第三章 交变电流 单元测试题1（解析版）

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1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的定值电阻R，原线圈一侧接有电压为220V的正弦交流电源上，如图所示。则（　　）
A．副线圈回路中电阻两端的电压为88V
B．原线圈回路中电阻两端的电压为88V
C．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为4：1
D．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为1：2
2．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．若则可以实现燃气灶点火
D．穿过原、副线圈的磁通量之比等于n1:n2
3．某发电机输出交流电的电压瞬时值表达式为u
=
311sin100πt（V），以下说法正确的是（　　）
A．该交流电的频率为100Hz
B．该交流电的周期为0.04s
C．该交流电电压的有效值为311V
D．该交流电电压的最大值为311V
4．我国家庭电路所接交变电压的有效值为220V，其他一些国家采取110V市电标准。一变压器可视为理想变压器，它将110V交变电压改变为220V，已知变压器原线圈的匝数为400，则副线圈的匝数为（　　）
A．100
B．200
C．800
D．1600
5．供电站向远方输送正弦式交流电，输送的电功率恒定，若将输电电压提高到原来的2倍，则（　　）
A．输电电流为原来的2倍
B．输电导线上损失的电压为原来的2倍
C．输电导线上损失的电功率为原来的
D．输电导线上损失的电功率为原来的
6．如图为远距离输电示意图。发电机输出功率P恒定，用户消耗的功率为，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，输电线总电阻为。下列说法正确的是（　　）
A．将滑片P下移，用户获得的电压将升高
B．若提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的
C．升压变压器输出功率为
D．输电线上的功率关系为
7．如图所示，小型旋转电枢式交流发电机中矩形线圈的电阻r＝1
Ω，匝数为10匝，线圈处在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电路连接，电路中电表为理想电表，滑动变阻器R的最大阻值为4
Ω，滑片P位于滑动变阻器的中点，线圈的转速为10
r/s，闭合开关S，电压表的示数为4
V，电流表的示数为0.5
A，则下列说法正确的是（　　）
A．从图示开始，线圈中产生的电动势瞬时值表达式为e＝cos
20πt（V）
B．灯泡消耗的功率为2
W
C．线圈转动过程中，通过线圈的最大磁通量约为0.01
Wb
D．滑动变阻器的滑片向左移，电压表、电流表的示数均变小
8．如图甲所示，变压器原、副线圈上有L1、L2、L3、L4四只灯泡，它们的规格均为“9V，12W"，当在ab两端加交变电压时，四只灯泡都正常发光，cd两端的u-t图像如图乙所示，各电表均为理想交流电表。以下说法正确的是（　　）
A．流过灯泡L的电流方向每秒改变50次
B．原、副线圈匝数比为3∶1
C．电流表示数为4A，ab端输人的功率Pab=48W
D．a、b端输人电压的瞬时值表达式为u=27sin100πt（V）
9．如图所示，矩形线圈面积为，匝数为，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为。则（　　）
A．图示位置线圈中感应电动势最大，其值为
B．由图示位置转过时，穿过线圈的磁通量为
C．由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
D．由图示位置转过的过程中，电阻上所产生的热量为
10．如图甲所示，一竖直单匝矩形导线框在匀强磁场中绕某一竖直固定轴匀速转动，若从导线框转动到中性面开始计时，通过导线框的磁通量随时间的变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．时，导线框中感应电动势最大
B．与时，导线框中的电流环绕方向相同
C．导线框中交变电流电动势的有效值为
D．时，导线框中感应电动势的瞬时值为
11．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电压，则下列说法正确的是（　　）
A．该交变电压的频率是
B．当时，线圈平面恰好与中性面垂直
C．当时，最大
D．该交变电流电动势的有效值为
12．在如图甲所示的电路中，理想变压器原线圈的输入电压按图乙所示的规律变化，图中曲线为正弦曲线的上半部分或下半部分，副线圈所接的、规格为“36V
30W”的灯泡L恰好正常发光。则下列说法正确的是（　　）
A．变压器原线圈输入电压的有效值为220V
B．变压器原﹑副线圈的匝数比为110∶9
C．灯泡L两端电压的最大值为V
D．0~6s内灯泡L电流方向改变的次数为200
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．一个电容器，当它的两个极板间的电压超过10V时，其间的电介质就可能被破坏而不再绝缘，这个现象叫作电介质的击穿，这个击穿电压叫作这个电容器的耐压值。能否把这个电容器接在正弦式交流电压是9V的电路两端？为什么？
14．疫情期间，为保障医院用电安全，供电部门专门为医院ICU病房区设计供电系统以及输电电路如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小B的水平匀强磁场中，线框面积S=0.25m2，匝数n=100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以3000转/分的转速匀速转动，其输出端通过电刷E、F与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为250V，降压变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，降压变压器的副线圈接入到病房区供电，两变压器间的输电线等效电阻R=20Ω，变压器均为理想变压器。医院有五间标准ICU病房，病房内医疗设备额定工作电压均为U=220V，每间病房的最大功率为P=4400W。当五间病房均满负荷工作时，求∶
（1）磁感应强度B的大小；
（2）升压变压器原、副线圈匝数之比。
15．理想变压器原线圈为1320匝，副线圈60匝在副线圈上接上一个10Ω的电阻，通过它的电流强度为1A；求：
(1)原线圈的电压为多少伏？
(2)输入功率是多少瓦？
16．交流发电机模型的示意图如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线框可绕线框平面内垂直于磁感线的OO＇轴转动，由线框引出的导线和分别与两个跟线框一起绕OO＇轴转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动良好接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻及理想电流表形成闭合电路。已知长度为，bc长度为，线框电阻为，匝数为，线框以恒定角速度逆时针转动。求：
（1）
从线框平面处于中性面位置时开始计时，发电机产生的电动势瞬时值的表达式；
（2）安培表的示数；
（3）若不计一切摩擦，外力驱动线框转动一周所做的功。
参考答案
1．A
【详解】
AB．原、副线圈的匝数比为2：1，设原线圈两端电压为，则副线圈两端的电压为，副线圈中电流为，根据电流关系可知原线圈中的电流为，则有
解得
则副线圈两端的电压为，原线圈回路中电阻两端的电压为176V，故A正确B错误；
CD．原线圈回路中电阻消耗的功率为
副线圈回路中电阻消耗的功率为
则原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为
故CD错误。
故选A。
2．C
【分析】
考查变压器在生活中的实际应用。
【详解】
A．电压表的示数为有效值，电压最大值为5V，有效值为3.5V，故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，故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
所以当时则可以实现燃气灶点火，C项正确；
D．穿过原、副线圈的磁通量应相等，故D项错误。
故选C。
3．D
【详解】
交流电压瞬时值表达式
B．该交流电的周期为0.02s，B错误；
A．由于
可知，该交流电的频率为50Hz，A错误；
D．该交流电电压的最大值为311V，D正确；
C．根据
可知，该交流电电压的有效值为220V，C错误。
故选D。
4．C
【详解】
根据
即
解得
n2=800
故选C。
5．D
【详解】
A．由于输送的电功率恒定，则根据
可知，若将输电电压提高到原来的2倍，则输电电流为原来的，故A错误；
B．根据欧姆定律由
将输电电压提高到原来的2倍，输电电流为原来的，则输电导线上损失的电压为原来的，故B错误；
CD．根据
可知，将输电电压提高到原来的2倍，输电电流为原来的，则输电导线上损失的电功率为原来的，故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．若P下移，降压变压器的原线圈匝数增大，根据
用户的电压降低，故A错误；
B．若提高为原来的10倍，输送线路上的电流变为原来的，根据公式
故输电线上损失的功率为原来的，故B正确；
C．升压变压器输出功率为P，故C错误；
D．输电线损耗的功率为
不是，所以输电线上的功率关系为
故D错误；
故选B。
7．C
【详解】
A．由题可知，电源的电动势有效值
E＝U＋Ir＝4
V＋0.5×1
V＝4.5
V
电动势最大值
Em＝E＝V
从图示位置开始计时，线圈中产生的电动势瞬时值表达式为
e＝Emcos
2πnt＝cos
20πt（V）
故A错误；
B．滑动变阻器两端的电压为
UR＝IR＝0.5×2
V＝1
V
因此灯泡两端的电压
UL＝U－UR＝4
V－1
V＝3
V
灯泡消耗的功率为
P＝ULI＝1.5
W
故B错误；
C．由
Em＝NBSω＝NBS·2πn
Φm＝BS
得，通过线圈的最大磁通量
Φm＝＝Wb≈0.01
Wb
故C正确；
D．滑动变阻器的滑片向左移时，其接入电路的电阻变大，电路中电流减小，电流表的示数减小，电源的内电压减小，输出电压增大，则电压表示数增大，故D错误。
故选C。
8．BC
【详解】
A．根据图乙可知，交变电流的周期是0.02s，每周期电流方向改变两次，所以流过灯泡L的电流方向每秒改变100次。A错误；
B．灯泡正常发光，所以原线圈电流为
副线圈电流为
所以原副线圈匝数比为
B正确；
C．根据选项B可知，电流表示数为3A，ab端输人的功率为4只灯泡的功率，即Pab=48W。C正确；
D．a、b端输人电压的有效值为36V，所以瞬时值表达式为
u=sin100πt（V）
D错误。
故选BC。
9．CD
【详解】
A．图示位置线圈中感应电动势最大，其值为
故A错误；
B．由图示位置转过时，穿过线圈的磁通量为
故B错误；
C．由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
故C正确；
D．由图示位置转过的过程中，电阻上所产生的热量为
联立，可得
故D正确。
故选CD。
10．AD
【详解】
A．时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，所以导线框中感应电动势最大，故A正确；
B．根据楞次定律，时，导线框中的电流顺时针方向，时，导线框中的电流逆时针方向，故B错误；
C．由图可知，
角速度
感应电动势的最大值
导线框中交变电流电动势的有效值为，故C错误；
D．导线框中感应电动势的瞬时值
时，导线框中感应电动势的瞬时值为，故D正确。
故选AD。
11．AC
【详解】
A．由于周期是0.02s，因此交变电压的频率是，A正确；
B．由瞬时表达式可知，当时，线圈平面恰好与中性面重合，B错误；
C．当时，感应电动势瞬时值
C正确；
D．该交变电流电动势的有效值
D错误。
故选AC。
12．AD
【详解】
A．根据有效值定义可得
解得
即原线圈电压的有效值为220V，故A正确；
BC．由公式，解得
，
故B、C错误；
D．每周期内电流的方向改变2次，所以0~6s内小灯泡L中的电流方向改变的次数为200次，故D正确。
故选AD。
13．不能
【详解】
电压是9V正弦式交流电压的最大值为，则电容器会击穿，则不能把这个电容器接在正弦式交流电压是9V的电路两端。
14．（1）；（2）
【详解】
(1)线框转动的角速度为
线框在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，感应电动势最大值
解得
(2)当五间病房均满负荷工作时，降压变压器副线圈的电流
根据变压器原副线圈电流关系
代入数据得降压变压器原线圈的电流
根据变压器原副线圈电流关系
解得
设升压变压器原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，根据
代入数据解得
根据题意
U1=250V
则升压变压器得原副线圈匝数之比
15．（1）220V；（2）10W
【详解】
（1）由可得，副线圈两端电压为
由可得，原线圈两端电压为
（2）由输入功率等于输出功率可知，输入功率为
16．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）电动势最大值为
电动势瞬时值的表达式为
（2）电动势有效值为
由闭合电路欧姆定律，安培表的示数
（3）线框转动的周期
外力驱动线框转动一周所做的功等于闭合回路中的焦耳热，则
得