第三章 交变电流与远距离输电 单元测试题1（word解析版）
文档属性
| 名称 | 第三章 交变电流与远距离输电 单元测试题1（word解析版） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 687.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-30 06:16:27 | ||
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文档简介
2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册
第三章
交变电流与远距离输电
单元测试题1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（48分）
1．交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路。用变压器把高电压变成低电压再接到交流电压表上，这个问题就解决了，这样的变压器叫做电压互感器.还有另一种叫做电流互感器，可以用小量程的电流表测量大电流。下列图像中接线正确的是（
）
A．B．C．D．
2．如图所示是“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验示意图，a线圈接交流电源，b线圈接交流电压表，在实验过程中（ ）
A．只增加b线圈的匝数，电压表的示数一定增大
B．只增加a线圈的匝数，电压表的示数一定增大
C．同时增加a、b两线圈的匝数，电压表的示数一定增大
D．只改变a线圈两端的电压，电压表的示数不变
3．某发电站用的交变电压向远处送电，输送功率为，输电线的总电阻为。若改用的交变电压送电，保持输送功率不变，则输电线上节约的电功率为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．如图是某小型电站高压输电示意图，升压、降压变压器均为理想变压器，输电线总电阻为R，设发电机输出电压不变，则用户端负载增加（用电高峰期）时，下列说法错误的是（ ）
A．降压变压器输出电压增大
B．升压变压器输出电压不变
C．输电线上损失的电压增大
D．发电机的输出功率增大
5．如图所示为一小型发电站的输电示意图，升压变压器副线圈两端的电压，输电线的总电阻，降压变压器原副线圈匝数比为，为使“20V
10W”的灯泡L正常发光，需要在降压变压器副线圈串联一个电阻R（图中未画出），则R的阻值为（ ）
A．9.8Ω
B．49.8Ω
C．59.6Ω
D．79.6Ω
6．图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示．灯泡L的电阻恒为，额定电压为．定值电阻、，滑动变阻器R的最大阻值为．为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（
）
A．
B．
C．
D．
7．关于电感和电容对交流电的作用，下列说法正确（ ）
A．“隔直通交”是电容的作用
B．“通低频，阻高频”是电容的作用
C．“隔直通交”是电感的作用
D．“阻低频，通高频”是电感的作用
8．下列说法中错误的是（ ）
A．电感器的感抗只由线圈自身决定
B．同一电感器对于不同频率的交变电流的感抗相同
C．电容器的容抗与电容器的电容值及交变电流的频率都有关
D．同一电容器，接入不同频率的电路中，电容器的容抗不同
9．如图所示，在水平面内有一个光滑匀质金属圆环，圆环总电阻为，质量为，半径为。其右侧空间有磁感应强度为，方向垂直纸面向里的匀强磁场。圆环以水平向右的初速度进入磁场，圆环全部进入时恰好静止。则此过程中（ ）
A．通过圆环导线截面的电荷量为
B．通过圆环导线截面的电荷量为
C．圆环中产生的焦耳热等于
D．圆环中产生的焦耳热等于
10．如图为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为，原线圈接有交流电压；图中电压表和电流表均为理想电表，为负温度系数的热敏电阻（即当温度升高时，阻值减小），、为定值电阻，C为电容器，通电一段时间后，下列说法正确的是（ ）
A．表的示数和表的示数都减小
B．表的示数和表的示数都不变
C．通过的电流始终为零
D．变压器的输入功率增大
11．如图所示，A、B两输电线间的电压表达式为u=200sin100πt（V），输电线电阻不计，把电阻R=50
Ω的用电器接在A、B两输电线上，对此，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数为4
A
B．电压表示数为200
V
C．通过R的电流方向每秒钟改变50次
D．用电器消耗的电功率为1.6
kW
12．如图所示电路结构中，R是一个光敏电阻，其电阻值随光照强度的增加而减小。中间理想变压器的原副线圈匝数之比为5∶1，若原线圈中接入的电压，则（ ）
A．图中电压表的示数为44V
B．该交变电流的频率为100Hz
C．若增大光照强度，表的示数变
D．若减小光照强度，变压器的输出功率变大
第II卷（非选择题）
二、解答题（52分）
13．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2T。边长L=
10cm的正方形线圈abcd共300匝，线圈的电阻r=2Ω，线圈绕垂直于磁感线且与线圈共面的对称轴OO'匀速转动，角速度，外电路电阻R=
6Ω，求∶
（1）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；
（2）理想交流电压表的示数；
14．某矩形线圈，切割磁感线的边长ab=40cm，宽ad=20cm，共50匝，在磁感强度为0.5T的匀强磁场中以300r/min，绕中心轴OO?匀速转动，如图所示。
(1)求出电动势的最大值。
(2)若t=0时线圈恰在图中位置，写出感应电动势的瞬时表达式，并求出当t=0.025s时感应电动势的瞬时值。
(3)从图示位置转动90°过程中的平均感应电动势值又是多少？
15．如图，发电机转子是n匝面积为S的矩形线圈，将它置于磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以角速度做匀速转动，转动开始时线圈平面与磁场方向平行，已知线圈的总电阻为r，外电路上小灯泡的电阻为R，其余电阻均不计，试求：
（1）发电机的感应电动势的峰值。
（2）从图示位置开始计时，发电机的感应电动势的瞬时值表达式。
（3）小灯泡的功率。
16．如图所示，在B=0.5T的匀强磁场中，有一个n=100匝的矩形线圈，边长L1=0.1m、L2=0.2m，线圈从图中位置开始绕中心轴以角速度逆时针方向匀速转动，求：
（1）线圈中产生的感应电动势的最大值和有效值；
（2）线圈转过圆周过程中感应电动势的平均值；
（3）线圈转过30°时感应电动势的瞬时值。
参考答案
1．D
【详解】
AB．电压互感器并联在电网上，且需要把一个高电压变成低电压，属于降压变压器，原线圈的匝数要大于副线圈的匝数。故AB错误；
CD．电流互感器串联在电网上，且需要把一个大电流变成小电流，所以原线圈的匝数要小于副线圈的匝数。故C错误；D正确。
故选D。
2．A
【详解】
电压表示数设为Ub，交流电源电压设为Ua，则
所以只增加nb，Ub一定增大，而只增加na，Ub一定减小；na、nb都增加，Ub不一定增大；只改变Ua，Ub一定改变，电压表的示数要变化，故BCD错误，A正确。
故选A。
3．B
【详解】
输电线的功率损失
当输电电压为11kV时
当输电电压为55kV时
则输电线上节约的电功率480W。
故选B。
4．A
【详解】
用户端负载增加时，发电机输出功率增大，输出电压U1不变，输出电流I1增大。根据理想变压器原、副线圈电压、电流规律可知，升压变压器输出电压U2不变，输电线上的电流I2增大，输电线上损失的电压为
可知增大。
降压变压器原线圈两端电压为
可知U3减小，所以降压变压器输出电压U4减小，故A错误，BCD正确。
故选A。
5．C
【详解】
降压变压器副线圈的电流大小为
根据可得
则输电线上损失的电压为
降压变压器原线圈两端的电压为
根据可得，降压变压器副线圈两端的电压为
在降压变压器副线圈串联一个电阻R，可得
解得
故选C。
6．C
【详解】
由题可知，输入端电压随时间变化关系如图乙所示，可知输入电压为
依据理想变压器与匝数关系式
且
得
由于灯泡上的电阻恒为，额定电压为，因灯泡正常工作，通过灯泡的电流根据公式
得
根据串联分压可知，定值电阻两端电压
依据欧姆定律，则通过其电流为
因此通过定值电阻的电流为
由于定值电阻与滑动变阻器串联后与并联，那么定值电阻与滑动变阻器总电阻为
因定值电阻，因此滑动变阻器接入电路的阻值应为
故选C。
7．A
【详解】
AB．电容对电流的影响可概括为“隔直流，通交流”，因为电容器两板间有电介质或真空，容抗与交流的频率成反比，则电容对交流的影响可概括为“通高频，阻低频”，A正确，B错误；
CD．电感对电流的影响可概括为“通直流，阻交流”，因为直流通过线圈时不产生感应电动势，对电流没有阻碍作用，而交流通过线圈时，产生感应电动势，对电流有阻碍作用，感抗与交流的频率成正比，则电感对交流的影响可概括为“通低频，阻高频”，CD错误。
故选A。
8．AB
【详解】
AB．电感的感抗由线圈的自感系数L和交变电流的频率f共同决定，AB符合题意；
CD．电容是电容器本身的特点，容抗由电容C和交变电流的频率f共同决定，CD不符合题意。
故选AB。
9．AC
【详解】
AB．通过圆环导线截面的电荷量为
选项A正确，B错误；
CD．由能量关系可知，圆环中产生的焦耳热等于
选项C正确，D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】
根据理想变压器的制约关系可知，当原线圈上无用电器时，原线圈输入电压不变，输出电压不变，故表的示数和表的示数都不变，随着通电一段时间，温度升高，热敏电阻的阻值减小，，所以电流变大，表的示数和表的示数都变大，电容器可以通过交流电，所以通过的电流不为零，输入电流增大，所以变压器的输入功率变大。
故选BD。
11．AB
【详解】
AB．由u=200sin100πt（V）可知，电压最大值
Um=200V
角速度
ω=100π
rad/s
所以电压的有效值
U==200
V
周期
T==0.02
s
频率
f==50
Hz
由欧姆定律得
所以AB正确；
C．一个周期内电流方向改变两次，而f=50
Hz，则1
s内电流方向改变100次，C错误；
D．电功率
P=IU=4×200
W=800
W
所以D错误。
故选AB。
12．AC
【详解】
A．由电压表达式可知，原线圈电压有效值为220V，匝数比为5:1，电压表显示有效值，副线圈电压有效值为44V，选项A正确；
B．周期
所以该交变电流的频率
选项B错误；
C．若增大光照强度，电阻R阻值变小，电路中电流变大，即表的示数变大，则的示数也变大，选项C正确；
D．若减小光照强度，电阻R阻值变大，电路中电流减小，根据可知变压器输出功率变小，选项D错误。
故选AC。
13．（1）V；（2）
【详解】
（1）根据公式，有
线圈转过60°角的过程中产生的平均感应电动势为
（2）感应电动势的最大值为
Em=nBωS=12π
V
电压表示数为外电路电压的有效值满足
，
14．(1)20πV；(2)，；(3)40V
【详解】
(1)线圈的转速
线圈的角速度
周期为
电动势的最大值为
(2)若t=0时线圈恰在图中位置，则感应电动势的瞬时表达式为
当t=0.025s时，感应电动势的瞬时值为
(3)从图示位置转动90°过程中的平均感应电动势值为
15．（1）Em=nBSω；（2）；（3）
【详解】
（1）发电机的感应电动势的峰值
Em=nBSω
（2）图示位置为垂直中性面位置，所以感应电动势的瞬时值表达式为
又
Em=nBSω
故
（3）感应电流的最大值
则电路中电流有效值为
小灯泡的功率为
16．（1）；；（2）200V；（3）
【详解】
（1）感应电动势最大值为
感应电动势有效值为
（2）线圈转过周过程中，所需时间为
感应电动势平均值为
（3）线圈从图中位置开始转动产生的瞬间感应电动势为
e=314cos314t(V)
当线圈转过30°时感应电动势的瞬时值
第三章
交变电流与远距离输电
单元测试题1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（48分）
1．交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路。用变压器把高电压变成低电压再接到交流电压表上，这个问题就解决了，这样的变压器叫做电压互感器.还有另一种叫做电流互感器，可以用小量程的电流表测量大电流。下列图像中接线正确的是（
）
A．B．C．D．
2．如图所示是“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验示意图，a线圈接交流电源，b线圈接交流电压表，在实验过程中（ ）
A．只增加b线圈的匝数，电压表的示数一定增大
B．只增加a线圈的匝数，电压表的示数一定增大
C．同时增加a、b两线圈的匝数，电压表的示数一定增大
D．只改变a线圈两端的电压，电压表的示数不变
3．某发电站用的交变电压向远处送电，输送功率为，输电线的总电阻为。若改用的交变电压送电，保持输送功率不变，则输电线上节约的电功率为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．如图是某小型电站高压输电示意图，升压、降压变压器均为理想变压器，输电线总电阻为R，设发电机输出电压不变，则用户端负载增加（用电高峰期）时，下列说法错误的是（ ）
A．降压变压器输出电压增大
B．升压变压器输出电压不变
C．输电线上损失的电压增大
D．发电机的输出功率增大
5．如图所示为一小型发电站的输电示意图，升压变压器副线圈两端的电压，输电线的总电阻，降压变压器原副线圈匝数比为，为使“20V
10W”的灯泡L正常发光，需要在降压变压器副线圈串联一个电阻R（图中未画出），则R的阻值为（ ）
A．9.8Ω
B．49.8Ω
C．59.6Ω
D．79.6Ω
6．图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示．灯泡L的电阻恒为，额定电压为．定值电阻、，滑动变阻器R的最大阻值为．为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（
）
A．
B．
C．
D．
7．关于电感和电容对交流电的作用，下列说法正确（ ）
A．“隔直通交”是电容的作用
B．“通低频，阻高频”是电容的作用
C．“隔直通交”是电感的作用
D．“阻低频，通高频”是电感的作用
8．下列说法中错误的是（ ）
A．电感器的感抗只由线圈自身决定
B．同一电感器对于不同频率的交变电流的感抗相同
C．电容器的容抗与电容器的电容值及交变电流的频率都有关
D．同一电容器，接入不同频率的电路中，电容器的容抗不同
9．如图所示，在水平面内有一个光滑匀质金属圆环，圆环总电阻为，质量为，半径为。其右侧空间有磁感应强度为，方向垂直纸面向里的匀强磁场。圆环以水平向右的初速度进入磁场，圆环全部进入时恰好静止。则此过程中（ ）
A．通过圆环导线截面的电荷量为
B．通过圆环导线截面的电荷量为
C．圆环中产生的焦耳热等于
D．圆环中产生的焦耳热等于
10．如图为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为，原线圈接有交流电压；图中电压表和电流表均为理想电表，为负温度系数的热敏电阻（即当温度升高时，阻值减小），、为定值电阻，C为电容器，通电一段时间后，下列说法正确的是（ ）
A．表的示数和表的示数都减小
B．表的示数和表的示数都不变
C．通过的电流始终为零
D．变压器的输入功率增大
11．如图所示，A、B两输电线间的电压表达式为u=200sin100πt（V），输电线电阻不计，把电阻R=50
Ω的用电器接在A、B两输电线上，对此，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数为4
A
B．电压表示数为200
V
C．通过R的电流方向每秒钟改变50次
D．用电器消耗的电功率为1.6
kW
12．如图所示电路结构中，R是一个光敏电阻，其电阻值随光照强度的增加而减小。中间理想变压器的原副线圈匝数之比为5∶1，若原线圈中接入的电压，则（ ）
A．图中电压表的示数为44V
B．该交变电流的频率为100Hz
C．若增大光照强度，表的示数变
D．若减小光照强度，变压器的输出功率变大
第II卷（非选择题）
二、解答题（52分）
13．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2T。边长L=
10cm的正方形线圈abcd共300匝，线圈的电阻r=2Ω，线圈绕垂直于磁感线且与线圈共面的对称轴OO'匀速转动，角速度，外电路电阻R=
6Ω，求∶
（1）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；
（2）理想交流电压表的示数；
14．某矩形线圈，切割磁感线的边长ab=40cm，宽ad=20cm，共50匝，在磁感强度为0.5T的匀强磁场中以300r/min，绕中心轴OO?匀速转动，如图所示。
(1)求出电动势的最大值。
(2)若t=0时线圈恰在图中位置，写出感应电动势的瞬时表达式，并求出当t=0.025s时感应电动势的瞬时值。
(3)从图示位置转动90°过程中的平均感应电动势值又是多少？
15．如图，发电机转子是n匝面积为S的矩形线圈，将它置于磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以角速度做匀速转动，转动开始时线圈平面与磁场方向平行，已知线圈的总电阻为r，外电路上小灯泡的电阻为R，其余电阻均不计，试求：
（1）发电机的感应电动势的峰值。
（2）从图示位置开始计时，发电机的感应电动势的瞬时值表达式。
（3）小灯泡的功率。
16．如图所示，在B=0.5T的匀强磁场中，有一个n=100匝的矩形线圈，边长L1=0.1m、L2=0.2m，线圈从图中位置开始绕中心轴以角速度逆时针方向匀速转动，求：
（1）线圈中产生的感应电动势的最大值和有效值；
（2）线圈转过圆周过程中感应电动势的平均值；
（3）线圈转过30°时感应电动势的瞬时值。
参考答案
1．D
【详解】
AB．电压互感器并联在电网上，且需要把一个高电压变成低电压，属于降压变压器，原线圈的匝数要大于副线圈的匝数。故AB错误；
CD．电流互感器串联在电网上，且需要把一个大电流变成小电流，所以原线圈的匝数要小于副线圈的匝数。故C错误；D正确。
故选D。
2．A
【详解】
电压表示数设为Ub，交流电源电压设为Ua，则
所以只增加nb，Ub一定增大，而只增加na，Ub一定减小；na、nb都增加，Ub不一定增大；只改变Ua，Ub一定改变，电压表的示数要变化，故BCD错误，A正确。
故选A。
3．B
【详解】
输电线的功率损失
当输电电压为11kV时
当输电电压为55kV时
则输电线上节约的电功率480W。
故选B。
4．A
【详解】
用户端负载增加时，发电机输出功率增大，输出电压U1不变，输出电流I1增大。根据理想变压器原、副线圈电压、电流规律可知，升压变压器输出电压U2不变，输电线上的电流I2增大，输电线上损失的电压为
可知增大。
降压变压器原线圈两端电压为
可知U3减小，所以降压变压器输出电压U4减小，故A错误，BCD正确。
故选A。
5．C
【详解】
降压变压器副线圈的电流大小为
根据可得
则输电线上损失的电压为
降压变压器原线圈两端的电压为
根据可得，降压变压器副线圈两端的电压为
在降压变压器副线圈串联一个电阻R，可得
解得
故选C。
6．C
【详解】
由题可知，输入端电压随时间变化关系如图乙所示，可知输入电压为
依据理想变压器与匝数关系式
且
得
由于灯泡上的电阻恒为，额定电压为，因灯泡正常工作，通过灯泡的电流根据公式
得
根据串联分压可知，定值电阻两端电压
依据欧姆定律，则通过其电流为
因此通过定值电阻的电流为
由于定值电阻与滑动变阻器串联后与并联，那么定值电阻与滑动变阻器总电阻为
因定值电阻，因此滑动变阻器接入电路的阻值应为
故选C。
7．A
【详解】
AB．电容对电流的影响可概括为“隔直流，通交流”，因为电容器两板间有电介质或真空，容抗与交流的频率成反比，则电容对交流的影响可概括为“通高频，阻低频”，A正确，B错误；
CD．电感对电流的影响可概括为“通直流，阻交流”，因为直流通过线圈时不产生感应电动势，对电流没有阻碍作用，而交流通过线圈时，产生感应电动势，对电流有阻碍作用，感抗与交流的频率成正比，则电感对交流的影响可概括为“通低频，阻高频”，CD错误。
故选A。
8．AB
【详解】
AB．电感的感抗由线圈的自感系数L和交变电流的频率f共同决定，AB符合题意；
CD．电容是电容器本身的特点，容抗由电容C和交变电流的频率f共同决定，CD不符合题意。
故选AB。
9．AC
【详解】
AB．通过圆环导线截面的电荷量为
选项A正确，B错误；
CD．由能量关系可知，圆环中产生的焦耳热等于
选项C正确，D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】
根据理想变压器的制约关系可知，当原线圈上无用电器时，原线圈输入电压不变，输出电压不变，故表的示数和表的示数都不变，随着通电一段时间，温度升高，热敏电阻的阻值减小，，所以电流变大，表的示数和表的示数都变大，电容器可以通过交流电，所以通过的电流不为零，输入电流增大，所以变压器的输入功率变大。
故选BD。
11．AB
【详解】
AB．由u=200sin100πt（V）可知，电压最大值
Um=200V
角速度
ω=100π
rad/s
所以电压的有效值
U==200
V
周期
T==0.02
s
频率
f==50
Hz
由欧姆定律得
所以AB正确；
C．一个周期内电流方向改变两次，而f=50
Hz，则1
s内电流方向改变100次，C错误；
D．电功率
P=IU=4×200
W=800
W
所以D错误。
故选AB。
12．AC
【详解】
A．由电压表达式可知，原线圈电压有效值为220V，匝数比为5:1，电压表显示有效值，副线圈电压有效值为44V，选项A正确；
B．周期
所以该交变电流的频率
选项B错误；
C．若增大光照强度，电阻R阻值变小，电路中电流变大，即表的示数变大，则的示数也变大，选项C正确；
D．若减小光照强度，电阻R阻值变大，电路中电流减小，根据可知变压器输出功率变小，选项D错误。
故选AC。
13．（1）V；（2）
【详解】
（1）根据公式，有
线圈转过60°角的过程中产生的平均感应电动势为
（2）感应电动势的最大值为
Em=nBωS=12π
V
电压表示数为外电路电压的有效值满足
，
14．(1)20πV；(2)，；(3)40V
【详解】
(1)线圈的转速
线圈的角速度
周期为
电动势的最大值为
(2)若t=0时线圈恰在图中位置，则感应电动势的瞬时表达式为
当t=0.025s时，感应电动势的瞬时值为
(3)从图示位置转动90°过程中的平均感应电动势值为
15．（1）Em=nBSω；（2）；（3）
【详解】
（1）发电机的感应电动势的峰值
Em=nBSω
（2）图示位置为垂直中性面位置，所以感应电动势的瞬时值表达式为
又
Em=nBSω
故
（3）感应电流的最大值
则电路中电流有效值为
小灯泡的功率为
16．（1）；；（2）200V；（3）
【详解】
（1）感应电动势最大值为
感应电动势有效值为
（2）线圈转过周过程中，所需时间为
感应电动势平均值为
（3）线圈从图中位置开始转动产生的瞬间感应电动势为
e=314cos314t(V)
当线圈转过30°时感应电动势的瞬时值