（通用版）2018-2019版高中物理 第五章 交變電流章末檢測試卷 新人教版選修3-2.doc

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第五章 交變電流 章末檢測試卷 (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共計48分.1～6題為單選題，7～12題為多選題，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分) 1．某交變電壓瞬時值表達式為u＝6sin 314t V，則(　　) A．用此交變電流作打點計時器的電源時，打點周期為2 s B．把額定電壓為6 V的小燈泡接在此電源上，小燈泡正常發(fā)光 C．把額定電壓為6 V的小燈泡接在此電源上，小燈泡將燒毀 D．耐壓6 V的電容器可以直接用在此電源上 答案　B 解析　由表達式可知電壓的最大值是6 V，角速度是314 rad/s，所以電壓的有效值是6 V，周期是0.02 s，所以B正確，A、C、D錯誤． 2．如圖1所示為理想變壓器原線圈所接正弦交流電源兩端的電壓—時間圖象．原、副線圈匝數比n1∶n2＝10∶1，串聯(lián)在原線圈電路中的交流電流表的示數為1 A，則(　　) 圖1 A．變壓器原線圈所接交流電壓的有效值為311 V B．變壓器輸出端所接電壓表的示數為22 V C．變壓器輸出端交變電流的頻率為50 Hz D．變壓器的輸出功率為220 W 答案　C 解析　變壓器原線圈所接交流電壓的有效值為U1＝ V≈220 V，選項A錯誤；變壓器輸出端所接電壓表的示數為U2＝U1＝220 V＝22 V，選項B錯誤；變壓器輸出端交變電流的頻率為f＝ Hz＝50 Hz，選項C正確；變壓器的輸出功率等于輸入功率，P＝U1I1＝2201 W＝220 W，選項D錯誤． 3．用220 V的正弦交流電通過理想變壓器對一負載供電，變壓器輸出電壓是110 V，通過負載的電流隨時間變化的圖象如圖2所示，則(　　) 圖2 A．變壓器輸入功率約為3.9 W B．輸出電壓的最大值是110 V C．變壓器原、副線圈的匝數比是1∶2 D．負載電流的函數表達式i＝0.05sin (100πt＋) A 答案　A 解析　變壓器的輸入功率等于輸出功率，等于輸出電壓的有效值與輸出電流的有效值的乘積，所以P＝UI＝110 V A≈3.9 W，A正確；輸出電壓的有效值是110 V，最大值是110 V，所以B錯誤；變壓器原、副線圈匝數之比是2∶1，C錯誤；負載電流的函數表達式是i＝0.05sin (100πt) A，D錯誤． 4.如圖3所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55 Ω的負載電阻，原、副線圈匝數之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表．下列說法正確的是(　　) 圖3 A．原線圈的輸入功率為220 W B．電流表的讀數為1 A C．電壓表的讀數為110 V D．副線圈輸出交流電的周期為50 s 答案　B 解析　原線圈輸入電壓的有效值是220 V，由＝，可得U2＝110 V，則電壓表讀數應為110 V，選項C錯誤．由歐姆定律可得I2＝＝2 A，由＝可得I1＝1 A，選項B正確．由功率P1＝U1I1可知，P1＝220 W，選項A錯誤．由電源電壓瞬時值表達式u＝220sin 100πt(V)，可知ω＝100π rad/s，由T＝可知，T＝0.02 s，選項D錯誤． 5.如圖4所示，線框匝數為N，面積為S，以角速度ω繞垂直磁感應強度為B的勻強磁場的軸勻速轉動．線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想電流表和二極管D.二極管D具有單向導電性，即正向電阻為零，反向電阻無窮大．下列說法正確的是(　　) 圖4 A．圖示位置電流最大 B．R兩端電壓的有效值U＝NBSω C．交流電流表的示數I＝NBS D．一個周期內通過R的電荷量q＝ 答案　C 解析　題圖所示位置通過R的電流為零，R兩端電壓的瞬時值如圖所示． 設R兩端電壓的有效值為U，在一個周期內有：＝T，解得：U＝NBSω，電流的有效值I＝＝，在一個周期內，只有半周期的時間有電流通過R，故：q＝N＝.故選C. 6．一含有理想變壓器的電路如圖5所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電源，輸出電壓的有效值恒定．當開關S斷開時，電流表的示數為I；當S閉合時，電流表的示數為4I.該變壓器原、副線圈匝數比為(　　) 圖5 A．2∶1 B．3∶1 C．4∶1 D．5∶1 答案　B 解析　開關斷開時，電路如圖甲所示，原、副線圈的電流比＝，通過R2的電流I2＝，副線圈的輸出電壓U2＝I2(R2＋R3)＝，由＝可得原線圈兩端的電壓U1＝5I2，則U＝U1＋IR1＝5I2＋3I；開關閉合時，電路如圖乙所示，原、副線圈的電流比＝，通過R2的電流I2′＝，副線圈的輸出電壓U2′＝I2′R2＝，由＝可得原線圈兩端的電壓U1′＝4I2，則U＝U1′＋4IR1＝4I2＋12I，聯(lián)立解得＝3，選項B正確． 7．我國“西電東送”采用高壓直流輸電，繼三峽至常州500 kV直流輸電工程后，又實現了三峽至廣東的500 kV直流輸電工程．這種輸電方式是在高壓交流遠距離輸電的基礎上，增加了把交流變?yōu)橹绷鞯摹罢鳌痹O備，用戶端用專用的“逆變”設備把直流變?yōu)榻涣鳎P于高壓遠距離直流輸電，下列說法正確的有(　　) A．“整流”設備應放在升壓變壓器后，而“逆變”設備放在降壓變壓器前 B．有利于消除輸電線路中感抗和容抗的影響 C．可以實現不同頻率的交流電網絡之間的電力傳輸 D．高壓遠距離直流輸電對輸電線路絕緣性能無要求 答案　ABC 8.如圖6所示的電路，一燈泡和一可變電容器串聯(lián)，下列說法正確的是(　　) 圖6 A．a、b端接穩(wěn)恒直流電，燈泡發(fā)亮 B．a、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮 C．a、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容增大時，燈泡亮度增大 D．a、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，在不改變交變電流有效值的情況下增大其頻率，燈泡亮度增大 答案　BCD 解析　電容器有“通交流，隔直流，通高頻，阻低頻”的特點，B、D項正確，A錯誤；增大電容器的電容，電容的阻礙作用減小，電流增大，燈泡的亮度增大，C項正確． 9．如圖7甲為小型旋轉電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉動，線圈的兩端經集流環(huán)和電刷與阻值為R＝10 Ω的電阻連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，示數是10 V．圖乙是穿過矩形線圈的磁通量Φ隨時間t變化的圖象，線圈電阻忽略不計，則下列說法正確的是(　　) 圖7 A．電阻R上的電功率為10 W B．0.02 s時R兩端的電壓瞬時值為零 C．R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝14.1cos (100πt) V D．通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i＝cos (100πt) A 答案　AC 解析　根據公式P＝，得P＝10 W，故選項A正確；由題圖乙可知，0.02 s時通過線圈的磁通量為零，電動勢最大，R兩端的電壓瞬時值為10 V，故選項B錯誤；由題圖乙可知，T＝0.02 s，電動勢的最大值為Em＝U＝10 V，ω＝＝100π rad/s，又因為此交變電流是從垂直于中性面開始計時的，所以R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝14.1cos (100πt) V，故選項C正確；Im＝＝1.41 A，通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i＝1.41cos (100πt) A，故選項D錯誤． 10．如圖8為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電．已知輸電線的總電阻R＝10 Ω，降壓變壓器T2原、副線圈的匝數之比為4∶1，副線圈與用電器R0組成閉合電路．若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈的輸出電壓的瞬時值表達式為u＝220sin 100πt(V)，用電器的電阻R0＝11 Ω，則(　　) 圖8 A．通過用電器R0的電流的有效值是20 A B．升壓變壓器的輸入功率為4 650 W C．發(fā)電機中的交變電流的頻率為100 Hz D．當用電器的電阻R0減小時，發(fā)電機的輸出功率減小 答案　AB 解析　由T2的副線圈的輸出電壓的瞬時值表達式可知，副線圈的輸出電壓的有效值為220 V，電流的有效值為I＝＝ A＝20 A，選項A正確；通過輸電線的電流I′＝I＝ A＝5 A，所以升壓變壓器的輸入功率為P＝I′2R＋I2R0＝5210 W＋20211 W＝4 650 W，選項B正確；發(fā)電機中的交變電流的頻率與T2的輸出電壓的頻率相同，也為50 Hz，選項C錯誤；當用電器的電阻R0減小時，其消耗的功率變大，發(fā)電機的輸出功率變大，選項D錯誤． 11．如圖9甲所示，理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5 A的保險絲L，原線圈匝數n1＝600匝，副線圈匝數n2＝120匝．當原線圈接在如圖乙所示的交變電源上時，要使整個電路和用電器正常工作，則副線圈兩端可以接 (　　) 圖9 A．阻值為14.4 Ω的電阻 B．并聯(lián)兩盞“36 V　40 W”的燈泡 C．工作頻率為10 Hz的電視 D．耐壓值為36 V的電容器 答案　AB 解析　理想變壓器可以變壓、變流，但不可以改變功率和頻率；由題圖乙可知，原線圈中交變電源的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，則副線圈得到的交變電流的頻率也為50 Hz，故接入工作頻率為10 Hz的電視不能正常工作，C錯誤；由題圖乙可知，原線圈所接電源電壓的有效值為180 V，由理想變壓器特點可知，變壓比等于匝數比，則U2＝，解得U2＝36 V，B中兩燈泡接入電路時，副線圈中的電流I2＝ A，原線圈中的電流I1＝ A≈0.44 A＜0.5 A，B正確；副線圈兩端電壓的有效值為36 V，但其最大值大于電容器的耐壓值，故D錯誤；由理想變壓器特點可知，原、副線圈消耗的功率相等，則＝180 V0.5 A，解得R＝ 14.4 Ω，A正確． 12．如圖10甲中理想變壓器原、副線圈的匝數之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示．現將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光．下列說法正確的是(　　) 圖10 A．輸入電壓u的表達式u＝20sin (100πt) V B．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光 C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大 D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W 答案　AD 解析　由題圖乙可知，Um＝20 V，T＝0.02 s，則ω＝＝100π rad/s，輸入電壓u＝20sin (100πt) V，故A正確；由變壓器的變壓規(guī)律知：＝，故U2＝＝ V＝4 V，將S1接1、S2閉合時，燈泡L2正常發(fā)光可得，燈泡L2的額定電壓為4 V，當只斷開S2后，副線圈兩端電壓不變，此時副線圈的負載為L1、L2串聯(lián)，故L1、L2均不能正常發(fā)光，B錯誤；此時P出＝，副線圈負載R總增大，故P出減小，又P入＝P出，故原線圈的輸入功率減小，C錯誤；當S1換接到2后，副線圈的負載僅是電阻R，故P＝＝ W＝0.8 W，D正確． 二、非選擇題(本題共5小題，共計52分) 13．(4分)某同學選用匝數可調的可拆變壓器來做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”實驗，變壓器原線圈兩端所接的電源應是電壓為12 V的低壓________(選填“交流電源”或“直流電源”)．先保持原線圈的匝數不變，增加副線圈的匝數，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)；然后再保持副線圈的匝數不變，增加原線圈的匝數，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)．上述探究副線圈兩端的電壓與匝數的關系中采用的實驗方法是____________________(選填“控制變量法”“轉換法”或“類比法”)． 答案　交流電源　增大　減小　控制變量法 解析　變壓器的工作原理是互感現象，故原線圈兩端所接的電源應是電壓為12 V的低壓交流電源；根據變壓比公式＝，保持原線圈的匝數不變，增加副線圈的匝數，觀察到副線圈兩端的電壓增大；根據變壓比公式＝，保持副線圈的匝數不變，增加原線圈的匝數，觀察到副線圈兩端的電壓減??；上述探究副線圈兩端的電壓與匝數的關系中采用的實驗方法是控制變量法． 14．(6分)在“探究變壓器兩個線圈的電壓關系”的實驗中，操作步驟如下： ①將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上； ②閉合電源開關，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓； ③將匝數較多的一組線圈接到學生電源的交流電源輸出端上，另一個作為副線圈，接上小燈泡； ④將原線圈與副線圈對調，重復以上步驟． (1)以上操作的合理順序是________(只填步驟前數字序號)； (2)如圖11所示，在實驗中，兩線圈的匝數n1＝1 600，n2＝400，當將n1做原線圈時，U1＝16 V，副線圈兩端電壓U2＝4 V；原線圈與副線圈對調后，當U1′＝8 V時，U2′＝32 V，那么可初步確定，變壓器兩個線圈的電壓U1、U2與線圈匝數n1、n2的關系是________． 圖11 答案　(1)①③②④　(2)＝ 解析　(1)在“探究變壓器兩個線圈的電壓關系”的實驗中，首先將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；再將匝數較多的一組線圈接到學生電源的交流電源輸出端上，另一個作為副線圈，接上小燈泡；閉合電源開關，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；最后將原線圈與副線圈對調，重復以上步驟． (2)兩線圈的匝數n1＝1 600，n2＝400，當將n1做原線圈時，U1＝16 V，副線圈兩端電壓U2＝4 V；當原線圈與副線圈對調后，U1′＝8 V時，U2′＝32 V，此時U2′為原線圈的電壓，而U1′為副線圈的電壓，由以上數據可得：＝. 15．(13分)如圖12甲所示，固定的矩形導體線圈水平放置，線圈的兩端接一個小燈泡，在線圈所在空間內存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場．已知線圈的匝數n＝100匝，總電阻r＝1.0 Ω，所圍成的矩形的面積S＝0.040 m2，小燈泡的電阻R＝9.0 Ω，磁感應強度隨時間按圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產生的感應電動勢的瞬時值表達式為e＝nBmScos ，其中Bm為磁感應強度的最大值，T為磁場變化的周期，不計燈絲電阻隨溫度的變化，求： 圖12 (1)線圈中產生的感應電動勢的最大值； (2)小燈泡消耗的電功率； (3)在0～時間內，通過小燈泡的電荷量． 答案　(1)8.0 V　(2)2.88 W　(3)4.010－3 C 解析　(1)由題圖乙知，線圈中產生的交變電流的周期T＝3.1410－2 s，所以Em＝nBmSω＝＝8.0 V. (2)電流的最大值Im＝＝0.80 A，有效值I＝＝ A，小燈泡消耗的電功率P＝I2R＝2.88 W. (3)在0～時間內，電動勢的平均值＝，平均電流＝＝， 通過小燈泡的電荷量 q＝Δt＝＝4.010－3 C. 16．(13分)如圖13所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓U1＝3 300 V，副線圈兩端電壓為U2＝220 V，輸出端連有完全相同的兩個燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導線所接的電壓表V的示數U＝2 V．求：(電表均為理想電表) 圖13 (1)原線圈匝數n1等于多少匝？ (2)當開關S斷開時，電流表A2的示數I2＝5 A．則電流表A1的示數I1為多少？ (3)在(2)中情況下，當開關S閉合時，電流表A1的示數I1′等于多少？ 答案　(1)1 650匝　(2) A　(3) A 解析　(1)由電壓與變壓器匝數的關系可得： ＝＝U，則n1＝1 650匝． (2)當開關S斷開時，有： U1I1＝U2I2，I1＝＝ A (3)當開關S斷開時，有：R1＝＝44 Ω.當開關S閉合時，設副線圈總電阻為R′，有R′＝＝22 Ω，副線圈中的總電流為I2′＝＝10 A．由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝＝ A. 17．(16分)一臺小型發(fā)電機的最大輸出功率為100 kW，輸出電壓有效值恒為500 V，現用電阻率為1.810－8 Ωm、橫截面積為10－5 m2的輸電線向4103 m遠處的用戶輸電，要使發(fā)電機滿負荷運行時，輸電線上的損失功率不得超過發(fā)電機總功率的4%，求： (1)所用的理想升壓變壓器原、副線圈的匝數比是多少？ (2)如果用戶用電器的額定電壓為220 V，那么所用的理想降壓變壓器原、副線圈的匝數比是多少？ (3)想一想，當深夜接入電路的用電器減少時，用電器兩端的電壓是大于、小于還是等于 220 V？若用電器電路中電流為100 A，求此時用電器兩端的電壓數值． 答案　(1)1∶12　(2)288∶11　(3)大于220 V　227 V 解析　(1)輸電要用兩根導線，則輸電線的電阻為r＝ρ＝1.810－8 Ω＝14.4 Ω 由題意知P損＝P4%＝()2r 代入數據得U2＝6 000 V 升壓變壓器原、副線圈匝數比＝＝＝. (2)I2＝＝ A＝ A U損＝I2r＝14.4 V＝240 V 而U3＝U2－U損＝6 000 V－240 V＝5 760 V ＝＝＝ 降壓變壓器原、副線圈匝數比為288∶11. (3)用電器總數減少時，用電器電路總電阻變大，I4變小，則輸電線電路中電流變小，輸電線損失電壓變小，U3變大，則U4變大，即用電器兩端的電壓大于220 V. 由題知I4′＝100 A則由＝＝，所以I3′＝ A U損′＝I3′r＝14.4 V＝55 V 而U1、U2不變 U3′＝U2－U損′＝(6 000－55) V＝5 945 V ＝，U4′＝U3′＝5 945 V≈227 V.