人教版高中物理選修32第五章 《交變電流》單元測(cè)試題（解析版）

/第五章?交變電流?單元測(cè)試題一、單項(xiàng)選擇題(每題只有一個(gè)正確答案)1.某變壓器原、副線圈匝數(shù)比為55∶9,原線圈所接電源電壓按如下圖規(guī)律變化,副線圈接有負(fù)載．以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．輸出電壓的最大值為36VB．原、副線圈中電流之比為55∶9C．變壓器輸入、輸出功率之比為55∶9D．交流電源有效值為220V,頻率為50Hz2.用220V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電,變壓器輸出電壓是110V,通過負(fù)載的電流圖象如下圖,那么()A．輸出電壓的最大值是110VB．變壓器輸入功率約為3.9WC．變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1∶2D．負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i＝0.05sin(100πt＋)A3.如圖為理想變壓器原線圈所接電源電壓波形,原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1,串聯(lián)在原線圈電路中的電流表示數(shù)為1A,以下說法正確的選項(xiàng)是()A．變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為20VB．變壓器輸出功率為100WC．變壓器輸出的交流電的頻率為100HzD．假設(shè)n1＝100匝,那么副線圈處穿過每匝線圈的磁通量變化率的最大值為2Wb/s4.某水電站,用總電阻為5Ω的輸電線給940km外的用戶送電,其輸出電功率是3×106kW.現(xiàn)用500kV電壓輸電,那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．輸電線上輸送的電流大小為1×105AB．輸電線上損失電壓為30kVC．該輸電系統(tǒng)的輸電效率為95%D．假設(shè)改用10kV電壓輸電,那么輸電線上損失的功率為4.5×108kW5.如下圖,L1和L2是高壓輸電線,甲、乙是兩只互感器,假設(shè)n1∶n2＝1000∶1,n3∶n4＝1∶100,圖中電壓表示數(shù)為220V、電流表示數(shù)為10A,那么高壓輸電線的送電功率為()A．2.2×103WB．2.2×10－2WC．2.2×108WD．2.2×104W6.在遠(yuǎn)距離輸電中,輸電線電阻一定,輸送電功率一定,如果將輸電電壓提高到原來的10倍,那么輸電線上消耗的功率減小到原來的()A．10倍B．C．100倍D．7.在圖中L為電感線圈,C為電容,A、B為兩只相同的燈泡,將它們接在電壓為u的交流電源上,兩只燈泡的亮度一樣．假設(shè)保持電源電壓不變,而將電源頻率增大,以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．兩燈泡的亮度不變B．A燈泡亮度不變,B燈泡變亮C．A燈泡變暗,B燈泡變亮D．A燈泡變亮,B燈泡變暗8.如下圖,在A、B間接入正弦交流電U1＝220V,通過理想變壓器和二極管D1、D2給阻值R＝20Ω的純電阻負(fù)載供電,D1、D2為相同的理想二極管,正向電阻為0,反向電阻無窮大,變壓器原線圈n1＝110匝,副線圈n2＝20匝,Q為副線圈正中央抽頭,為保證平安,二極管的反向耐壓值至少為U0,設(shè)電阻R上消耗熱功率為P,那么有()A．U0＝40V,P＝80WB．U0＝40V,P＝80WC．U0＝40V,P＝20WD．U0＝40V,P＝20W9.一正弦交流電的電流隨時(shí)間變化規(guī)律圖象如下圖,由圖可知()A．用電流表測(cè)該電流其示數(shù)為14.1AB．該交流電流的頻率為100HzC．該交流電流通過10Ω電阻時(shí),電阻消耗的電功率為1000WD．該交流電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝10sin628t(A)10.一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極,它們的外表呈半圓柱面形狀．M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形線圈,線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)．假設(shè)從圖示位置開始計(jì)時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值,以下圖象中能正確反映線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()A．B．C．D．11.隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開展,人們對(duì)能源的需求也日益擴(kuò)大,節(jié)能變得越來越重要．某發(fā)電廠采用升壓變壓器向某一特定用戶供電,用戶通過降壓變壓器用電,假設(shè)發(fā)電廠輸出電壓為U1,輸電導(dǎo)線總電阻為R,在某一時(shí)段用戶需求的電功率為P0,用戶的用電器正常工作的電壓為U2,在滿足用戶正常用電的情況下,以下說法正確的選項(xiàng)是()A．輸電線上損耗的功率為B．輸電線上損耗的功率為C．假設(shè)要減少輸電線上損耗的功率,可以采用更高的電壓輸電D．采用更高的電壓輸電會(huì)降低輸電的效率12.某矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt.假設(shè)將線圈的轉(zhuǎn)速增加1倍,保持其他條件不變,那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A．e＝Emsin2ωtB．e＝2Emsin2ωtC．e＝2Emsin4ωtD．e＝4Emsin2ωt13.如下圖,理想變壓器原線圈接一交流電源,副線圈回路中有一定值電阻R和兩個(gè)小燈泡L1、L2,最初電鍵S是斷開的,現(xiàn)閉合電鍵S,那么()A．副線圈兩端電壓變大B．燈泡L1變亮C．電流表A1示數(shù)變大D．電阻R中的電流變小14.如下圖,一線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過圖示位置時(shí)()A．穿過線圈的磁通量最小,磁通量變化率最大B．穿過線圈的磁通量最大,磁通量變化率最大C．穿過線圈的磁通量最大,磁通量變化率最小D．穿過線圈的磁通量最小,磁通量變化率最小15.(多項(xiàng)選擇)一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻角速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝10sin4πtV,那么()A．該交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為2HzB．零時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直C．t＝0.25s時(shí),e到達(dá)最大值D．在1s時(shí)間內(nèi),線圈中電流方向改變100次二、多項(xiàng)選擇題16.(多項(xiàng)選擇)如下圖,甲、乙兩圖中用交流電源,丙、丁兩圖中用直流電源,各電路圖中燈泡、電容器、電壓表示數(shù)都相同,那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．燈L1比燈L2亮B．燈L3也能發(fā)光,但亮度最暗C．燈L2和L4亮度相同D．燈L4比燈L1亮17.(多項(xiàng)選擇)如下圖的電路中,P為滑動(dòng)變阻器的滑片,保持理想變壓器的輸入電壓U1不變,閉合開關(guān)S,以下說法正確的選項(xiàng)是()A．P向下滑動(dòng)時(shí),燈L變亮B．P向下滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出電壓不變C．P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸入電流變小D．P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出功率變大18.(多項(xiàng)選擇)如下圖,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為11∶2,原線圈兩端的輸入電壓u＝220sin100πt(V),電表均為理想電表,滑動(dòng)變阻器R接入電路局部的阻值為10Ω.以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是()A．該交流電的頻率為50HzB．電壓表的讀數(shù)為42VC．電流表的讀數(shù)為4AD．假設(shè)滑動(dòng)變阻器的滑片P向a端移動(dòng),電流表的讀數(shù)變大19.(多項(xiàng)選擇)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)e＝10sin20πt(V),那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．t＝0時(shí),線圈平面位于中性面B．t＝0時(shí),穿過線圈的磁通量最大C．t＝0.1s時(shí),交變電流將改變方向D．t＝0.4s時(shí),e有最大值10V20.(多項(xiàng)選擇)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,電阻R＝22Ω,各電表均為理想電表,副線圈輸出電壓的變化規(guī)律如圖乙所示．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．輸入電壓的頻率為100HzB．電壓表的示數(shù)為220VC．電流表的示數(shù)為1AD．電阻R消耗的電功率是22W三、實(shí)驗(yàn)題21.有一個(gè)教學(xué)用的可拆變壓器,如圖甲所示,它有兩個(gè)外觀根本相同的線圈A、B,線圈外部還可以繞線．(1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測(cè)量了A、B線圈的電阻值,指針分別對(duì)應(yīng)圖乙中的A、B位置,由此可推斷________線圈的匝數(shù)較多(選填“A〞或“B〞)．(2)如果把它看成理想變壓器,現(xiàn)要測(cè)定A線圈的匝數(shù),提供的器材有：一根足夠長(zhǎng)的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源,請(qǐng)簡(jiǎn)要表達(dá)實(shí)驗(yàn)的步驟(寫出要測(cè)的物理量,并用字母表示)________A線圈的匝數(shù)為nA＝________.(用所測(cè)物理量符號(hào)表示)四、計(jì)算題22.如圖甲左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器,負(fù)載電路中R＝55Ω,兩電表為理想電流表和電壓表,變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝2∶1,假設(shè)原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓．求(1)交流電壓的函數(shù)表達(dá)式；(2)電流表的示數(shù)I.五、填空題23.鉗型電流表的工作原理如下圖．當(dāng)通有交流電的導(dǎo)線從環(huán)形鐵芯的中間穿過時(shí),與繞在鐵芯上的線圈相連的電表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．由于通過環(huán)形鐵芯的磁通量與導(dǎo)線中的電流成正比,所以通過偏轉(zhuǎn)角度的大小可以測(cè)量導(dǎo)線中的電流．日常所用交流電的頻率在中國(guó)和英國(guó)分別為50Hz和60Hz.現(xiàn)用一鉗型電流表在中國(guó)測(cè)量某一電流,電表讀數(shù)為10A；假設(shè)用同一電表在英國(guó)測(cè)量同樣大小的電流,那么讀數(shù)將是______A．假設(shè)此表在中國(guó)的測(cè)量值是準(zhǔn)確的,且量程為30A；為使其在英國(guó)的測(cè)量值變?yōu)闇?zhǔn)確,應(yīng)重新將其量程標(biāo)定為________A.24.如下圖電路,當(dāng)在a,b兩端加上直流電壓時(shí),L1正常發(fā)光,L2不亮；當(dāng)a,b兩端加上同樣電壓的交變電流時(shí),L1發(fā)光亮度變暗,而L2正常發(fā)光．那么A,B分別為________和________．(可選擇：電阻、電容器、電感線圈)25.某發(fā)電廠用2.2kV的電壓將電能輸送到遠(yuǎn)處的用戶,后改用22kV的電壓,在既有輸電線路上輸送同樣的電功率,前后兩種輸電方式消耗在輸電線上的電功率之比為________,要將2.2kV的電壓升高到22kV,假設(shè)變壓器原線圈的匝數(shù)為180匝,那么副線圈匝數(shù)應(yīng)該是________匝.26.(多項(xiàng)選擇)如下圖,某變電站用10kV的高壓向10km外的小區(qū)供電,輸送的電功率為200kW.現(xiàn)要求在輸電線路上損耗的功率不超過輸送電功率的2%,以下不同規(guī)格的輸電線中,符合要求的是27.有一正弦交流電源,如下圖,電壓有效值U＝120V,頻率為f＝50Hz,向一霓虹燈供電,假設(shè)霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為U0＝60V,試估算在一個(gè)小時(shí)內(nèi),霓虹燈發(fā)光時(shí)間為________s.六、簡(jiǎn)答題28.如下圖,把兩個(gè)沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上,一個(gè)線圈(原線圈)通過開關(guān)可以連接到交流電源或直流電源的兩端,另一個(gè)線圈(副線圈)連到小燈泡上．連接電路,接通電源,小燈泡能發(fā)光．(1)兩個(gè)線圈并沒有連接,小燈泡為什么會(huì)發(fā)光？(2)小燈泡兩端的電壓與學(xué)生電源的輸出電壓相等嗎？答案解析1.【答案】D【解析】由＝得,輸出電壓的最大值為36V,A選項(xiàng)錯(cuò)誤；原、副線圈中電流之比＝＝,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；理想變壓器輸入功率與輸出功率相等,C錯(cuò)誤；由圖象易知D選項(xiàng)正確．2.【答案】B【解析】輸出電壓的最大值是110V,故A錯(cuò)誤；負(fù)載的功率P＝UI＝110×W≈3.9W,輸入功率等于輸出功率,故B正確；變壓器原、副線圈匝數(shù)比等于電壓之比220∶110＝2∶1,故C錯(cuò)誤；負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i＝0.05sin100πtA,故D錯(cuò)誤．3.【答案】D【解析】由u－t圖象可知,變壓器原線圈所加交變電壓的有效值U1＝200V,將此值代入＝和＝,解得變壓器輸出端電壓和電流分別為U2＝U1＝×200V＝20V,I2＝I1＝×1A＝10A,故變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為20V,輸出功率為P2＝U2I2＝20×10W＝200W,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由u－t圖象知交變電流的周期T＝0.02s,故其頻率f＝＝Hz＝50Hz,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可得U2＝n2,那么副線圈處穿過每匝線圈的磁通量變化率的最大值為＝＝×Wb/s＝2Wb/s,選項(xiàng)D正確．4.【答案】B【解析】I＝＝A＝6×103A,A選項(xiàng)錯(cuò)誤；U損＝IR＝6×103×5V＝30kV,B選項(xiàng)正確；P損＝I2R＝1.8×108W,η＝×100%＝94%,C選項(xiàng)錯(cuò)誤；D選項(xiàng),損失的功率大于輸出的功率,顯然是錯(cuò)誤的．5.【答案】C【解析】由電流互感器知高壓輸電線中電流I＝1000A,由電壓互感器知高壓U＝220×103V,那么高壓輸電線功率P＝UI＝2.2×108W.6.【答案】D【解析】設(shè)電線上的電阻為r,那么設(shè)變化前為：P＝UI,電線上的消耗功率為ΔP＝I2r輸送電壓提高10倍,輸送功率不變,所以電流變?yōu)镮,那么電線上消耗的功率變?yōu)棣′＝(I)2r＝I2r＝ΔP,應(yīng)選D.7.【答案】C【解析】頻率越大,電感線圈的感抗越大,電容器的容抗越小,所以,將電源的頻率增大時(shí),A燈變暗,B燈變亮．8.【答案】C【解析】在A、B間接入正弦交流電U1＝220V,有：＝,得有效值U2＝40V．而二極管的反向耐壓值至少為U0,它是最大值,所以U0＝40V,Q為副線圈正中央抽頭,那么R兩端電壓為20V,所以R消耗的熱功率為P＝＝W＝20W,應(yīng)選C.9.【答案】C【解析】電表測(cè)量的是有效值,故I＝＝10A,故A錯(cuò)誤；由圖可知T＝0.02s,故頻率為f＝＝50Hz,故B錯(cuò)誤；消耗的功率為P＝I2R＝102×10W＝1000W,故C正確；角速度為ω＝＝100πrad/s該交流電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝10sin100πt(A),故D錯(cuò)誤．10.【答案】D【解析】由于發(fā)電機(jī)內(nèi)部相對(duì)兩磁極為外表呈半圓柱面形狀,磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的軸向磁場(chǎng),所以距轉(zhuǎn)軸距離相等的各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知回路中產(chǎn)生大小恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反向,所以C錯(cuò)誤,D正確．11.【答案】C【解析】設(shè)發(fā)電廠輸出功率為P,那么輸電線上損耗的功率ΔP＝P－P0,ΔP＝I2R＝,A、B錯(cuò)誤．在輸送功率一定的情況下,采用更高的電壓輸電,可以減小輸電線上的電流,故可以減少輸電線上損耗的功率,C正確．在輸送功率一定的情況下,采用更高的電壓輸電,輸電線上損耗的功率減少,故可提高輸電的效率,D錯(cuò)誤．12.【答案】B【解析】根據(jù)公式Em＝NBSω可得交流電的最大值變?yōu)樵瓉淼?倍,根據(jù)公式ω＝2πn可得角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：e＝2Emsin2ωt,應(yīng)選B.13.【答案】C【解析】理想變壓器原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比,即＝,原線圈電源不變,原副線圈匝數(shù)不變,所以副線圈電壓不變,選項(xiàng)A錯(cuò)．副線圈中,電鍵閉合后,總電阻變小,總電流變大,即通過電阻R中的電流變大,選項(xiàng)D錯(cuò)．即電流表A2示數(shù)變大,根據(jù)＝知I1變大,選項(xiàng)C對(duì)．副線圈兩端電壓不變,而電阻兩端電壓變大,那么L1兩端電壓變小,燈泡L1變暗,選項(xiàng)B錯(cuò)．14.【答案】A【解析】由圖可知線圈平面與磁感線平行,應(yīng)處于垂直于中性面的位置,此時(shí)穿過線圈的磁通量最小,磁通量的變化率最大,所以A正確．15.【答案】AB【解析】由瞬時(shí)表達(dá)式為e＝10sin2πftV得,交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為2Hz,A正確；零時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)為零,磁通量最大,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,B正確；t＝0.25s時(shí),e的瞬時(shí)值為零,C錯(cuò)誤；頻率2Hz,1s時(shí)間內(nèi),線圈中電流方向改變4次,D錯(cuò)誤．16.【答案】CD【解析】電壓表示數(shù)相同,說明交流電壓的有效值相同．甲圖中電容器與燈L1串聯(lián),電容器對(duì)電流有阻礙作用；乙圖中電容器與燈L2并聯(lián),交變電流全部流過燈L2；丙圖中電容器與燈L3串聯(lián)且是直流電源,電容器隔直通交,所以沒有電流流過燈L3,燈L3不亮；丁圖中電容器與燈L4并聯(lián),電流全部流過燈L4.綜合以上分析,C、D兩項(xiàng)正確．17.【答案】BD【解析】由于理想變壓器輸入電壓不變,那么副線圈電壓U2不變,滑片P滑動(dòng)時(shí),對(duì)燈泡兩端的電壓沒有影響,故燈泡亮度不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；滑片P下滑,電阻變大,但副線圈電壓由原線圈電壓決定,那么副線圈電壓不變,選項(xiàng)B正確；滑片P上滑,電阻減小,副線圈輸出電流I2增大,那么原線圈輸入電流I1增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；此時(shí)變壓器輸出功率P2＝U2I2將變大,選項(xiàng)D正確．18.【答案】AC【解析】根據(jù)原線圈兩端輸入電壓的表達(dá)式可知,交流電的頻率f＝＝Hz＝50Hz,A正確；原線圈電壓的有效值為U1＝220V,由U1∶U2＝n1∶n2,得U2＝40V,電壓表的讀數(shù)為40V,B錯(cuò)誤；電流表的讀數(shù)為I＝＝4A,C正確；假設(shè)滑動(dòng)變阻器的滑片P向a端移動(dòng),接入電路的電阻增大,而U2不變,電流表示數(shù)變小,D錯(cuò)誤．19.【答案】ABC【解析】t＝0時(shí)刻,e＝0,所以此時(shí)磁通量變化率最小,磁通量最大,故位于中心面位置,A、B正確,t＝0.1s時(shí),e＝0,位于中心面位置,電流方向?qū)l(fā)生變化,C正確,t＝0.4s時(shí),帶入可得e＝0,D錯(cuò)誤,應(yīng)選A、B、C.20.【答案】BD【解析】由u－t圖象知,電壓的周期T＝2×10－2s,那么頻率f＝＝50Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；副線圈電壓的有效值為22V,故原線圈電壓有效值為220V,選項(xiàng)B正確；副線圈的電流有效值I2＝＝1A,I1＝I2＝0.1A,選項(xiàng)C錯(cuò)誤選項(xiàng)D正確．21.【答案】(1)A(2)①用長(zhǎng)導(dǎo)線繞一個(gè)n匝線圈,作為副線圈替代A線圈；②把低壓交流電源接B線圈,測(cè)得線圈的輸出電壓為U；③用A線圈換下繞制的線圈測(cè)得A線圈的輸出電壓為UAn【解析】(1)A由題圖乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值,由電阻定律可得A線圈的匝數(shù)多于B線圈的．(2)①用長(zhǎng)導(dǎo)線繞一個(gè)n匝線圈,作為副線圈替代A線圈；②把低壓交流電源接B線圈,測(cè)得線圈的輸出電壓為U；③用A線圈換下繞制的線圈測(cè)得A線圈的輸出電壓為UA.那么nA＝n.22.【答案】(1)u＝220sin100πtV(2)2A【解析】(1)由交流電規(guī)律可知u＝umsinωt,ω＝代入圖中數(shù)據(jù)可得u＝220sin100πtV.(2)根據(jù)理想變壓器特點(diǎn)和歐姆定律有：＝,I＝,聯(lián)立得：I＝2A.23.【答案】1225【解析】當(dāng)導(dǎo)線中電流的頻率由50Hz變?yōu)?0Hz時(shí),假設(shè)導(dǎo)線中電流大小相同,那么它在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化率增大為原來的1.2倍,導(dǎo)線中