人教版高中物理选修32　第五章 《交变电流》单元检测题（解析版）

/第五章?交变电流?单元检测题一、单项选择题(每题只有一个正确答案)1.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如下图,由图可知()A．该交流电的电压的有效值为100VB．该交流电的频率为25HzC．该交流电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25t)VD．并联在该电压两端的电压表指针不停摆动2.一正弦交流电的电流随时间变化的规律如下图．由图可知()A．该交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin(100πt)AB．该交流电的频率是50HzC．该交流电的电流有效值为2AD．假设该交流电流通过R＝10Ω的电阻,那么电阻消耗的功率是20W3.如图甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线圈中产生的交变电流如图乙所示,设沿abcda方向为电流正方向,那么以下说法正确的选项是()A．乙图中Oa时间段对应甲图中①至②图的过程B．乙图中c时刻对应甲图中的③图C．假设乙图中d等于0.02s,那么1s内电流的方向改变50次D．假设乙图中b等于0.02s,那么交流电的频率为50Hz4.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电,第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．假设甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的,那么以下说法正确的选项是()A．第一次,灯泡两端的电压有效值是B．第二次,灯泡两端的电压有效值是C．第一、第二次,灯泡的电功率之比是2∶9D．第一、第二次,灯泡的电功率之比是1∶55.两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示,那么以下说法正确的选项是()A．两交变电流的频率之比f甲∶f乙＝1∶2B．两交变电流的电动势有效值之比E甲∶E乙＝3∶1C．t＝1s时,两线圈中的磁通量的变化率均为零D．t＝1s时,两线圈均处在与中性面垂直的位置上6.以下关于交变电流的说法正确的选项是()A．假设交变电流的峰值为5A,那么它的最小值为－5AB．用交流电流表测交变电流时,指针来回摆动C．我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50Hz,故电流方向每秒改变100次D．正弦交变电流i＝20sin10πtA的峰值为20A,频率为100Hz7.闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt.保持其他条件不变,使线圈的匝数及转速都增加1倍,那么电流的变化规律为()A．i＝2Imsin2ωtB．i＝4Imsin2ωtC．i＝2ImsinωtD．i＝4Imsinωt8.如下图,三个灯泡相同,而且足够耐压,电源内阻忽略．单刀双掷开关S接A时,三个灯亮度相同,那么S接B时()A．三个灯亮度相同B．甲灯最亮,丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮D．只有丙灯不亮,乙灯最亮9.如图甲所示的电路中,S为单刀双掷开关,电表为理想电表,Rt为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小),理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流电,那么()A．变压器原线圈中交流电压u的表达式u＝110·sin100πt(V)B．S接在a端,Rt温度升高时,变压器的输入功率变小C．S接在a端,Rt温度升高时,电压表和电流表的示数均变大D．S由a切换到b,Rt消耗的功率变大10.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1,L1、L2、L3为三只规格均为“9V,6W〞的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,输入端接入如图乙所示的交变电压,那么以下说法中正确的选项是()A．电流表的示数为6AB．电压表的示数为27VC．副线圈两端接入耐压值为9V的电容器恰能正常工作D．变压器副线圈中交变电流的频率为100Hz11.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＝220sin100πt(V),以下说法正确的选项是()A．t＝0时刻穿过线框的磁通量为最大B．电动势的有效值220VC．交流电的周期为0.01sD．假设转速增大1倍,其它条件不变,那么电动势瞬时值表达式为e＝440sin100πt(V)12.如下图,两个同学利用图示装置做实验,第一位同学使导体杆ab在导轨上匀速运动,第二位同学使杆ab在导轨上做变速运动,但两位同学对ab杆做的功一样多,第一位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W1,第二位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W2,它们相比拟()A．W1＝W2B．W1＞W2C．W1＜W2D．不能比拟13.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1,电阻R＝20Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光．以下说法正确的选项是()A．输入电压u的表达式u＝20sin(50πt)VB．只断开S1后,L1、L2均正常发光C．只断开S2后,原线圈的输入功率增大D．假设S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8W14.一电阻接一直流电源,通过4A的电流时热功率为P,假设换接一正弦交流电源,它的热功率变为,那么该交流电电流的最大值为()A．4AB．6AC．2AD．4A15.如下图,交流电源的电动势为e＝220sin100πtV,电阻R＝2200Ω,那么电路中交流电流表和电压表的示数分别为()A．0.1A,220VB．0.1A,220VC．0.1A,220VD．0.1A,220V二、多项选择题(每题至少有两个正确答案)16.(多项选择)如下图,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压u,其瞬时值表达式为u＝220sin(100πt)V,现把单刀双掷开关与a连接,那么()A．电压表的示数为22VB．流过滑动变阻器的电流的方向每秒改变100次C．在滑动变阻器的触头P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变大D．假设把单刀双掷开关由a扳向b时,保持滑动变阻器的触头P不动,电压表示数变大,电流表的示数变小17.(多项选择)理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,一正弦交流电经变压器对电阻R供电电路如图甲所示．图乙是R两端电压u随时间t变化的图象,R的阻值为10Ω.以下说法正确的选项是()A．交流电的频率为0.02HzB．交流电流表A的读数为2AC．电阻R上的热功率为4000WD．交流电压表V的读数为200V18.(多项选择)由交流电源的电动势瞬时值表达式e＝10sin4πt(V)可知,此交变电流()A．频率是4πHzB．将“10V,10W〞的灯泡接在该电源上,灯泡能正常发光C．当t＝0.5s时,电动势有最大值D．当t＝0时,线圈平面与中性面重合19.(多项选择)如下图,矩形线框置于竖直向下的磁场中,通过导线与灵敏电流表相连,线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的选项是()A．因为线框中产生的是交变电流,所以电流表示数始终为零B．线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量最大C．线框通过图中位置瞬间,通过电流表的电流瞬时值最大D．假设使线框转动的角速度增大一倍,那么通过电流表电流的有效值也增大一倍20.(多项选择)如下图,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有()A．向下滑动PB．减小电容器C的电容C．增大交流电源的频率D．增大交流电源的电压三、填空题21.一交流电压的瞬时值表达式为u＝15sin100πtV,将该交流电加在一电阻上时,产生的电功率为25W,那么这个电阻的阻值为________Ω.22.如下图,使单匝闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,在线圈中就会产生交流电．磁场的磁感应强度为B,线圈abcd面积为S,线圈转动的角速度为ω.当线圈转到如图位置时,线圈中的感应电动势为________；当线圈从图示位置转过90°时,线圈中的感应电动势为__________．23.(多项选择)如下图,某变电站用10kV的高压向10km外的小区供电,输送的电功率为200kW.现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%,以下不同规格的输电线中,符合要求的是24.如下图,理想变压器原线圈与一10V的交流电源相连,副线圈并联两个小灯泡a和b,小灯泡a的额定功率为0.3W,正常发光时电阻为30Ω,两灯泡均正常发光,流过原线圈的电流为0.09A,可计算出原、副线圈的匝数比为________,流过灯泡b的电流为________A.25.如以下图所示,理想变压器有两个副线圈,匝数分别为n1和n2,所接负载4R1＝R2.当只闭合S1时,电流表示数为1A,当S1和S2都闭合时,电流表示数为2A,那么n1：n2为________．四、计算题26.如下图,一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中转动,转速为n＝120r/min,假设边长l＝20cm,匝数N＝20,磁感应强度B＝0.2T,求：(1)转动中的最大电动势及到达最大电动势时线圈所处的位置；(2)从中性面开始计时的电动势瞬时值表达式；(3)从图所示位置转过90°过程中的平均电动势．27.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同．图①为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S.(1)当自动开关S闭合和断开时,用电器分别处于什么状态？(2)用电器由照明电路供电(U＝220V),设加热时用电器的电功率为400W,保温时用电器的电功率为40W,那么R1和R2分别为多大？(3)假设将图①中的自动开关S换成理想的晶体二极管D,如图②所示,其他条件不变,求该用电器工作1小时消耗的电能．答案解析1.【答案】B【解析】根据题图可知该交变电流电压的最大值为100V,周期为4×10－2s,所以频率为25Hz,A错,B对；而ω＝2πf＝50πrad/s,所以u＝100sin(50πt)V,C错；交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值,不随时间变化,D错．2.【答案】D【解析】由图象可知,交流电的最大值为2A,电流的周期为0.04s,交流电的角速度ω＝＝rad/s＝50πrad/s,所以交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin(50πt)(A),所以A错误；交流电的频率为f＝＝Hz＝25Hz,所以B错误；交流电的电流有效值为A＝A,所以C错误；交流电的电流有效值为A,所以电阻消耗的功率P＝I2R＝()2×10W＝20W,所以D正确．3.【答案】A【解析】甲图中由①到②,感应电流为正方向,且感应电流由0增到最大值,与乙图中Oa对应,A正确；乙图中c时刻感应电流为最大值,但甲图中③图中感应电流为零,B错误；假设电流变化周期T＝0.02s,那么f＝＝50Hz,每周期电流方向改变两次,那么1s内电流方向改变100次,C、D错误．4.【答案】D【解析】第一次,灯泡两端电压的有效值为U1＝,功率P1＝＝.第二次,设灯泡两端电压的有效值为U2,那么·＋·＝T,解得U2＝U0,功率P2＝＝,那么P1∶P2＝1∶5,故A、B、C错误,D正确．5.【答案】C【解析】由图象知甲的周期为1s,乙的周期为2s,所以＝＝,故A错误；甲的有效值为E甲＝V＝V,乙的有效值为E乙＝V＝3V,所以E甲∶E乙＝1∶3,故B错误；t＝1s时,甲、乙瞬时电压为零,磁通量的变化率为零,此时线圈处于中性面位置,故C正确,D错误．6.【答案】C【解析】电流的负值表示电流方向与原来方向相反,不表示大小,A项错误；交流电流表测交变电流时,指针不会来回摆动,B项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流,周期为0.02s,交流电方向一个周期改变两次,所以每秒改变100次,C项正确；由ω＝2πf得正弦交变电流i＝20sin10πtA的频率为5Hz,D项错．7.【答案】A【解析】根据Em＝NBSω,ω＝2πn可得当线圈的匝数及转速都增加1倍时,该交流电的最大值变为4Em,线圈的电阻变为原来的2倍,角速度变为原来的2倍,所以电流的最大值变为Im′＝＝2Im,故电流变化表达式为i＝2Imsin2ωt,应选A.8.【答案】D【解析】开关S接A时,甲、乙、丙三个支路均有交流电通过,开关S接B时,电路处于直流工作状态,电容C“隔直、通交〞；电感L“阻交、通直〞；R对交流、直流有相同的阻抗．可判断此时电路中I丙＝0,I甲不变,I乙增大；又因为灯泡亮度与功率(P＝I2R)成正比,所以只有丙灯不亮,乙灯最亮．9.【答案】A【解析】由交变电流图象,可知电压最大值为110V,周期为0.02s,所以ω＝100πrad/s,A项正确；副线圈输出电压由变压器匝数比和输入电压决定,故温度升高时,Rt电阻阻值减小,两端电压不变,C项错；由P＝可知,变压器输出功率增大,故其输入功率也随之增大,B项错；S由a切换到b,副线圈匝数减小,故输出电压减小,Rt电阻不变,由P＝知,消耗功率减小,D项错．10.【答案】B【解析】由输入端交变电压u的图象,可求出有效值27V,根据电压与匝数成正比得副线圈两端的电压为：U2＝×27V＝9V,四只灯泡均能正常发光．由P＝UI得每只灯泡通过的电流为：I1＝＝A,电流表的读数为：I＝3I1＝2A,故A错误．电压表的示数为有效值27V,故B正确；副线圈两端电压的最大值为9V,故C错误．由变压器输入端交变电压u的图象可知周期为：T＝0.02s变压器副线圈两端交变电流的频率为：f2＝f1＝Hz＝50Hz,故D错误．11.【答案】A【解析】线框中电动势为正弦规律变化,t＝0时刻线框中感应电动势为零,故此时线框处于中性面上,磁通量最大,A对；电动势的有效值为U＝＝220V,B错；交流电的周期为：T＝＝0.02s,C错；假设转速增大1倍,那么最大值增大1倍,角速度也增加1倍；故表达式为：e＝440sin200πt,D错．12.【答案】B【解析】当ab匀速运动时,产生的感应电动势是稳定的,感应电流也是恒定的,因此在线圈上不会产生感抗,所以通过小灯泡的电流大,消耗的电能多；当ab变速运动时,产生的感应电动势是变化的,感应电流也是变化的,在线圈上产生感抗,使通过小灯泡的电流减小,因此消耗的电能少．故B正确．13.【答案】D【解析】由输入电压u随时间t的变化关系图象可知,交变电流周期为0.02s,输入电压u的表达式u＝20sin(100πt)V,选项A错误；只断开S1后,L1、L2均不能发光,选项B错误；只断开S2后,灯泡L1、L2串联后接入电路,变压器输出电流减小,原线圈的输入功率减小,选项C错误；假设S1换接到2后,变压器输出电压U＝4V,R中电流为I＝0.2A,R消耗的电功率为P＝UI＝0.8W,选项D正确．14.【答案】A【解析】由P＝I2R得R＝＝,接交流电时,＝I′2,2I′2＝16.I′＝2A,所以Im＝I′＝4A．应选A.15.【答案】D【解析】交流电流表、电压表的读数都为有效值,所以U＝V＝220V,I＝＝A＝0.1A,所以选D.16.【答案】AB【解析】理想变压器不改变功率和频率；由交变电压的表达式可知,该交变电压的频率为50Hz,而产生交变电压的线圈每转一圈,其电流变向两次,故B正确；电压表的读数是有效值,根据理想变压器的变压比等于匝数比可知,该电压表的读数为22V,A正确；滑动变阻器的触头P向上移动,其接入电路的阻值减小,而变压器两端的电压不变,那么电压表的读数不变,副线圈中的电流变大,那么电流表的读数变大,C错误；单刀双掷开关由a扳向b,变压器的原线圈的有效匝数减小,由＝可知,U′变大,变压器的输出功率和输入功率变大,故电压表和电流表的读数都变大,D错误．17.【答案】BC【解析】由题图知交流电的周期为0.02s,所以频率为50Hz,故A错误；副线圈电压有效值为200V即为电压表的读数,电流为＝20A,交流电流表A的读数为2A．故B正确,D错误；输出功率等于P＝＝＝4000W,C正确．18.【答案】BD【解析】由表达式可知角速度ω＝4πrad/s,频率f＝＝2Hz,选项A错误；电动势的有效值E＝V＝10V,等于灯泡的额定电压,选项B正确；当t＝0.5s时,电动势为零,选项C错误；当t＝0时,电动势为零,线圈平面与中性面重合,选项D正确．19.【答案】CD【解析】线框在匀强磁场中匀速转动时,在中性面即线框与磁感线垂直时,磁通量最大,感应电动势最小,而在题中图示位置线框与磁感线平行时,磁通量最小,感应电动势最大,A、B项错,C项对；电流的有效值I＝,角速度增大一倍后,电流也增大一倍,D正确．20.【答案】CD【解析】向下滑动P,副线圈匝数减少,电压减小,灯泡变暗,A错误；减小电容器电容,增大了容抗,通过灯泡的电流减小,灯泡变暗,B错误；增大交流电源的频率减小了容抗,通过电容器的电流更大,灯泡变亮,C正确；增大交流电源的电压,副线圈两端电压也增大,灯泡变亮,D正确．21.【答案】4.5【解析】根据P＝,U＝得：R＝4.5Ω.22.【答案】0BSω【解析】当线圈转到如图位置时