2021年高中物理选修二第三章《交变电流》知识点(答案解析)(1)

一、选择题
1．如图所示，三只完全相同的灯泡L 1、L 2、L 3分别与电感线圈、电容器和电阻串联后接在同一交流电源上，供电电压瞬时值为u 1=U m sin ω1t ，此时三只灯泡亮度相同。

现换另一个电源供电，供电电压瞬时值为u 2=U m sin ω2t ，ω2=12ω1，U m 保持不变，则改换电源后（ ）
A ．L 1灯比原来暗
B ．L 2灯比原来暗
C ．L 3灯比原来暗
D ．L 1、L 2、L 3三灯亮度仍然相同 2．交流发电机的输出电压为U ，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m ，降压变压器原、副线圈匝数之比为n ，输电导线电阻为r ，用户的工作电压为U 。

下列说法正确的是（ ）
A ．mn =1
B ．mn >1
C ．输电线上损失的功率为22
2(1)mn U m r - D ．输电线上损失的功率为2U mr
3．图1所示为某可调台灯电路图，变压器原副线圈匝数比为5∶1，灯泡的额定电压为40V ，额定功率为20W ，在a 、b 两端接上如图2所示的交流电，调节滑动变阻器滑片P ，使灯泡正常发光，这时滑动变阻器消耗的功率为（ ）
A ．1W
B ．2W
C ．3W
D ．4W
4．如图所示，面积为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势sin e BS t ωω=的图是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
5．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1：n 2=3∶1，正弦交流电压有效值为U 0恒定，电路中四个电阻R 1=R 2=R 3=R 4，理想电压表示数为U ，则下列说法正确的是（ ）
A ．R 1与R 2的电流之比为1∶1
B ．R 1与R 2的电压之比为3∶1
C ．R 1与R 2的功率之比为1∶3
D ．R 1与R 2的功率之比为1∶9
6．小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A 、B 来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。

其中T 1为理想升压变压器，T 2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等两次实验中（ ）
A ．都接直流电源
B ．A 两端的电压相等
C ．A 损耗的功率相等
D ．图1中A 的电流较大
7．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1:n 2=4:1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表1A 的示数是12mA ，则副线圈中电流表2A 的示数是( )
A ．3mA
B ．48mA
C ．零
D ．与R 阻值有关
8．一台发电机输出的电功率为50 kW ，输出电压为250 V ，现欲用变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响，则（ ） A ．输送电压越高，输电线上损失的功率越大
B ．若升压变压器的变压比为1:4，输电线上损失的功率为20 kW
C ．若升压变压器的变压比为1:8，输电线上损失的功率为10 kW
D ．若不用升压变压器，输电线上损失的功率将达到320 kW
9．一个矩形线圈，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
10．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211
I U I B ．输电线上的电压降为U-U 1
C ．理想变压器的输入功率为I 1r
D ．输电线路上损失的电功率为I 1U
11．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 1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，变压器的输出电压变大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12．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的Φ－t图象如图所示。

下列说法中正确的是（）
A．t=0时刻线圈在中性面位置，磁通量为零，磁通量的变化率为零
B．t=0.01s时线圈产生的感应电动势最大
C．t=0.02s时线圈磁通量的变化率为零
D．t=0.03s时线圈中的电流方向发生改变
13．如图所示，标有“220V，40W”的灯泡和标有“20μF 360V”的电容器并联到交流电源上，V 为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关 S。

下列判断正确的是（）
A．电容器会被击穿
B．灯泡不能正常发光
C．t=T
4
时刻，交流电压表的示数为 2202V
D．t=T
2
时刻，通过灯泡的电流为零
14．如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b 接正弦交流电源时，电压表V的示数为220 V，电流表A1的示数为0.20 A。

已知负载电阻R＝44 Ω，则下列判断中正确的是（）
A．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1 B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1
C．电流表A2的示数为0.1 A D．电流表A2的示数为0.4 A
15．如图所示，理想变压器原线圈接在输出电压不变的交流电源上，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，通过电阻R 1的电流变大
B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变小
C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变小
D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大
二、填空题
16．某电容器上标有“220V ，300μF”， 300μF =________F=________PF 。

若将其直接接入有效值为220V 的交流电源两端，________正常工作（填“可以”或“不可以”）。

17．如图是一个正弦式交变电流的波形图。

该交流电流的峰值是_________A ，有效值是_______A ，周期是________s ，1秒钟电流方向改变_________次。

18．理想变压器在正常使用过程中，如果副线圈处于开路状态，则原线圈的输入功率等于___________；如果副线圈上负载电阻减小，则原线圈从电源获取的功率将___________（选填“增加”、“减小”或“不变”）。

19．如图的理想变压器，原线圈匝数1600n =匝，输入电压1110V U =，副线圈2L 的匝数215n =匝，输出电流20.60A I =，3L 的输出电压311V U =，输出电流30.25A I =。

则原线圈中电流1I =______A ，变压器的输出功率P =______W ，3L 的匝数3n =______匝。

20．如图所示是通过某用电器的电流图像，该交流电的频率是__________Hz ，通过该用电器的电流的有效值是_________A 。

21．如图所示，在磁感强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中，放有一边长为L 的单匝正方形闭合导线框， 电阻为 R ：
(1)线圈在位置Ⅱ时的磁通量ф=_____；
(2)当线框从位置Ⅰ（线框平面⊥磁感线）匀速转到位置Ⅱ（线框平面∥磁感线）的过程中，若角速度为ω，则线框中的平均感生电动势E＝_____；
(3)当线框由位置Ⅰ转至位置Ⅲ的过程中，通过导线横截面的感生电量q＝_____。

22．小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW，输出电压为350 V，输电线总电阻为4 Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220 V，所以在用户处需安装降压变压器。

输电电路图如图所示，则电流
I1=___________；升压变压器的原、副线圈的匝数之比n1：n2=___________；降压变压器的原、副线圈的匝数之比n3：n4= _________。

23．如图所示，某理想变压器有一个原线圈，匝数n1=1320匝，接220伏交流电路上，另有两个副线圈，甲线圈匝数n2=30匝，线圈中电流为I2=1.2A，另一个乙线圈两端电压
U3=10V，电流为I3=0.5A。

则乙线圈的匝数为_____匝，原线圈中的电流为_____A。

24．如图所示,理想变压器初级线圈接在220V正弦交流电源上,负载是一阻值为R=10Ω的电阻,次级线圈b、c间匝数为10匝,当把电键K从b掷向c,通过R的电流增加了0.2A,则此变压器铁芯中磁通量的最大变化率为________wb/s
25．如图所示，某同学设计了一个简易发电机给小灯泡供电．ab段是半径为R的半圆，处在磁感应强度为B的磁场中，手摇转轴绕轴MN匀速转动，使额定功率为P、电阻为r的小灯泡正常发光．除灯泡外，其余电阻不计，则小灯泡正常发光时其两端的电压为
_______ ，手摇转轴的转速为________．
26．如图所示为远距离输电示意图．已知升压变压器原、幅线圈的匝数比n1∶n2=1∶10，原线圈的输入电压为U1，输入功率为P1，输电线上的电阻为r，变压器为理想变压器．则升压变压器原线圈的输出电压为_________，输电线上的损耗功率为_________．
三、解答题
27．远距离输电的示意图如图所示，变压器均为理想变压器。

若输电线的电阻
20ΩR=
线，输电线因发热而损失的功率500W
P=
损
，求：
(1)输电线中通过的电流I；
(2)输电线上的电压损失ΔU。

28．如图所示，为交流发电机示意图，匝数为n=100匝矩形线圈，边长分别10cm和
20cm，内电阻r=5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO’以轴ω=502r ad/s角速度匀速转动，线圈和外电阻为R=20Ω相连接，求：
(1)写出从图示位置开始计时的e-t表达式，
(2)S断开时，电压表示数；
(3)开关S合上时，电压表和电流表示数。

29．交流发电机的原理如图甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为R＝
2.0Ω，求：
(1)线圈电阻上产生的电热功率是多少；
(2)保持线圈匀速运动，1min内外界对线圈做的功是多少．
30．某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为10Ω，其余导线电阻忽略不计。

已知升压变压器的原、副线圈匝数比为1:3，村庄用户对电压的需求为220V，变压器均为理想变压器。

求：
∆；
（1）输电过程损失的电压U
（2）降压变压器的原、副线圈的匝数比及此输电网的输电效率。