高中物理-交变电流单元测试题及答案

高中物理-交变电流单元测试题第Ⅰ部分选择题一、选择题：本题共10小题。

将正确答案填写在题干后面的括号里。

1．下列各图中能产生交变电流的是()2．两只相同的电阻,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,波形如图甲、乙所示。

在一个周期内,两电阻产生的热量之比QQ甲乙等于()A．12B．12C．14D．3．图示两种电压的波形,其中图甲表示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．两种电压的有效值都是311 VC．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt VD．以上说法都不对4．在图所示的电路中,a、b两端连接的交流电源既含高频交流,又含低频交流；L 是一个25 mH的高频扼流圈,C是一个100 pF的电容器,R是负载电阻。

下列说法正确的是（）A．L的作用是“通低频,阻高频”B．C的作用是“通交流,隔直流”C．C的作用是“通高频,阻低频”D．通过R的电流中,低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比5．如图所示,在电路两端加上正弦交变电流,保持电压有效值不变,使频率增大,发现各灯的亮暗情况是灯1变亮,灯2变暗,灯3不变,则M、N、L中所接元件可能是()A．M为电阻,N为电容器,L为电感线圈B．M为电感线圈,N为电容器,L为电阻C．M为电容器,N为电感线圈,L为电阻D．M为电阻,N为电感线圈,L为电容器6．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节,如图所示。

在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为U的交流电,则()A．保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变大B．保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变小C．保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变大D．保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变小7．某发电站采用高压输电向外输送电能。

若输送的总功率为P 0,输电电压为U ,输电导线的总电阻为R 。

则下列说法正确的是( ) A ．输电线上的电流I ＝U RB ．输电线上的电流I ＝P UC ．输电线上损失的功率P ＝20P U（）R D ．输电线上损失的功率P ＝2U R8．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,从中性面开始转动180°角的过程中,平均感应电动势和最大感应电动势之比为( ) A ．2∶π B ．π∶2 C ．2π∶1 D ．无法确定9．如图所示,一理想变压器有两个副线圈,输出电压分别为3 V 和5 V,要获得8 V 输出电压,两个副线圈的连接方法是( )A ．b 、c 连接,a 、d 两端输出8 V 电压B ．a 、d 连接,b 、c 两端输出8 V 电压C ．a 、c 连接,b 、d 两端输出8 V 电压D ．b 、d 连接,a 、c 两端输出8 V 电压10．在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损失的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大第Ⅱ部分 非选择题二、非选择题：本题4个小题。

将符合题意的内容填写在题目中的横线上,或按题目要求作答。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。

11．一个100匝的矩形线圈,其面积为200cm 2、电阻为10Ω,与外电阻R ＝90Ω相接后,它在匀强磁场中转动所产生的感应电流随时间变化的图象如图所示,线圈所在处匀强磁场的磁感应强度的大小为________。

【答案】0.025T【解析】设匀强磁场的磁感应强度大小为B ,感应电动势的峰值E m ＝NBSω＝NBS2Tπ由闭合电路欧姆定律得 I m ＝m E I=R r ＋,由此可得：B ＝m2R r TI NSπ（＋） 由图知：I m ＝π×10－2A,T ＝0.10s由题可知：S ＝200cm 2＝0.02m 2,R ＋r ＝90Ω＋10Ω＝100Ω,N ＝100 把上述条件代入得：B ＝0.025T12．如图所示理想变压器输入的交流电压U 1＝220 V,有两组副线圈,其中n 2＝36匝,标有“6 V 9 W”、“12 V 12 W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光,原线圈的匝数n 1=_______匝,另一副线圈的匝数n 3=_______匝,原线圈中电流I 1=_______。

13．如图所示,矩形线圈的匝数为n,线圈面积为S,线圈电阻为r,在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R,在线圈由图示位置转过90°的过程中,求：(1)通过电阻R的电荷量q。

(2)电阻R上产生的焦耳热Q。

14．如图所示,某水电站发电机的输出功率为100kW,发电机的电压为250V,通过升压变压器升高电压后向远处输电,输电线总电阻为8Ω,在用户端用降压变压器把电压降为220V,若输电线上损失的功率为5kW,不计变压器的损耗。

求：(1)输电导线上输送的电流；(2)升压变压器的输出电压U2；(3)降压变压器的匝数比；(4)若改用10kV电压输电,则输电线上损失的功率是多大？注意事项：1. 答卷前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己姓名和班级填写在答题卡上。

2. 选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案信息号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案,答案不能答在试卷上。

3. 非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。

不按以上要求作答的答案无效。

4. 考生必须保持答题卡的整洁。

考试结束后,将试卷和答题卡一并交回。

参考答案及解析1. 【答案】CD【解析】A 图中的转轴与磁场方向平行,B 图中的转轴与纸面方向垂直,线圈中的磁通量始终为零,线圈中无感应电流产生,故A 、B 错；根据交变电流产生的条件可知,线圈绕垂直于磁感线且通过线圈平面的轴线转动,就可以产生交变电流,对线圈的形状没有特别要求,故C 、D 正确。

2. 【答案】B【解析】计算电阻产生的热量Q 需用交流电的有效值,图甲的有效值为I 1,图乙的有效值为I 2＝I m ,所以代入公式Q ＝I 2Rt 可得Q Q 甲乙＝12。

故B 正确。

3. 【答案】D【解析】只要电流的方向发生变化,就叫做交流电,所以A 选项错误；两种电压的有效值都不是311 V ,B 选项错误；图甲中交变电流的周期为2×10－2 s,所以ω＝2Tπ＝100π rad /s 。

但是最大值是311 V ,所以选项C 错误。

4. 【答案】ACD【解析】L 是一个自感系数很小的高频扼流圈,其作用是“通低频,阻高频”,A 正确；C 是一个电容很小的电容器,在题图所示电路中,对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗,其作用是“通高频、阻低频”,C 正确；因电路中无直流电流,B 错误；由于L 对高频交流的阻碍作用和C 对高频交流的旁路作用,使得通过R 的电流中,低频交流所占的百分比远大于高频交流的百分比,D 正确。

5. 【答案】C【解析】当交变电流的频率增大时,线圈的感抗变大,电容器的容抗变小,由灯1变亮、灯2变暗可知M 为电容器、N 为电感线圈,而电阻与交变电流的频率无关,故L 为电阻,C 正确。

6. 【答案】BC【解析】保持Q 的位置不动,副线圈匝数不变,由1122U n U n =知U 2不变,当P 向上滑动时,由I 2＝2U R R +知I 2减小,则I 1减小,故电流表的读数变小,B 正确,A 错误；保持P 的位置不动,将Q 向上滑动时,副线圈的匝数增多,由1122U n U n =知,U 2增大,由I 2＝2U R R +知I 2增大,故I 1增大,C 正确,D 错误。

【解析】设转动的角速度为ω,则平均感应电动势为E ＝n2BS t ＝n 2BSωπ＝n 2BS ωπ；感应电动势的最大值为E m ＝nBSω,联立得m EE ＝2nBS nBS ωωπ＝2∶π,故选项A 正确。

9. 【答案】CD【解析】因为两个副线圈的输出电压分别为3 V 和5 V,要想获得8 V 输出电压,两个副线圈的感应电动势的方向应当一致,结合楞次定律可判断,将b 、d 连接,a 、c 为输出端和将a 、c 连接,b 、d 为输出端均可,故C 、D 正确；若将b 、c 连接,a 、d 为输出端或将a 、d 连接,b 、c 为输出端,两副线圈中感应电动势反向,故A 、B 错。

10. 【答案】CD【解析】升压变压器的输出电压由电源电压及匝数比决定,输出功率变大时升压变压器的输出电压不变,A 错误；在电能输出过程中有：I ＝PU,U 线＝IR 线,因P 变大,I 变大,所以U 线变大,U 3＝U 2－U 线,故降压变压器初级线圈电压U 3变小,则降压变压器的输出电压也变小,B 错误；由P 损＝2P U（）R 线,因P 变大,所以P 损变大,C 正确；根据P P 损＝2P R U P（）线＝2PR U 线,因P 变大,所以比值变大,D 正确。

11. 【答案】0.025T【解析】设匀强磁场的磁感应强度大小为B ,感应电动势的峰值E m ＝NBSω＝NBS 2Tπ由闭合电路欧姆定律得 I m ＝m E I=R r ＋,由此可得：B ＝m 2R r TI NS π（＋） 由图知：I m ＝π×10－2A,T ＝0.10s由题可知：S ＝200cm 2＝0.02m 2,R ＋r ＝90Ω＋10Ω＝100Ω,N ＝100 把上述条件代入得：B ＝0.025T12. 【答案】1320 72 0.095 A【解析】由于两灯泡均正常发光所以有U 2＝6 V,U 3＝12 V根据原、副线圈电压与匝数的关系 由12U U ＝12n n ,23U U ＝23n n 得 n 1＝12U U n 2＝2206×36＝1320(匝) n 3＝32U U n 2＝126×36＝72(匝) 由于P 入＝P 出,P 出＝P 2＋P 3,所以P 入＝P 2＋P 3即I 1U 1＝P 2＋P 3,则I 1＝231P P U +≈0.095 A 13. 【答案】(1)nBS R r ＋ (2)2()4R nBS R rωπ＋ 【解析】(1)在此过程中,穿过线圈的磁通量变化ΔΦ＝BS ,经历时间Δt ＝4T ＝2ωπ 产生的平均电动势为E ＝nt Φ∆∆＝2πnBωS 平均电流为＝E R r +＝2nB S R r ωπ（＋）通过R 的电荷量q ＝·Δt ＝nBS R r ＋(2)该过程中电阻R 上产生的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的14Q ＝14I 2RT ＝142R 2ωπ＝2()4R nBS R rωπ＋ 14. 【答案】(1)25A (2)4000V (3)190∶11 (4)800W【解析】(1)由P ＝I 2R 知输电线上的电流I＝25A (2)升压变压器的输出电压U 2＝P I ＝31001025⨯V ＝4000V (3)降压变压器的输入电压U 3＝U 2－IR ＝（4000－25×8）V ＝3800V 降压变压器的匝数比34n n ＝3800220＝19011(4)改为10kV 电压后输电线上的电流I ′＝P U '＝33100101010⨯⨯A ＝10A 输电线上损失的功率为ΔP ＝I ′2R ＝102×8W ＝800W。