物理人教版高中选择性必修二（2019年新编）第三章 交变电流 单元检测

…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○……○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第三章交变电流章节同步练习一、单选题1.在一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列物理量不一定相等的是（

）A.

交变电流的频率

B.

磁通量的变化率

C.

电功率

D.

电流的有效值2.交变电流经二极管（正向电阻为0，反向电阻无穷大）为某用电器供电，通过用电器电流的有效值为1A，求原交变电流的最大值（

）A.

1A

B.

2A

C.

2A

D.

22A3.用电阻丝绕制标准电阻时，常在圆柱陶瓷上用如图所示的双线绕制方法绕制，其主要目的是（

）A.

制作无自感电阻

B.

增加电阻的阻值

C.

减少电阻的电容

D.

提高电阻的精度4.如图所示为一正弦交变电压随时间变化的图象，由图可知（

）A.

交流电的周期为2s

B.

用电压表测量该交流电压时，读数为311V

C.

交变电压的有效值为220V

D.

将它加在电容器上时，电容器的耐压值必须等于311V5.如图为一台理想变压器，初、次级线圈的匝数分别为n1=400匝，n2=800匝，连接导线的电阻忽略不计，那么可以确定(

)A.

这是一台降压变压器

B.

次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的一半

C.

通过次级线圈的电流是通过初级线圈电流的一半

D.

变压器输出的电功率是输入的电功率的一半6.当远距离高压输送一定电功率时，输电线上损耗的功率与电路中的（

）A.

输送电压成正比

B.

输送电压的平方成正比

C.

输电线中的电流成正比

D.

输电线中电流的平方成正比7.电流互感器和电压互感器如图所示，其中n1，n2，n3，n4分别为四组线圈的匝数，A.

A为电流互感器，且n1>n2，a是电流表

B.

A为电压互感器，且n1>n2，a是电压表

C.

B为电压互感器，且n38.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示．如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交流电动势的最大值和周期分别变为（

）A.

200V0.08s

B.

25V0.04s

C.

50V0.08s

D.

50V0.04s9.矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为e=2202A.

t=0时刻穿过线框的磁通量为零

B.

电动势的有效值为220V

C.

交流电的周期为0.01s

D.

若转速增大1倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为e=440210.变压器原线圈1400匝，副线圈700匝并接有电阻R，当变压器工作时原、副线圈中（

）A.

电流频率之比为2∶1

B.

输入和输出功率之比为2∶1

C.

电流之比为2∶1

D.

输入端和输出端电压之比为2∶111.如图所示，虚线上方空间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。各导线框均绕轴O在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为T。从线框处于图示位置时开始计时，以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向。能够在线框中产生如图所示的随时间t变化规律感应电流i的是（）A.

B.

C.

D.

12.图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于50V时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体，开关闭合后，下列说法正确的是（）A.

电压表的示数为5V

B.

若没有转换器则变压器副线圈输出的是直流电

C.

若n1n2<13.通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为（

）A.

12V

B.

410V

C.

15V

D.

85V14.在交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a、b两点间逐次将图中的电路元件（1）、（2）、（3）单独接入，当使交流电源的频率增大时，可以观察到下列论述的哪种情况（）

A.

A1的读数不变，A2的读数增大，A3的读数减小

B.

A1的读数减小，A2的读数不变，A3的读数增大

C.

A1的读数增大，A2的读数不变，A3的读数减小

D.

A1、A2、A3的读数均不变15.图甲是小米手机无线充电器的示意图。其工作原理如图乙所示，该装置可等效为一个理想变压器，送电线圈为原线圈，受电线圈为副线圈。当ab间接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流。送电线圈的匝数为n1，受电线圈的匝数为n2，且n1∶n2=5∶1.两个线圈中所接电阻的阻值均为R，当该装置给手机快速充电时，手机两端的电压为5V，充电电流为2A，则下列判断正确的是（）A.

无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是“电流的磁效应

B.

快速充电时，流过送电线圈的电流为10A

C.

快速充电时，两线圈上所接电阻的阻值R=18.75Ω

D.

充电期间使用手机，回路中的电流不会发生变化16.风速测速仪的简易装置如图甲所示，某段时间内线圈中感应电流的波形如图乙所示，下列说法正确的是（

）A.

若风速变大，图乙中感应电流的周期变大

B.

若风速变大，图乙中感应电流的峰值变大

C.

图乙中感应电流最大时，风速最大

D.

图乙中感应电流随时变化的原因是风速在变二、综合题17.如图所示，匝数N=100、边长l=0.1m电阻不计的正方形导线框abcd处于匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小B=2πT、方向水平向右，线框绕中心轴（1）线框产生的感应电动势的瞬时值表达式；（2）灯泡的额定电压U和额定功率P；（3）在保险丝不熔断时，副线圈两端最多可并联同样的灯泡的盏数n。18.如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线总电阻R=10Ω，升压变压器的T1原、副线圈匝数之比为1:5，降压变压器的T2原、副线圈匝数之比为4:1，副线圈与纯电阻组成闭合电路，用电器电阻R0=11Ω。若T1（1）用户端的用电电流I3和输电电流I（2）输电线上损耗的电压ΔU和损耗的功率ΔP；（3）发电机的输出电压U1和输出功率P19.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd绕垂直磁场方向的OO'轴以角速度ω匀速转动，其中ab边长为l1，bc边长为l2，线圈匝数为N，线圈电阻为r，外电路电阻为R。求：（1）图示时刻矩形线圈中产生的瞬时感应电动势e的大小；（2）线圈由图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量q；（3）线圈由中性面位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量Q。

答案解析部分1.【答案】D【解析】由理想变压器的特点可知，A、B、C选项中的量都是对应相等的，但原、副线圈中的电流的有效值和匝数成反比，不一定相等；故答案为：D.【分析】变压器不会改变交流电的频率，经过原副线圈其磁通量变化率大小相等；由于理想变压器其输入功率等于输出功率。2.【答案】C【解析】设原交流电的最大值为Im，通过用电器电流的有效值为I，用电器电阻为R，根据二极管的单向导电性及交流电有效值的定义有(代入数据求得：Im故答案为：C。【分析】电流的有效值是根据电流的热效应来确定的，选定一个周期，在这个周期内利用焦耳定律求解电流的最大值即可。3.【答案】A【解析】两个线圈绕向相同，但是通过的电流方向相反，根据安培定则可知两线圈产生的磁场方向相反；导线中通过的电流相等，所以产生的磁场相互抵消，螺线管内无磁场，从而制作成无自感电阻，A符合题意，BCD不符合题意。故答案为：A。【分析】两股导线中的电流大小相等，方向相反，故在圆柱形陶瓷中产生磁通量为零，不会有自感电阻产生。4.【答案】C【解析】A由图象知周期为2×10-2s，A不符合题意B电压表的读数为有效值，正弦交流电有效值为UmC正弦交流电有效值为UmD电容器的耐压值应大于或等于电压的最大值，D不符合题意故答案为：C

【分析】通过交流电压的图像读出交流电的周期和最大值，利用周期求出交流电频率，结合选项分析求解即可。5.【答案】C【解析】A．初、次级线圈的匝数分别为n1=400匝，n2=800匝，可知，这是一台升压变压器，A不符合题意；B．初、次级线圈的匝数分别为n1=400匝，n2=800匝，由电压与匝数成正比得，次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的2倍，B不符合题意；C．初、次级线圈的匝数分别为n1=400匝，n2=800匝，由电流与匝数成反比得，通过次级线圈的电流是通过初级线圈电流的一半，C符合题意；D．理想变压器的输出的电功率与输入的电功率是相等的，D不符合题意。故答案为：C。【分析】利用变压器原副线圈匝数比与电压、电流的关系求解副线圈的电压、电流。6.【答案】D【解析】AB．根据电功率P=IU

①输电线上损耗的功率∆P=I2R

②由①②式解得ΔP=输电线上损耗的功率与输送电压的平方成反比，AB不符合题意；CD．根据输电线上损耗的功率∆P=I2R可知输电线上损耗的功率与输电线中电流的平方成正比，D符合题意，C不符合题意。故答案为：D。【分析】电能输送时由于导线电阻会损耗一部分电能，结合公式P损=I2R求解即可。7.【答案】C【解析】AB．A串联在电路中，为电流互感器，根据单相理想变压器的电流规律I1I2=n2nCD．B并联在电路中，为电压互感器，根据理想变压器的电压规律U1U2=n3n故答案为：C。【分析】变压器B并联接在火线和零线两端，测量电压为电压表，变压器A串联接在零线上，测量电流为电流表。8.【答案】C【解析】由图读出原来交流电动势的最大值Em=100V，周期T=0.04s；根据感应电动势最大值的表达式Em=NBSω得知，Em与ω成正比，则线圈的转速变为原来的一半，感应电动势最大值变为原来的一半，为Em′=50V．由公式T=2π/ω分析可知，线圈的转速变为原来的一半，周期为原来的两倍，即T′=0.08s．故答案为：C．【分析】通过交流电压的表达式读出电压的最大值和角速度，计算出电压的有效值和频率。9.【答案】B【解析】电动势瞬时值表达式为e=2202sin100πt（V）可知在t=0时刻线框处于中性面位置，磁通量最大，所以A不符合题意；电动势有效值E=Em故答案为：B【分析】通过交流电压的表达式读出电压的最大值和角速度，计算出电压的有效值和频率，结合选项分析求解即可。10.【答案】D【解析】变压器不会改变电流的频率，所以原、副线圈中电流频率比为1：1，A不符合题意；变压器的原线圈和副线圈的功率是相同的，所以原、副线圈中功率比为1：1，B不符合题意；电流与匝数成反比，变压器原线圈为1400匝，副线圈为700匝，所以电流之比为1：2，C不符合题意；电压与匝数成正比，变压器原线圈为1400匝，副线圈为700匝，所以电压之比为2：1，D符合题意。故答案为：D【分析】利用变压器原、副线圈匝数比与电压的关系求解原、副线圈的电压之比即可。11.【答案】A【解析】AD．图中，有效切割长度为半径不变，因此产生的电流大小不变，根据右手定则，D中开始产生电流方向从O到P，A中开始产生电流方向从P到O，A符合题意，D不符合题意；BC．图中正方形线框绕O转动时，有效切割长度不断变化，因此产生感应电流大小是变化的，BC不符合题意；故答案为：A。【分析】利用右手定则可以判别感应电流的方向，结合动生电动势及有效长度可以判别感应电动势和电流的大小。12.【答案】C【解析】A．电压表的示数为有效值，电压最大值为5V，有效值为3.5V，A项错误；B．若没有转换器，原线圈为直流电，副线圈没有电磁感应不会有电流产生，B项错误；C．如满足变压器副线圈电压的瞬时值等于50V，则有U所以当n1D．穿过原、副线圈的磁通量应相等，D项错误。故答案为：C。【分析】电压表显示其电压的有效值；没有转化器时其变压器通直流电不能正常工作；利用电压的比值可以求出其钢针能够工作的匝数之比；通过两个线圈的磁通量大小相等。13.【答案】B【解析】根据电流的热效应计算电流的有效值：0.12可得流过电阻的电流的有效值：I=10电阻两端电压的有效值为：U=IR=410故答案为：B．【分析】利用电流的热效应结合焦耳定律可以求出电流的有效值，结合欧姆定律可以求出电阻两端电压的大小。14.【答案】C【解析】据题，电源电动势的最大值不变，当交流电的频率增加时，电感L的感抗增大，电容C的容抗减小，电阻R不变，则流过A1的电流增大，A3的电流减小，A2的电流不变。故答案为：C。【分析】当频率增大时其电感的阻碍作用变大所以其A3读数变小，其电容的阻碍作用变小所以其A1读数变大。15.【答案】C【解析】A．无线充电时，送电线圈输入交流电，受电线圈上出现感应电流，则其工作原理是电磁感应，A不符合题意；BC．已知手机两端电压U手=5V，充电电流I手=2AUU联立解得UR即快速充电时，流过送电线圈的电流为0.4A，B不符合题意，C符合题意；D．充电期间使用手机，会出现手机内部的电流与电压处于不稳定状态，D不符合题意；故答案为：C。【分析】无线充电是利用电磁感应的原理；利用手机的电流结合匝数之比可以求出输电线圈的电流大小；结合送电线圈的欧姆定律可以求出R阻值的大小；充电过程其电流与电压不断发生变化。16.【答案】B【解析】A．若风速变大，则转速变大，角速度变大，根据T=2πB．若风速变大，则角速度变大，根据Em=NBSωC．图乙中感应电流最大时，是穿过线圈的磁通量的变化率最大，并不是风速最大，C不符合题意；D．图乙中感应电流随时变化的原因是穿过线圈的磁通量变化率随时在变化，D错误。故答案为：B。【分析】利用风速影响转速所以影响周期的大小；利用电动势的表达式结合风速变大可以判别电动势的峰值变大，结合欧姆定律可以判别感应电流的峰值变大；当感应电流最大时其磁通量变化率最大不是风速最大的时刻；其感应电流的变化是由于磁通量变化率时刻在改变。二、综合题17.【答案】（1）根据法拉第电磁感应定律，可得线圈中产生感应电动势的最大值为Em从图示位置开始计时，线圈产生的是余弦交流电，故线框产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=E（2）根据变压器电压与匝数比关系有U1代入数据可求得灯泡两端电压最大值为U2所以，灯泡两端的额定电压为UL灯泡的额定功率PL（3）保险丝的熔断电流为有效值，根据变压器输入端的功率等于输出端的功率，在保险丝不熔断时，可得输入端的最大功率为Pm则副线圈两端最多可并联同样的灯泡的个数为n=P【解析】（1）已知线圈匝数、磁感应强度和线圈的面积及角速度大小，结合动生电动势的表达式可以求出电动势的峰值，结合角速度的大小可以求出电动势瞬时值的表达式；

（2）已知变压器匝数之比，利用电压和匝数的关系可以求出输出电压的