第三章 交变电流 单元测试题(Word版含解析)

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名称 第三章 交变电流 单元测试题(Word版含解析)
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资源类型 教案
版本资源 粤教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-08-30 18:01:19

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2021-2022学年粤教版(2019)选择性必修第二册
第三章
交变电流
单元测试题(解析版)
第I卷(选择题)
一、选择题(共48分)
1.将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上,电源电动势随时间变化的规律如图所示,下列说法正确的是(  )
A.电路中交变电流的频率为50Hz
B.通过电阻的电流为A
C.电阻消耗的电功率为2.5W
D.用交流电压表测得电阻两端的电压是5V
2.如图,理想变压器原副线圈的匝数比为,变压器输入端ab间接有按规律变化的交变电压,在副线圈的输出端接阻值为R的电阻,则电流表的读数为(  )
A.
B.
C.
D.
3.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为11:1,在原线圈输入u=110sin100πt(V)的电压,副线圈接入的两只不同规格灯泡均恰能正常发光。则(  )
A.灯泡L1的额定电压是
B.灯泡L1中电流的方向每秒钟改变50次
C.若将滑片向下移动,灯泡L1亮度不变
D.若将滑片向下移动,灯泡L2亮度变亮
4.如图所示,匝数n=100匝、面积S=10cm2的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=的匀强磁场中,线框绕垂直于磁场的轴OO‘以角速度ω=100
rad/s匀速转动,并与一理想变压器的原线圈相连,副线圈接入一只标有“2.5V,
1.5W”的小灯泡,恰好正常发光,不计线框电阻。下列说法正确的是(  )
A.理想变压器原线圈、副线圈的匝数比为4:1
B.流过线框的电流有效值为0.2A
C.以图示位置为计时起点,线框中产生的感应电动势的表达式为e=
5cos(100t)V
D.如果在小灯泡两端再并联一盏相同的小灯泡,则两盏灯泡都变暗
5.如图所示,矩形线圈置于水平放置的一对N、S磁极之间,线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,图中线圈平面正好处于竖直面内。线路中小灯泡的电阻保持不变,其他部分电阻均不计,下列说法正确的是(  )
A.线圈通过图中位置瞬间,通过小灯泡的电流为零
B.线圈通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量为零
C.线圈通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量变化率最大
D.若线圈转速增加一倍,小灯泡功率也增加一倍
6.相比于4G网络技术,供电问题是困扰5G网络技术发展的难题之一,一个100kV变电站给某4G基站供电,线路电阻为90Ω,现要将该基站改造为5G基站;如图所示。5G基站功耗为4kW,要求线路损耗为总功耗的20%,在只更换变压器(均为理想变压器)的前提下,高压变压器的原、副线圈匝数比应变为(  )
(  )
A.100∶3
B.200∶3
C.250∶3
D.400∶3
7.如图为模拟市区用户供电的示意图。U0是电网电压,可视为不变。R1为电网至变压器的电缆电阻,R2是变压器至用户间电缆电阻,R是用电器的等效电阻。变压器为理想变压器。当用户端的用电器增加时,则下列说法正确的是(  )
A.R1电功率减小
B.R2电功率减小
C.电压表示数不变
D.电流表示数增大
8.下列关于交变电流和直流的说法中正确的是(  )
A.如果电流大小做周期性变化,则一定是交变电流
B.直流的大小可以变化,但方向一定不变
C.交变电流一定是按正弦规律变化的
D.交变电流的最大特征是电流的方向做周期性的变化
9.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为,在a、b端加上一电压瞬时值表达式为的交变电流,通过小灯泡的电流为,小灯泡正常发光。下列说法正确的是(  )
A.小灯泡的额定电压为
B.小灯泡的额定功率为
C.将滑动变阻器的滑片向d端移动,小灯泡亮度不变
D.将滑动变阻器的滑片向d端移动,变压器的输入功率变大
10.如图甲所示,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,电流表为理想交流电表,灯泡L的额定功率为且电阻不变。在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压,当S与b连接时,灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是(

A.当S与b连接且在时,电流表的示数为0
B.当S与a连接后,通过L的电流方向每秒改变50次
C.当S与a连接后,原线圈的输入功率为
D.当S与a连接且在0.018时,电流表的示数为
11.图甲所示是燃气灶点火装置的电路图,转换器将直流电压转换为交流电压,并加在一理想变压器的原线圈上,当变压器副线圈两端电压的瞬时值大于时,钢针和金属板间就会引发电火花,从而点燃气体。闭合开关,已知电压表的示数为,图乙所示是闭合开关后原线圈中的磁感应强度随时间变化的图像,电压表可视为理想交流电表,下列说法正确的是(  )
A.原线圈中磁感应强度的瞬时值表达式为
B.时间内,在时刻最容易成功打火
C.原、副线圈匝数之比为1:800时点火装置可正常工作
D.经过变压器后,该交流电压的频率不会发生变化
12.如图所示为一理想变压器,原线圈接有电压为的稳压交流电,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器R的滑片,则(  )
A.开关K合在a处,使滑片P上滑,原线圈的电流将减小
B.开关K合在b处,使滑片P下滑,变压器输入功率将减小
C.保持滑片P的位置不变,开关K由b合到a时,R消耗的功率减小
D.保持滑片P的位置不变,开关K由a合到b时,原线圈的电流将减小
第II卷(非选择题)
二、解答题(共52分)
13.如图所示,发电机输出功率为100kW,输电电压U1=250V,用户需要的电压U4=220V,两变压器之间输电线的总电阻为R=10Ω,其它电线的电阻不计。若输电线中因发热而损失的功率为总功率的4%,变压器为理想变压器。试求:
(1)发电机输出电流和输电线上的电流大小
(2)在输电线路中设置的升压变压器,原、副线圈的匝数比n1:n2
(3)在输电线路中设置的降压变压器,原、副线圈的匝数比n3:n4
14.有一10匝正方形线框,边长为20cm,线框总电阻为1Ω,线框绕OO′以10πrad/s的角速度匀速转动,如图所示,垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T,π取3.14,问:
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少?
(2)线框从图示位置转过时,感应电动势的瞬时值是多大?
15.如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10kW,输出电压为400V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损失,使用2kV高压输电,最后用户得到220V、9.5kW的电力,求:
(1)水电站升压变压器原、副线圈的匝数比;
(2)用户降压变压器原、副线圈的匝数比。
16.如图所示,线圈abcd的面积是100cm2,共400匝;线圈电阻为1,外接电阻R=4,匀强磁场的磁感强度为T,当线圈以的角速度旋转时。求:
(1)线圈转动时产生的最大感应电动势?
(2)写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式?
(3)电路中电压表的示数是多少?
参考答案
1.C
【详解】
A.由图知周期为0.04s,则
故A错误;
B.电压最大值为5V,则有效值为
则电流为
故B错误;
C.电功率
故C正确;
D.电压表测量的为有效值,为,故D错误。
故选C。
2.D
【详解】
在变压器的输入端ab间接按规律变化的交变电压,所以原线圈电压有效值
理想变压器的原副线圈的匝数比为
根据电压与匝数成正比,所以副线圈的电压
根据欧姆定律得副线圈的电流
根据电流与匝数成反比得原线圈串联的电流表的读数为
故选D。
3.C
【详解】
A.根据电压关系得
A错误;
B.交流电的周期为
一个周期内电流方向改变两次,所以每秒钟改变100次,而变压器不改变频率,所以灯泡L1中电流的方向每秒钟改变100次。B错误;
C.灯泡L1的电压是副线圈两端的电压,改变滑片位置,对该电压无影响,所以灯泡L1亮度不变。C正确;
D.将滑片向下移动,滑动变阻器电阻变大,而副线圈电压不变,所以该支路电流减小,则灯泡L2亮度变暗。D错误。
故选C。
4.A
【详解】
A.线圈产生的感应电动势的有效值为
变压器原线圈、副线圈的匝数比为
A正确;
B.根据能量守恒得
B错误;
C.图示位置为中性面,所以线框中产生的感应电动势的表达式为
e=
10sin(100t)V
C错误;
D.如果在小灯泡两端再并联一盏相同的小灯泡,因为副线圈电压不变,所以两只小灯泡均正常工作。D错误。
故选A。
5.A
【详解】
ABC.线框通过图中位置瞬间,位于中性面的位置,穿过线框的磁通量为最大,穿过线框的磁通量变化率为零,感应电动势为0,所以感应电流也为0,BC错误A正确;
D.根据
可知,ω增大一倍,E也增大一倍,根据
可知,通过电流表电流的有效值也增大一倍,小灯泡功率
将增加为4倍,D错误。
故选A。
6.B
【详解】
变电站输出功率
流经线路电阻的电流为
变电站输出电流
则匝数比为
故选B。
7.D
【详解】
A.将R2和R等效在变压器的原线圈上为,对原线圈电路由全电路欧姆定律有
用户端的用电器增加时,R减小,则减小,则变压器的原线圈电路的电流增大,故R1电功率由增大,故A错误;
D.根据变压器线圈匝数与电流比关系可知,增大则有增大,即电流表示数增大,故D正确;
B.R2消耗的电功率要增大,B错误;
C.变压器原线圈电压为
电流增大,则减小,根据变压比知副线圈电压减小,又R2分压增加,则电压表示数减小,C错误;
故选D。
8.BD
【详解】
A.如果只有电流大小做周期性变化而电流方向不变,则为直流电;故A错误;
B.直流电的大小可以变化,但方向一定不变;故B正确;
C.只要电流的方向发生变化,则就是交流电,不一定是按正弦或余弦规律变化的;故C错误;
D.交流电的最大特征是交流的方向发生周期性变化;故D正确。
故选BD。
9.BC
【详解】
A.根据ab段电压的瞬时值表达式可知
原线圈电压为U1=220V,由于原副线圈之比为:22:1,由公式
代入数值,计算得副线圈电压U2=10V,即小灯泡额定电压10V,故A错误;
B.由功率公式
代入数值得
故B正确;
C.滑动变阻器和灯泡并联,总电阻为
当滑片向d端移动时,滑动变阻器变大,则总电阻也变大,但是灯泡两端电压依然是额定电压,故C正确;
D.原副线圈匝数比没变,副线圈的电压不变,副线圈的电阻变大,则副线圈的功率减小,故变压器的输入功率减小,故D错误。
故选BC。
10.CD
【详解】
A.由于交流电流表测量的是有效值,在0.01s时电流的有效值不为零,A错误;
B.变压器不改变电流的频率,由图可知T
=
0.02s,根据
f
=
=
50Hz
但一个周期内电流方向改变两次,则通过L的电流方向每秒改变100次,B错误;
C.由题知,当S与b连接时,灯泡L恰好正常发光,则有
,U1=
V,P
=
=
22W
代入数据有
R
=
88Ω
当S与a连接时有
,U1=
V,P′
=
代入数据有
U2′
=
22V,P′
=
5.5W
C正确;
D.由题知灯泡L的电阻不变,则有
P′
=
U2′I2′
=
5.5W
代入数据有
I2′
=
0.25A
D正确。
故选CD。
11.CD
【详解】
A.原线圈中磁感应强度的瞬时值表达式为
A错误;
B.根据法拉第电磁感应定律,磁感应强度变化最快时,产生的感应电动势最大,所以在时间内,时刻最容易打火成功。B错误;
C.原、副线圈匝数之比为1:800时,副线圈电压为
其最大值为
C正确;
D.经过变压器后,该交流电压的频率不会发生变化。D正确。
故选CD。
12.AC
【详解】
A.开关K合在a处,使滑片P上滑,副线圈回路中的电阻增大,电流减小,由原线圈与副线圈电流的关系,可知原线圈的电流也将减小,A正确;
B.开关K合在b处,使滑片P下滑,副线圈回路中的电阻减小,电流变大,而电压不变,所以,输出功率将变大,由于输入功率等于输出功率。所以变压器输入功率将增大,B错误;
C.保持滑片P的位置不变,开关K由b合到a时,由
可知,副线圈两端的电压减小,故回路中的电流减小,所以R消耗的功率减小,C正确;
D.保持滑片P的位置不变,开关K由a合到b时,由
可知,原线圈的电流将增大,
D错误。
故选AC。
13.(1)400A,20A;(2)1:20;(3)240:11
【详解】
(1)输电线损耗功率
P线=100×4%?kW=4kW
又P线=I22R线,输电线电流
I2=I3=20?A
发电机输出电流即原线圈中输入电流
(2)
原副线圈中的电流比等于匝数的反比,所以
(3)所以
,U3=U2-U线=5000-20×10?V=4800?V
所以
14.(1)6.28V,6.28A;(2)5.44V
【详解】
(1)交变电流电动势最大值为
Em=NBSω=10×0.5×0.22×10πV=6.28V
电流的最大值为
(2)线框转过时,感应电动势
e=Emsin≈5.44V
15.(1);(2)
【详解】
(1)升压变压器原、副线圈的匝数比为
(2)输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关,即
而输送电流又取决于输电电压及输送功率,有
所以
降压变压器原线圈上的电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
16.(1)200V;(2)
;(3)
【详解】
(1)感应电动势的最大值
(2)线圈从中性面开始计时时,线圈中感应电动势瞬时值表达式
代入已知可得
(3)感应电动势的有效值
由闭合电路欧姆定律
则电流表的示数
因此