高中物理选修二第三章《交变电流》测试卷(有答案解析)(23)

一、选择题
1．(0分)[ID：128889]如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3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u1=U m sinω1t，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u2=U m sinω2t，ω2=1
2
ω1，U m保持不变，则
改换电源后（）
A．L1灯比原来暗B．L2灯比原来暗
C．L3灯比原来暗D．L1、L2、L3三灯亮度仍然相同
2．(0分)[ID：128878]如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz 时，三只灯泡恰好正常发光。

现仅将交变电流的频率降低到40Hz，则下列说法正确的是（）
A．三灯均变暗
B．三灯亮度均不变
C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗
D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮
3．(0分)[ID：128874]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L 1的电流减小
D ．原线圈中的电流增大
4．(0分)[ID ：128844]下列说法正确的是（ ）
A ．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流
B ．电磁感应现象中，感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反
C ．交流电设备上所标的电压和电流值都是交变电流的最大值
D ．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流
5．(0分)[ID ：128843]一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。

由图可知该交变电流（ ）
A ．周期为0.125s
B ．电压的有效值为102V
C ．电压的最大值为202V
D ．电压瞬时值的表达式为
102sin8(V)u t π=
6．(0分)[ID ：128836]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
7．(0分)[ID ：128834]图为远距离输电的电路原理图，则下列判断正确的是（ ）
A ．U 1>U 2
B ．U 2=U 3
C ．I 4<I 2
D ．I 1>I 2
8．(0分)[ID ：128823]如图所示，一理想变压器原线圈串联电流表后与正弦式交流电源相连，副线圈与定值电阻1R 、2R 及光敏电阻G R 相连。

已知当光照强度增加时，G R 的电阻值减小，电表均为理想电表。

现保持电源输出电压U 不变，增加光照强度，则下列说法正
确的是（ ）
A ．电流表示数不变
B ．电压表示数增大
C ．定值电阻1R 消耗的功率增大
D ．定值电阻2R 消耗的功率增大
9．(0分)[ID ：128814]如图所示，矩形导体线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动。

已知匀强磁场的磁感强度为B ，线圈匝数为n ，ab 边的边长为l 1，ad 边的边长为l 2，线圈电阻为R ，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时（ ）
A ．线圈中感应电流的方向为abcda
B ．线圈中的感应电动势为2nBl 2ω
C ．电流的功率为22222122n B l l R
ω D ．线圈ad 边所受安培力的大小为
2222124n B l l R ω 10．(0分)[ID ：128807]如图所示为远距离输电线路的示意图，若保持发电机的输出电压不变，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有关
B ．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定
C ．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率减小
D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
11．(0分)[ID ：128803]如图所示的交流电路中，灯1L 、2L 和3L 均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但频率减小，各灯的亮、暗变化情况为（ ）
A．灯1L、2L均变亮，灯3L变暗
B．灯1L、2L、3L均变暗
C．灯1L不变，灯2L变暗，灯3L变亮
D．灯1L不变，灯2L变亮，灯3L变暗
12．(0分)[ID：128795]如图是一交变电流电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值为（）
A．5A B．42A
C．26A D．62A
二、填空题
13．(0分)[ID：128962]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＝_____。

14．(0分)[ID：128947]如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，电阻为r，线圈接在阻值为R的电阻两端，其余电阻不计，线圈绕OO轴以角速度 在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，电阻R两端电压的有效值为______，在线圈从图示位置(线圈平面与磁场平行)转过90的过程中，通过电阻R的电荷量为______．
15．(0分)[ID：128941]如图所示是我国居民生活用电的电压随时间变化的关系图像，请写出该电压瞬时值的表达式________．若将该电压加到阻值为110Ω的定值电阻两端，则在10s内产生的热量是________J．
16．(0分)[ID：128939]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。

17．(0分)[ID：128922]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
_________．
18．(0分)[ID：128912]两只完全相同的灯泡L1和L2分别与相同的电感串联，组成如图所示的甲、乙两个相同的部分电路.现在甲电路两端加恒定电压U，L1灯发光；而在乙电路两端加最大电压为2U，的正弦交变电压，L2灯也发光，比较两灯的明暗程度，是L1灯的亮度______L2灯亮度。

（填“大于”、“等于”、“小于”）
19．(0分)[ID：128906]如图所示为某正弦交变电流的图像，其最大值为____，线圈转动的角速度为___。

20．(0分)[ID：128899]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的水平匀强磁场中，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，线框从中性面开始转过2π的过程中，通过导线横截面的电荷量q =______。

三、解答题
21．(0分)[ID ：129007]如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的左端接一只小灯泡，线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n ＝100匝、总电阻r ＝1.0 Ω、所围成矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e ＝
nB m S
2T πcos 2T
πt ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化.求：
(1)线圈中产生感应电动势的最大值；
(2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感应强度变化的0～4
T 时间内，通过小灯泡的电荷量. 22．(0分)[ID ：129001]某水利发电站采用高压输电将电能输送到华北地区，输送电路如图所示，升压、降压变压器均为理想变压器。

输送的总电功率为P =4.5×106kW 。

发电机输出的电压为U 0=18kV 。

输电电压为U =500kV 。

要使输电线上损耗的功率等于输电功率的5%。

求：
(1)发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比；
(2)输电线路的总电阻R 。

23．(0分)[ID ：129069]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 。

24．(0分)[ID ：129065]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，外电路的电阻为 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=1T ，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，求：
(1)闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e ；
(2)从t=0时刻到t=4π时刻，电阻R 上产生的热量Q ； (3)从t=0时刻到t=4
π时刻，通过R 的电荷量q 。

25．(0分)[ID ：129063]如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似于打点计时器。

当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。

回答下列问题：
（1）当电流从电磁铁的接线柱a 流入时，发现吸引小磁铁向下运动，则电磁铁的上端为什么极？小磁铁的下端为什么极？
（2）这种充气泵应该用直流电还是交流电？简单分析其原因；
（3）为增强磁场，电磁铁的铁芯绕在磁性材料上，而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料，这种电磁铁的铁芯应该采用哪种磁性材料？为什么？
26．(0分)[ID ：129043]某处有一发电机，输出功率为9kW ，输出电压为500V ，输电线的总
电阻为10Ω。

(1)若采用500V的电压输电，则输电线上损失的功率为多少；
(2)若采用4500V的电压输电，使用户得到的电压为220V，则降压变压器原副线圈匝数比为多少。

【参考答案】
2016-2017年度第*次考试试卷参考答案
**科目模拟测试
一、选择题
1．B
2．C
3．A
4．D
5．B
6．B
7．D
8．C
9．C
10．A
11．D
12．C
二、填空题
13．
14．【解析】
15．【解析】根据图象得出电压的最大值为V周期为002s根据ω=2π/T得：
ω=2π/002=100πrad/s所以电压瞬时值表达式为e=sin100πt（V）电压的有效值U=V=220V根据热量Q=t得
16．005【解析】
17．【解析】根据则；升压变压器的次级电流：；输电线的功率损失：点睛:理想变压器的输入功率与输出功率相等且没有漏磁现象远距离输电由于导线通电发热导致能量损失所以通过提高输送电压从而实现降低电损
18．大于
19．20A314rad/s
20．
三、解答题
21．
22．
23．
24．
25．
26．
2016-2017年度第*次考试试卷参考解析
【参考解析】
**科目模拟测试
一、选择题
1．B
解析：B
【分析】
考查频率改变对感抗容抗所在支路的影响。

A ．ω2变为12
ω1后，交流电的频率变小，电感的感抗变小，故L 1变亮，A 项错误； B ．电容的容抗变大，L 2灯比原来暗，B 项正确；
C ．交流电的频率改变对电阻没影响，L 3灯亮度不变，C 项错误；
D ．通过上述分析，D 项错误。

故选B 。

2．C
解析：C
将交变电流的频率降低时，电阻R 的阻值不随频率而变化因电源交变电压不变，灯泡L 1的电压不变，L 1亮度不变；电感L 的感抗减小，流过L 2的电流增大，L 2变亮；电容C 的容抗增大，流过L 3的电流减小，L 3变暗。

故选C 。

3．A
解析：A
A ．根据
1122
n U n U = 可知副线圈两端M 、N 的输出电压由输入电压决定的，与用电器无关，因此输出电压保持不变，A 错误；
BC ．当S 闭合后，整个回路电阻减小，干路电流增加，因此副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大， 因此加在灯L 1的电压降低，因此通过灯泡L 1的电流减小，B 正确，C 正确； D ．根据
1221
n I n I = 由于副线圈电流增大，导致原线圈电流也增大，D 正确。

故错误的选A 。

4．D
解析：D
A ．当只有闭合回路的一部分做切割磁感线运动时，闭合电路中产生感应电流，A 错误；
B ．电磁感应现象中，感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化，B 错误；
C ．交流电设备上所标的电压和电流值都是交变电流的有效值，C 错误；
D ．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流，D 正确。

故选D 。

5．B
解析：B
A．由图像可知，周期为0.250s，故A错误；BC．由图像可知，交流电压的最大值为
m 20V
U=则电压的有效值为
U===
故C错误，B正确；
D．由图像可知，电流的周期为
0s
T=.250
则
2
8rad/s
T
π
ωπ
==
所以电压瞬时表达式为
()
20sin8V
u tπ
=
故D错误。

故选B。

6．B
解析：B
A．由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压是U2，则
U1I1=U2I2
得
11
2
2
U I
U
I
=
故A错误；
B．输电线上的电压降为
△U=U-U1
故B正确；
C．变压器输入功率
P=U1I1
故C错误；
D．损失的功率
2
21
1
()
=
U U
P I r
r
损
-
=
故D错误。

故选B。

7．D
解析：D
A ．从电厂经过升压变压器，电压被提高，即
12U U <
故A 错误；
B ．由于实际远距离输电中，输电线上存在损耗，因此
32U U <
故B 错误；
C ．降压变压器，根据原副线圈电流与匝数成反比，因此
24I I <
故C 错误；
D ．从电厂经过升压变压器，电压被提高，由电流与匝数成反比可知
12I I >
故D 正确。

故选D 。

8．C
解析：C
AB ．根据理想变压器输入电压不变，根据理想变压器的电压规律
11
22
U n U n =可知，副线圈电压不变，电压表示数不变，增加光照，G R 减小，副线圈回路电阻减小，副线圈电流增大，根据
12
21
I n I n =可知原线圈电流增大，即电流表示数增大，故AB 错误； C ．副线圈电压不变，G R 减小，流过1R 的电流增大，根据2P I R =可知，1R 消耗的电功率增大，C 正确；
D ．副线圈电压不变，根据2
U P R
=可知，2R 上消耗的功率不变，D 错误。

故选C 。

9．C
解析：C
A ．图示时刻，ad 速度方向向里，bc 速度方向向外，根据右手定则判断出，线圈中感应电流的方向为adcba ，故A 错误；
B ．当线圈转至图示位置时，线圈中的感应电动势为
e =E m =nBSω=nBl 1l 2ω
故B 错误； C ．电流的功率为
222222
2m
1222E n B l l ωE P R R R
===
故C 正确；
D ．线圈ad 边所受安培力的大小为
222
122n B l l ω
F nBIl R
==
故D 错误。

故选C 。

10．A
解析：A
A ．由于发动机的输出功率不变即升压变压器的原电压不变，当用户用电设备消耗功率变化时，输入功率变化，因此升压变压器的原线圈中的电流将发生变化，故A 正确；
B ．输电线上的电流与用户以及电线上消耗的功率以及变压器的匝数比有关，故B 错误；
C ．当用户电阻减小时，导致电流增大，因此输电线上的损失功率增大，故C 错误；
D ．由于远距离输电式时输电线上有电压损失，因此升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故D 错误。

故选A 。

11．D
解析：D
输入的交流的频率减小，对电阻R 没影响，L 1灯亮度不变；由2πL x fL =可知，频率减小，则电感的阻碍作用减小，所以L 2灯的亮度变亮；由1
2πC x fC
=
可知，频率减小，则电容器的阻碍作用增大，所以L 3灯更暗一些，故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

12．C
解析：C
设此交变电压的有效值为I ，通过阻值为R 的电阻，根据有效值的定义有
2226422
T T
R R I RT ⋅⋅
+⋅⋅= 解得
I =
故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

二、填空题 13．
22BL ωπ2
2BL R
(1) [1]．线圈在位置Ⅱ时线圈平面与磁感线平行，可知磁通量0Φ=； (2) [2]．根据感应电动势的定义式，可求得平均感应电动势
22
22BL BL E N t ωππω
∆Φ===
∆ (3) [3]．当线框由位置Ⅰ转至位置Ⅲ的过程中产生的感应电动势的平均值
'2
'
''
2BL E t t ∆Φ==
∆∆ 根据闭合电路欧姆定律，则有回路中产生的平均电流为
'E I R
=
通过线圈的电荷量为
2
'
2BL q I t R
=∆=14．【解析】
NBS
R r
+ 【解析】
[1]由题意可知，交流电的最大值E m =NBSω
则有效值为E =
R
两端的电压E U R R r =
⋅=+ (2) 线圈从图示位置转过90°过程中磁通量的变化量为：BS ∆Φ= 则由法拉第电磁感应定律可知：N E t
∆Φ
=∆ 则电量E
q I t t R r
=⋅∆=⋅∆+ 解得：NBS
q R r
=
+ 15．【解析】根据图象得出电压的最大值为V 周期为002s 根据ω=2π/T 得：ω=2π/002=100πrad/s 所以电压瞬时值表达式为e=sin100πt （V ）电压的有效值U=V=220V 根据热量Q=t 得
解析：(V)u t π=
【解析】
根据图象得出电压的最大值为，周期为0.02s ，根据ω=2π/T 得：ω=2π/0.02=100πrad/s
所以电压瞬时值表达式为
e=（V ） 电压的有效值
=
，
根据热量Q=2U R t 得：Q=2
220110
×10J=4400J 16．005【解析】
解析：0.05 【解析】
[1]根据原副线圈电压与匝数成正比，则有
11
33
U n U n = 代入数据
3
2201320
10n = 解得
360n =
即乙线圈的匝数为60。

[2]由
11
22
U n U n = 解得
25V U =
根据输入功率等于输出功率，有
112233U I U I U I =+
解得原线圈的电流为
10.05A I =
原线圈中的电流为0.05A 【点睛】
根据变压器的匝数与电压成正比求出两个副线圈的电压，再根据输入功率等于输出功率求原线圈中的电流，即可求解。

17．【解析】根据则；升压变压器的次级电流：；输电线的功率损失：点睛:理想变压器的输入功率与输出功率相等且没有漏磁现象远距离输电由于导线通电发热导致能量损失所以通过提高输送电压从而实现降低电损
解析：110U 2121
100P r U 【解析】 根据
1122
U n U n =，则2211110n U U U n ==；升压变压器的次级电流：1122110P P
I U U ==；输电
线的功率损失：22
12
2
1=100P r P I r U =线 . 点睛:理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象．远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损.
18．大于
解析：大于
，有效值为U ，与甲电路的两端电压相等，乙电路中所加的交流电，电感L 2有感抗，甲电路所加的是恒定电压，电感L 1没有感抗，则甲电路中总阻抗小于乙电路中总阻抗，甲电路中电流大于乙电路中电流，所以L 1灯的亮度大于L 2灯亮度。

19．20A314rad/s
解析：20A 314rad/s
[1][2]．由图可知，周期为T =0.02s ，根据：
2314rad/s T
π
ω=
= 根据图象可知，电流的瞬时表达式为：
sin m i I t ω=
将t =0.0025s ，i =14.1A ，代入上式，则有：
20A
2
m I =
=20． BS R
通过导线横截面的电荷量为
E BS t BS
q I t t R t R R
∆=⨯∆=
⨯∆=⨯=
∆
三、解答题 21．
(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10－3C
(1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝π×10－2 s ，所以：E m ＝nB m S 2T
π
＝8.0 V. (2)电流的最大值：m
m 0.80A E I R r
==+，
有效值：
5
I =
=
A ， 小灯泡消耗的电功率：P ＝I 2R ＝2.88 W.
(3)在0～
4
T 时间内，电动势的平均值：nS B
E t t ∆Φ∆==∆∆ 平均电流：()E nS B
I R r R r t
⋅∆=
=++⋅∆ 通过灯泡的电荷量：Q ＝nS B
I t R r
∆∆=
+＝4.0×10－3 C. 22．
(1)
129250
n n =；(2)2.8Ω (1)根据变压器的原副线圈匝数之比等于原副线圈电压比
01
2
U n U n = 可得
129250
n n = (2)根据输入功率为
P =IU
输电线上损失功率为
P 损=I 2R
由题意可知
P 损=5%P
联立并代入数据解得
R =2.8Ω
23．
(1)5A ；(2)100V (1)由功率公式有
2P I R =损线
解得
I =
= (2)由欧姆定律有
Δ5?20V=100V U IR ==线24．
(1)e =0.4sin2t （V ）；(2)5.024×10-3J ；(3)0.02C q =
(1)线圈转动时，在磁场中总有竖直方向一条边切割磁感线，当线框平行于磁场时，产生的感应电动势最大，则有
0.4V 2
m L
E nBLv nBL ω==⨯
=
线圈从图示位置开始，即从中性面开始，可知闭合电路中感应电动势的瞬时表达式
e=E m sinωt=0.4sin2t（V）
(2)线圈由图示位置匀速转动过程中，电阻R上电压有效值
5
U==
电阻R上的电流有效值
50
U
I
R r
==
+
从t=0时刻到t=
4
π
s时刻，时间间隔△t=
4
π
s，则电阻R上产生的热量
Q=I2R×△t=5.024×10-3J
(3)从t=0时刻到t=
4
π
s时刻，感应电动势的平均值：
2
2
BL
E n n
t t
∆Φ
==
∆∆
感应电流的平均值
2
2()
E BL
I n
R r R r t
==
++∆
通过电阻R的电荷量
2
0.02C
2()
BL
q I t n
R r
=∆==
+
25．
（1）电磁铁上端为S极，小磁铁下端为N极；（2）见解析；（3）见解析
(1)根据安培定则可得电磁铁上端为S极；根据异名磁极相吸可得小磁铁下端为N极。

(2)交流电。

用交流电可以让电磁铁上端的磁极交替变化，从而让气室不断从外吸气，对目标充气。

如果用直流电，小磁铁要么被吸引，要么被排斥远离，无法连续充气。

(3)采用软磁性材料。

软磁性材料撤去磁场后没有明显的剩磁，可以实现连续充气。

26．
(1)3240W；(2)
224
11
(1)输电线上的电流为
3
1
1
910
A18A
500
P
I
U
⨯
===
则输电线上损失的功率为
22
1
1810W3240W
P I r
==⨯=
损
(2)输电线上的电流为
3
2
2
910
A2A
4500
P
I
U
⨯
===
降压变压器原线圈的电压为
224500V210V4480V
U U I r
=-=-⨯=则降压变压器原副线圈匝数比为
1 24480224 22011
n
n
==。