2021人教版选修3-2第五章交变电流单元测试题.doc

1、2021人教版选修3-2第五章交变电流单元测试题.doc 8 2021 人教版选修 3 3 2 2 第五章交变电流单元测试题 一、单选题（本大题共 0 10 小题，共 0 40.0 分） 1. 一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甲所示，则下列说法正确的是（ ） a. t =0 时刻线圈平面与中性面垂直 b. t =0.01 s 时刻 的变化率达到最大 c. t =0.02 s 时刻感应电动势达到最大 d. 该线圈产生的感应电动势随时间变化的图象如图乙所示 2. 如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 a 和 b 当输入电压 u

2、为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯泡均能正常发光下列说法正确的是（ ） a. 原、副线圈砸数之比为 9：1 b. 原、副线圈砸数之比为 1：9 c. 此时 a 和 b 的电功率之比为 9：1 d. 此时 a 和 b 的电功率之比为 1：10 3. 用高压输电技术远距离输电，如果发电厂输出功率为 p ，输电电压为 u ，输电线的总电阻为 r ，则输电线上损失的功率为（ ） a. b. c. d. 4. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 4：1，电压表和电流表均为理想交流电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中 r 为 ntc 型热敏电阻（阻值随温度的升高而减小）， r 1 为定值电阻

3、，下列说法正确的是（ ） a. 交流电压 m 的表达式 u =36 sin50 t （ v ） b. r t 处温度升高时，电流表 a 的示数变大，电压表 v 2 示数减小 c. 变压器原、副线圈中的电流之比随 r t 处温度的变化而变化 d. r t 处温度升高时，变压器原线圈的输入功率变大 5. 如图所示，为一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是（ ） a. 5 a b. 5 a c. a d. 10 a 6. 如图所示，两个标有"6 v ,2 w '的相同的灯泡 a , b ，分别与电容器 c 和自感线圈 l 相连后接在 6 v 电源的两端，已知自感线圈

4、的自感系数很大、内阻不计，电容器的耐压值足够大。则（ ） a. 若电源是直流电源，闭合开关时， a 灯缓慢地变亮 b. 若电源是直流电源，闭合开关稳定后再断开时， a 灯会亮一下再熄灭 c. 若电源是交流电源，闭合开关稳定后， a 灯不会亮 d. 若电源是交流电源，闭合开关稳定后， b 灯可能会被烧坏 7. 如图所示，理想变压器的交流输入电压 u 1 =220 v ，有两组副线圈，其中 n 2 =36 匝与标有"9 v ，9 w '的灯相连， n 3 与"6 v ，12 w '的电灯相连，且均能正常发光则 n 1与 n 3 的匝数分别为（ ） a. 880

5、24 b. 660 27 c. 880 27 d. 660 24 8. 如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为 u 的交流电，副线圈接有电阻 r 1 、光敏电阻 r 2 （阻值随光照增强而减小），开关 k 开始时处于闭合状态，下列说法正确的是（ ） a. 当光照变弱时，变压器的输入功率增加 b. 当滑动触头 p 向下滑动时，电阻 r 1 消耗的功率增加 c. 当开关 k 由闭合到断开，原线圈中电流变大 d. 当 u 增大时，副线圈中电流变小 9. 如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压 u 1 和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且 n 1 ： n 2 = n 4 ：n 3 当用户消耗的

6、功率增大时，下列表述正确的是（ ） a. 用户的总电阻增大 b. 用户的电压 u 4 增加 c. u 1 ： u 2 = u 4 ： u 3 d. 用户消耗的功率等于发电机的输出功率 10. 如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为 p r ，变压器原副线圈的电压以 及电流用图中的量表示则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是（ ） a. u 2 变大 b. p r 增大 c. u 4 变大 d. i 1 变小 二、多选题（本大题共 5 5 小题，共 25. .0 0 分） 11. 如图所示，边长为 l 的正方形线圈 abcd ，其匝数为

7、 n ，总电阻为 r ，外电路的电阻为 r ， 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，磁场的磁感应强度为 b ，若线圈从图示位置开始，以角速度 绕 oo 轴匀速转动，则以下判断中正确的是（ ） a. 闭合电路中感应电动势的瞬时表达式 e = nbl2 sin t b. 在 t = 时刻，磁场穿过线圈的磁通量最大，但此时磁通量的变化率为零 c. 从 t =0 时刻到 t = 时刻，电阻 r 上产生的热量为 q = d. 从 t =0 时刻到 t = 时刻，通过 r 的电荷量 q = 12. 如图（ a ）所示，理想变压器原副线圈匝数比 n 1 ： n 2 =55：

8、4，原线圈接有交流电流表 a 1 ，副线圈电路接有交流电压表 v 、交流电压表 a 2 、滑动变阻器 r 等，所有电表都是理想电表，二极管 d 正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡 l 的阻值恒定原线圈接入的交表电流电压的变化规律如图（ b ）所示，则下列说法正确的是（ ） a. 交流电压表 v 的读数为 32 v b. 灯泡 l 两端电压的有效值为 32 v c. 当滑动变阻器的触头 p 向下滑动时，电流表 a 2 示数增大， a 1 示数增大 d. 由图（ b ）可知交流发电机转子的角速度为 100 rad / s 13. 如图所示， l 1 和 l 2 是高压输电线，甲、乙是两个互感器若已

9、知甲和乙的原、副线圈匝数比分别为 1000：1 和 1：100，两个电表的示数分别为 10 a 和 220 v 则（ ） a. 电表 a 是电压表 b. 电表 a 是电流表 c. 线路输送的电功率为 2.2108 w d. 线路输送的电功率为 2.2104 w 14. 如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定（ ） a. 此交变电流的频率为 5 hz b. 此交变电流的周期为 0.1 s c. 将标有"12 v 、3 w '的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光 d. 图象上对应的 0.1 s 时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面 15. 如图所示为某发电站向

10、某用户区供电的输电原理图， t 1 为匝数比为 n 1 ： n 2 的升压变压器， t 2 为匝数比为 n 3 ： n 4 的降压变压器若发电站输出的电压有效值为 u 1 ，输电导线总电阻为 r ，在某一时间段用户需求的电功率恒为 po ，用户的用电器正常工作电压为 u 2 ，在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（ ） a. t 1 原线圈中的电流有效值为 b. t 2 副线圈中的电流有效值为 c. 输电线上损耗的功率为 d. 输电线上损耗的功率为 三、计算题（本大题共 3 3 小题，共 350 .0 分） 16. 如图所示，线圈 abcd 的面积是 0.05 m2 ，共 100 匝，

11、线圈的总电阻为 1，外接电阻 r =9，匀强磁场的磁感应强度 b = t ，当线圈以300 r /min的转速匀速旋转时问： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过 s 时电动势的瞬时值多大？ （3）电路中，电压表和电流表的示数各是多少？ （4）从中性面开始计时，经 s 通过电阻 r 的电荷量是多少？ 17. 有一台内阻为 1 发电机，供给一学校照明用，如图所示，升压比为 1：4，降压比为 4：1，输电线的总电阻 r =4，全校共 22 个班，每班有"220 v ，40 w '灯 6 盏，若保证全部电灯正常发光，则： （1）发电

12、机输出功率多大？ （2）发电机电动势多大？ （3）输电效率是多少？ 18. 如图所示，在水平方向的匀强磁场中，有一边长为 a 的正方形线圈绕垂直于磁感线的轴 oo "匀速转动，已知线圈的匝数为 n ，电阻为 r ，转动的角速度为 ，磁感应强度为 b ，求： （1）线圈由中性面位置转动 90的过程中通过线圈横截面的电荷量 q （2）每转动一周，在线圈中产生的电热 q 答案和 解析 【答案】 1. b 2. a 3. c 4. a 5. b 6. b 7. a 8. b 9. c 10. b 11. cd 12. ac 13. ac 14. ad 15. bc 16. 解：（1）转速 n

13、 =300 r /min=5 r / s ，故频率 f = n =5 hz =2 f =25 rad / s =10 rad / s 感应电动势的最大值 e m = nbs =100 0.0510=50 v ， 因为从中性面开始计时，所以感应电动势按正弦规律变化， e = e m sin t =50sin 10 t v （2）当 t = s 时， e =50sin （10 ） v 43.3 v （3）电动势的有效值为 e = = v 35.4 v ， 电流表示数 i = = a =3.54 a ， 电压表示数 u = ir =3.549 v =31.86 v （4） s 内线圈转过的角度 =

14、t = 2 = 该过程中，= bs - bs cos= bs ， q = t = n = = c 答：（1）若从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式是 e =50sin 10 t v ； （2）线圈转过 s 时电动势的瞬时值是 43.3 v （3）电路中，电压表示数是 31.86 v ，电流表的示数是 3.54 a （4）从中性面开始计时，经 s 通过电阻 r 的电荷量是 c 17. 解：（1）降压变压器的输出功率为： p = np 灯 =40226=5280 w 降压变压器副线圈的电流为： i 3 = =622 a =24 a ， 由 = = 降压变压器原线圈的电流为： i

15、 2 = i 3 = 24 a =6 a 输电线损失的功率为： p = r =62 4 w =144 w 所以输入功率为： p 1 = p + p =5280+144=5424 w （2）降压变压器原线圈电压为： u 2 = u 3 =4220=880 v 输电线上损失的电压为： u = i 2 r =64 v =24 v 则发动机的输出电压为： u 2 = u 2 + u =880+24=904 v 所以发电机原线圈电压为： u 1 = 904=226 v 根据电流与匝数成反比知发电机原线圈中电流为： i 1 = 6=24 a ， 发电机内阻分压： u r =241=24 v 电动势为： e

16、 = u 1 + u r =226+24=250 v （3）用户获得的实际功率为： p 用 =22406=5280 w ； 则输电效率为：= 100%= 100%=97.3%； 答：（1）发电机输出功率为 5424 w ； （2）发电机电动势为 250 v ； （3）输电效率为 97.3% 18. 解：（1）转动 90过程中平均感应电动势为： e = n = 通过的电荷量为： q = it = = （2）线圈产生的感应电动势最大，其大小为： e m = nb a2 ， 因此交流电的有效电压为： e = ， 所以转动过程中产生的热量为： q = = = ， 答：（1）线圈由中性面位置转动 90的

17、过程中通过线圈横截面的电荷量 q 为 （2）每转动一周，在线圈中产生的电热 q 为 【解析】 1. 【分析】 交变电流产生过程中，线圈在中性面上时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小，线圈与中性面垂直时，通过的磁通量最小，电动势为大，根据图象分析答题。 要掌握交流电产生过程特点，特别是两个特殊位置：中性面和垂直中性面时，掌握电流产生过程即可正确解题。 【解答】 a .由甲图可知， t =0 时刻磁通量最大，线圈在中性面位置，而不是垂直，故 a 错误； b . t =0.01 s 时刻，磁通量等于零，此时线圈与磁场平行，感应电动势最大，磁通量 的变化率达最大，故b 正确； c . t =0.0

18、2 s 时刻，磁通量最大，感应电动势为零，故 c 错误； d .由甲图知交流电动势的图象应为正弦图象，故 d 错误。 故选 b 。 2. 解： ab 、灯泡正常发光，则其电压均为额定电压 u ，则说明原线圈输入电压为 9 u ，输出电压为 u ；则可知，原副线圈匝数之比为 9：1，故 a 正确； b 错误； cd 、根据公式 可得 ，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式 p = ui 可得两者的电功率之比为1：9；故 cd 错误； 故选： a 根据灯泡电压与输入电压的关系可明确接在输入端和输出端的电压关系，则可求得匝数之比；根据变压器电流之间的关系和功率公式可明确功率之比 本题考查变压器原理

19、，要注意明确输入电压为灯泡两端电压与输入端电压之和，从而可以确定输入端电压；则可求得匝数之比 3. 解：因为输送功率为 p ，输送电压为 u ，所以输送电流为 i = ，根据公式 p = i2 r得输电线上损失的功率为： p = i2 r =，故 c 正确， abd 错误 故选： c 本题要求导线上损失的功率，则最直接公式为： p = i2 r ；也可以根据p = ，但其中的电压应为导线两端的电压 本题考查远距离输电中输电线上损失功率的计算，要注意明确各功率公式的准确含义及题目中各物理量的意义，绝不能盲目的套公式 4. 解： a 、原线圈接的图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压 36 v ，周

20、期 0.02 s ，故角速度是 =100，u =36 sin100 t （ v ），故 a 正确； b 、由 b 知 r t 处温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数减小，故 b 错误； c 、理想变压器的输入、输出功率之比应为 1：1，则 r t 处温度升高时副线圈中电流增大时，变压器原、副线圈中的电流之比仍然是 n 2 ： n 1 保持不变故 c 错误； d 、 r t 处温度升高时阻值减小，副线圈中电流增大， r 1 分担的电压增大， r t 分担的电压减小，消耗的功率不可判断，故 d 错误； 故选： a 由图乙可知交流电压最大值 u m =36 v ，周期 t =0.02 秒，可由周期求出角速度的值，则可得交流电压 u 的表达式 u = u m sin t