22RD ．I 1U 1＝I 2U 2解析：理想变压器原副线圈两端的电压与线圈的匝数成正比，有：U 1U 2＝n 1n 2，由能量守恒定律可知：P 1＝I 1U 1＝P 2＝I 2U 2，应当选项D 正确；因此I 1I 2＝n 2n 1，应当选项A 错误；输电线两端的电压应为升压器副线圈两端电压与降压器原线圈两端电压U 3之差，因此根据欧姆定律有：I 2＝U 2－U 3R，应当选项B 错误；降压器的输入功率为：P 3＝I 2U 3，因此有：I 1U 1＝I 22R ＋I 2U 3，应当选项C 错误．答案：D9．如下列图，有一矩形线圈绕OO ′轴在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，通过滑环接一理想变压器．线路中接有电压表和电流表，不计矩形线圈和导线的电阻．滑动接头P 可以上下移动，副线圈上接有可调电阻R .如下判断正确的答案是( )A ．当P 位置不动、R 增大时，电压表的示数增大B ．当P 位置不动、R 增大时，电压表的示数减小C ．当P 位置向上移动、R 不变时，电流表的示数增大D ．当P 位置向上移动、R 不变时，电流表的示数减小解析：因不计矩形线圈和导线的电阻，电压表的示数即电动势的有效值，电动势不变，电压表示数不变，应当选项A 、B 错误；根据理想变压器变压规律U 1U 2＝n 1n 2，副线圈输出电压U 2＝n 2n 1U 1，因n 1减小，U 2会增大，由输出功率等于输入功率P 2＝U 22R ＝P 1＝U 1I 1知，电流表示数I 1会增大，应当选项C 正确，选项D 错误．答案：C10．两个一样的电阻，分别通过正弦波形的交流电和方波形的交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如下列图．在正弦波形交流电的一个周期内，正弦波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q 1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q 2之比Q 1Q 2等于( )A ．3∶1B ．1∶2C ．2∶1D ．4∶3解析：两种交变电流的最大值为I m ，对于正弦式电流有效值为：I 1＝22I m ，对于方波，有效值为：I 2＝I m ，根据焦耳定律，得Q 1＝I 21RT ，Q 2＝I 22RT ，如此 Q 1∶Q 2＝1∶2. 答案：B二、多项选择题(本大题共4小题，每一小题4分，共16分．在每一小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)11．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图，如此( )A ．在A 和C 时刻线圈平面和磁场平行B ．在A 和C 时刻线圈平面和磁场垂直 C ．在B 时刻线圈中的磁通量最大D ．假设线圈转动的周期为0.02 s ，如此该交变电流的频率为50 Hz解析：线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流e ＝NBS ωsin (ωt ＋φ)(从中性面计时)，所以A 、C 时刻说明此刻线圈平面与磁场垂直，即A 对，B 错．B 、D 时刻为中性面，即磁通量最大，C 对．从图象可知线圈转动的周期为0.02 s ，如此该交变电流的频率为50 Hz ，D 对．答案：ACD12．如下列图，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P 处于图示位置时，灯泡L 能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有( )A ．向下滑动PB ．增大交流电源的电压C ．增大交流电源的频率D ．减小电容器C 的电容解析：此题首先要从使“灯泡变亮〞这一结果去找变亮的原因和途径．灯泡变亮如此其两端的电压必须增大，流过灯泡的电流增大．再具体分析滑动片P 的移动，增大交流电源电压与频率、减小电容器C 的电容对灯泡电压、电流的影响即可．对A 项：滑片P 下移，导致副线圈的匝数变小，由变压器原副线圈电压关系U 1U 2＝n 1n 2得，副线圈电压将变低，灯泡将变暗，故A 项错误；对B 项：匝数不变时，原线圈电压增大，如此副线圈电压也增大，灯泡将变亮，故B 正确；对C 项：增大交流电源的频率，如此电容器的容抗降低，电路中的电流增大，灯泡变亮，故C 项正确；减小电容器的电容，电容器的容抗增大，故D 项错误．答案：BC13．图甲所示的变压器原、副线圈匝数比为3∶1，图乙是该变压器cd 输入端交变电压u 的图象，L 1、L 2、L 3、L 4为四个规格均为“9 V ，6 W 〞的一样灯泡，各电表均为理想交流电表．以下说法正确的答案是( )图甲图乙A ．ab 输入端电压的瞬时值表达式为U ab ＝272sin 100πt (V)B ．ab 输入端输入功率P ab ＝24 WC ．电流表的示数为2 A ，且四个灯泡均能正常发光D ．断开K ，电压表V 读数将变小解析：由输入端交变电压u 的图象，可知其最大值为27 2 V ，有效值是27 V ，副线圈电压为：U ′＝13×U 1＝13×27 V ＝9 V ，所以副线圈三个灯泡均能正常发光．灯泡的额定电流I 0＝P U ＝69 A ＝23 A ，电流表的读数为I 2＝3×23 A ＝2 A ，原线圈电流为I 1＝n 2n 1×I 2＝13×2 A ＝23A ，所以原线圈的灯泡也能正常发光，ab 输入端电压为U ab ＝U ＋U 2＝9 V ＋27 V ＝36 V ，输入端电压的瞬时值表达式为u ab ＝362sin 100πt (V)，A 错误，C 正确；四个灯泡都正常发光，所以ab 输入端输入功率P ab ＝4×6 W ＝24 W ，故B 正确；假设将K 断开，如此副线圈上的输出电流将减小，所以原线圈的输入电流也减小，如此流过灯泡L 1的电流减小，L 1上消耗的电压减小，所以原线圈上的电压增大，即电压表V 读数将变大，故D 错误．答案：BC14．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20Ω，L 1、L 2为规格一样的两只小灯泡，S 1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 的变化关系如下列图．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．如下说法正确的答案是( )图甲图乙A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin 100πt (V)B ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率减小D ．假设S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W解析：由乙图可知原线圈的输入电压的周期为T ＝0.02 s ，所以ω＝2πT＝100π，可知其表达式为u 1＝202sin 100πt (V)，应当选项A 正确；由题意可知变压器原线圈的输入电压U 1＝20 V ，由U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝4 V ，将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光，所以小灯泡的额定电压为4 V ，只断开S 2时，两个小灯泡串联，所以不能正常发光，应当选项B 错误；只断开S 2时，副线圈电阻增大，其电流变小，由I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈电流减小，所以输入功率减小，应当选项C 正确；假设S 1换接到2后，电阻R 的功率P R ＝U 22R＝4220W ＝0.8 W ，应当选项D 正确．答案：ACD三、非选择题(此题共4小题，共54分．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)15．(12分)如下列图，匀强磁场的磁感应强度B ＝12π T ，矩形线圈的匝数N ＝100，边长L ab ＝0.20 m ，L bc ＝0.10 m ，以300 r/min 的转速匀速转动，从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)假设线圈总电阻为2Ω，线圈外接电阻为8Ω，求出电流的瞬时值和电压表读数； (3)线圈由图示位置转过π2的过程中，交变电动势的平均值．解析：(1)线圈转动的转速n ＝5 r/s ，角速度ω＝2πn ＝10π rad/s，如此E m ＝NBS ω，可得：E m ＝10 V ，所以瞬时表达式为：e ＝E m sin ωt ＝10sin 10πt (V)．(2)过程中电流最大值为：I m ＝102＋8A ＝1 A ，所以瞬时电流表达式为：i ＝I m sin ωt ＝sin 10πt (A)，电压表的读数为有效值，所以U ＝102·RR ＋r＝4 2 V.(3)线圈转过π2所用时间Δt ＝14T ＝14·2πω＝120s.根据法拉第电磁感应定律可得：E ＝n BS Δt ＝20πV.答案：(1)e ＝10sin 10πt (V) (2)i ＝sin 10πt (A) 4 2 V (3)20πV16．(12分)如下列图，理想变压器原线圈中输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈两端电压U 2为220 V ，输出端连有完全一样的两个灯泡L 1和L 2，绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V ，求：(1)原线圈n 1等于多少？(2)当开关S 断开时，表A 2的示数I 2＝5 A ，如此表A 1的示数I 1为多少？ (3)当开关S 闭合时，表A 1的示数I 1′等于多少？解析：(1)设伏特表所接线圈输出端电压为U 3，如此U 1U 3＝n 1n 3，n 1＝3 3002×1＝1 650.(2)U 1I 1＝U 2I 2，如此I 1＝U 2I 2U 1＝220×53 300A ≈0.33 A.(3)S 闭合时，I 2′＝2I 2＝10 A ，U 1I 1′＝U 2I 2′，I 1′＝U 2I 2′U 1＝220×103 300A ≈0.67 A.答案：(1)1 650 (2)0.33 A (3)0.67 A17．(12分)某发电站的输出功率为104kW ，输出电压为4 kV ，通过理想变压器升压后向80 km 远处用户供电．输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m ，导线横截面积为1.5×10－4m 2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求： (1)升压变压器的输出电压； (2)输电线路上的电压损失．解析：(1)导线电阻r ＝ρ2l S ＝2.4×10－8×2×80×1031.5×10－4Ω＝25.6 Ω 输电线路损失功率为输出功率的4%，如此 4%P ＝I 2r ，代入数据，得I ＝125 A ，由理想变压器P 入＝P 出与P ＝UI ，得输出电压U ＝P I ＝107125V ＝8×104V.(2)输电线路上电压损失U ′＝Ir ＝125×25.6 V ＝3.2×103 V.答案：(1)8×104V (2)3.2×103V18．(18分)有一台内阻为1Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如下列图，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R ＝4Ω，全校共22个班，每班有“220 V，40 W 〞的电灯6盏，假设要保证电灯全部正常发光，求：(1)发电机输出功率； (2)发电机电动势； (3)输电效率；(4)假设使电灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半．解析：由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短，不必考虑这两局部输电导线上的功率损耗，发电机的电动势E ，一局部降在电源内阻上，另一局部为发电机的路端电压U 1，升压变压器副线圈电压U 2的一局部降在输电线上，其余的就是降压变压器原线圈电压U 3，而U 4应为电灯的额定电压U 额．(1)对降压变压器：P 3＝P 4＝U 4I 4＝nP 灯＝22×6×40 W ＝5 280 W.word11 / 11 而U 3＝41U 4＝880 V ，所以I 3＝nP 灯U 3＝5 280880A ＝6 A. 对升压变压器：U 1I 1＝U 2I 2＝I 2线R ＋U 3I 3＝I 23R ＋P 3＝62×4 W ＋5 280 W ＝5 424 W ，所以，发电机的输出功率P 出＝5 424 W.(2)因为U 2＝U 3＋I 线R ＝U 3＋I 3R ＝880 V ＋6×4 V＝904 V ，所以U 1＝14U 2＝14×904 V ＝226 V. 又U 1I 1＝U 2I 2，所以I 1＝U 2I 2U 1＝4I 2＝4I 3＝24 A. 故E ＝U 1＋I 1r ＝226 V ＋24×1 V＝250 V.(3)η＝P 3P 2×100%＝5 2805 424×100%＝97%. (4)电灯减少一半时，n ′P 灯＝2 640 W ，I 3＝n ′P 灯U 3＝2 640880A ＝3 A ，所以P 出＝n ′P 灯＋I 23R ＝2 640 W ＋32×4 W ＝2 676 W>12P 3.发电机输出功率减少一半还要多．答案：(1)5 424 W (2)250 V (3)97%(4)减少大于一半。

粤教版高中物理选修3-2交变电流的描述同步测试题 .docx

高中物理学习材料桑水制作交变电流的描述同步测试题一、选择题1．下面哪些因素影响交流发电机产生的电动势的最大值【】A．磁感强度 B．线圈匝数C．线圈面积 D．线圈转速E．线圈初始位置2．甲、乙两电路中电流与时间关系如图1，属于交变电流的是【】A．甲乙都是 B．甲是乙不是C．乙是甲不是 D．甲乙都不是3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图2，则在时刻【】A．t1，t3线圈通过中性面B．t2，t4线圈中磁通量最大C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大D．t2，t4线圈平面与中性面垂直4．如图3，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，当转到图示位置时，线圈的【】A．磁通变化率为零B．感应电流为零C．磁力矩为零D．感应电流最大5．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是【】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．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次6．下列说法正确的是【】A．使用交流的设备所标的电压和电流都是最大值B．交流电流表和电压表测定的是有效值C．在相同时间内通过同一电阻，跟直流电有相同热效应的交变电流值是交流的有效值D．给定的交变电流值在没有特别说明的情况下都是指有效值7．四个接220V交流的用电器，通电时间相同，则消耗电能最多的是【】A．正常发光的额定功率为100W的灯泡B．电流最大值为0.6A的电熨斗C．每秒发热40cal的电热器D．额定电流I=0.5A的电烙铁8．如图4所示的交流为u=311sin（314t+π/6）V，接在阻值220Ω的电阻两端，则【】A．电压表的读数为311VB．电流表读数为1.41AC．电流表读数是1AD．2s内电阻的电热是440J二、填空题为______，频率为______，接上R=10Ω电阻后，一周期内产生的热量为______，在图5中作出电流与时间关系图i-t．10．正弦交变电流图象如图6所示，其感应电动势的最大值为_____产生交变电动势的有效值为______V．周期为______．11．如图6所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为______末，此时穿过线圈的磁通量______（填最大，最小或零．下同），流过线圈的电流为______．在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是_____________．三、计算题12．边长为a的正方形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴匀速转动，角速度为ω，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R，则从图7所示线圈平面与磁场方向平行的位置转过90°角的过程中，在线圈中产生的热量是多少？13．如图8中正方形线框abcd边长L=0.1m，每边电阻1Ω，在磁动，cd两点与外电路相连，外电路电阻R=1Ω，求①S断开时，电压表读数；②当电键S闭合时，电流表读数．交变电流变化规律练习答案一、选择题1．ABCD 2．B 3．AD 4．D 5．C 6．BD 7．C 8．CD二、填空题9．10V，50Hz，0.2J 10．0.08，50，0.057s11．0或0.04s，最大，0，与中性面垂直三、计算题。

粤教版高中物理选修3-2 第二章交变电流单元检测

粤教版高中物理选修3-2 第二章交变电流单元检测一、单选题1.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，灯泡一定变暗D. 使交流电频率增大，灯泡变暗2.线圈在匀强磁场中转动时产生交流电，则下列说法中正确的是（）A. 当线圈位于中性面时，线圈中感应电动势最大B. 当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电动势也是零C. 线圈在磁场中每转一周，产生的感应电动势和感应电流的方向改变一次D. 每当线圈越过中性面时，感应电动势和感应电流的方向就改变一次3.如图所示，一个单匝矩形线圈长为a，宽为b，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，绕OO'轴以角速度匀速转动。

从图示位置开始计时，经过时间t时感应电动势为（）A. B. C. D.4.如图所示，图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（）A. 图甲表示交流电，图乙表示直流电B. 图甲电压的有效值为220V，图乙电压的有效值小于220VC. 图乙电压的瞬时值表达式为u=220 sin100πtVD. 图甲电压经过匝数比为10：1的变压器变压后，频率变为原来的0.1倍5.如图所示,变压器输入电压不变,当电键S闭合,两交流电流表示数的变化情况为（）A. 都变小B. 都变大C. 变大,变小D. 不变,变小6.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到n倍，则( )A. 输电线上的电压损失增大B. 输电线上的电能损失增大C. 输电线上的电压损失不变D. 输电线上的电能损失减少到原来的1/n27.在远距离输电中,如果输送功率和输送距离不变,要减少输送导线上热损耗,目前最有效而又可行的输送方法是（）A. 采用超导材料做输送导线B. 采用直流电输送C. 提高输送电的频率D. 提高输送电压8.某同学模拟“远距离输电”，将实验室提供的器材连接成如图所示电路，A，B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变．保持A的输入电压不变，开关S断开时，灯L1正常发光．则（）A. 紧闭合S，L1变亮B. 紧闭合S，A的输入功率变小C. 仅将滑片P上移，L1变亮D. 仅将滑片P上移，A的输入功率变小9.如图所示，R1、R2是两个定值电阻，R′是滑动变阻器，L为小灯泡，电源的内阻为r，开关S闭合后，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，则（）A. 电压表示数不变B. 小灯泡变亮C. 电容器处于充电状态D. 电源的电功率变大10.调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图甲所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图甲中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．现在CD两端输入图乙所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么（）A. 由乙图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u=36sin（100t）（V）B. 当动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大C. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小D. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大11.理想变压器的原线圈匝数不变．原线圈接入电压有效值恒定的交流电，则副线圈的（）A. 匝数越少，输出电压越高B. 匝数越多，输出电压越高C. 输出功率比输入功率小D. 输出功率比输入功率大12.一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电流改变为110V ，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈的匝数为（）A. 200B. 400C. 1600D. 320013.有一个交流电源，电源电动势随时间变化的规律如图所示，把一个阻值为10Ω的电阻接到该电源上，电源内阻不计，构成闭合回路．以下说法中正确的是（）A. 电压的有效值为10VB. 通过电阻的电流有效值为1AC. 电阻每秒种产生的热量为10JD. 电阻消耗电功率为5W二、多选题14.如图，闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是（）A. B. C. D.15.如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。

粤教版高中物理选修3-2高二第二学期物理单元测试-交流电-教师.docx

高中物理学习材料高二第二学期物理单元测试-交流电No pain, no gain<一分耕耘一分收获>-1交流电1 2 3 4 分数：的实线部分），该电流有效值是A．5 B．52 C．10 D．1022、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、120匝C、90匝D、144匝3、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、高压输电线路的电压损失变大D、降压变压器次级线圈两端的电压变大4．6、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U1与灯泡两端的电压U2之比为( )A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.4∶1二、双项选择题，每小题6分，共30分。

每小题有两个正确选项，每选对一项得3分，错选、不选者本小题得0分5 6 7 8 9 分数5．如图5所示，理想变压器原线圈两端接正弦交变电压，副线圈两端通过输电线接一只灯泡和一只滑动变阻器，输电线的电阻不计，在图示状态，当滑动片P向上滑动过程中，下列判断正确的是A、灯泡变亮B、流过滑动变阻器的电流变小C、流过变压器原线圈的电流变小D、滑动变阻器上得到的功率变大6.远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330 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7．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电动势图象如图2所示，则A、交变电流的频率是4πHzB、当t=0时线圈平面与磁感线垂直C、当t=0.5s时，e有最大值D、交流电的周期是0.5s8．一只低压教学电源输出的交变电压瞬时值U=102sin314t(V)，关于该电源的规格和使用，以下说法正确的是A.这只电源可以使"10V2W"的灯泡正常发光B.这只电源的交变电压的周期是314sC.这只电源在t=0.01s时电压达到最大值D.“10V2μF”电容器不能接在这只电源上答案：AD9.如图所示，在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间臂，已知线圈1、2的匝数比n1：n2=2：1，在不接负载的情况下A.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110VB.当线圈1输入电压440V时，线圈2输出电压为110VC.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220VD.当线圈2输入电压220V时，线圈1输出电压为220V答案：BD三、非选择题10．一理想变压器，原线圈匝数n1=1100匝，接在电压220 V的交流电源上，当它对11只并联的“36 V，60 W”灯泡供电时，灯泡正常发光，由此可知该变压器匝数n2=_____，通过原线圈的电流I1=_____。

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