选修3-2 第五章 交变电流 章末小结 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-2 第五章 交变电流 章末小结 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 311.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-23 06:50:11 | ||
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文档简介
选修3-2 第五章 交变电流 章末小结 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 在远距离输电过程中，若输送的电功率一定，输电线的电阻不变，则输电线上的功率损失
A. 与输电线上的电压损失的平方成正比
B. 与输送电压的平方成正比
C. 与输送电压成反比
D. 与输电电流成正比
2. 图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为 ，两线圈的直流电阻均可忽略。若副线圈负载电阻为 ，那么当变压器工作时， 、 两点间的电压与原线圈的电流之比（等效电阻）为
A. B. C. D.
3. 如图所示，理想变压器的原线圈与 （）的交流电源连接副线圈通过电阻 的导线对“”的电器 供电，该电器正常工作。由此可知
A. 原、副线圈的匝数比为 B. 交变电压的频率为
C. 副线圈中电流的有效值为 D. 变压器的输入功率为
4. 如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为 ，次级线圈的匝数为 ，初级线圈的两端 、 接正弦交流电源，电压表 的示数为 ，负载电阻 ，电流表 的示数为 。下列判断中正确的是
A. 初级线圈和次级线圈的匝数比为
B. 初级线圈和次级线圈的匝数比为
C. 电流表 的示数为
D. 电流表 的示数为
5. 某水电站，用总电阻为 的输电线输电给 外的用户，其输出电功率是 。现用 的电压输电，则下列说法正确的是
A. 输电线上输送的电流大小为
B. 输电线上由电阻造成的电压损失为
C. 若改用 的电压输电，则输电线上损失的功率为
D. 输电线上损失的功率为 ， 为输电电压， 为输电线的电阻
6. 如图所示，为远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器 的原、副线圈匝数比为 ，降压变压器 的原、副线圈匝数比为 。升压变压器原线圈两端接入一电压 的交流电源，用户的总电阻为 （可视为纯电阻）， 输电线总电阻为 ，不考虑其他因素的影响，用户获得的电压 为
A. B.
C. D.
7. 如图甲所示，理想变压器原线圈匝数 ，副线圈匝数 ，交流电压表和交流电流表均为理想电表，两个电阻 的阻值均为 。图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图象，下列说法正确的是
A. 通过电阻的交变电流的频率为
B. 电压表的示数为
C. 电流表的示数为
D. 每个电阻 两端电压的最大值为
8. 如图所示一个原、副线圈匝数分别是 匝和 匝的理想变压器，副线圈的两端连接两个阻值均为 的电阻，原线圈接频率为 的正弦交流电源，电压表的示数为 。电流表、电压表均为理想交流电表，则下列说法正确的是
A. 电流表的读数为
B. 流过电阻的交变电流的频率为
C. 交流电源的输出电压的最大值为
D. 交流电源的输出功率为
9. 如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为 匝，副线圈匝数为 匝，电阻 ，原线圈接入电压 的交流电源，交流电压表和交流电流表对电路的影响可忽略不计，则下列说法正确的是
A. 副线圈交变电流的频率是 B. 时刻，电压表的示数为
C. 变压器的输入电功率为 D. 电流表的示数为
10. 某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。发电机中矩形线圈所围成的面积为 ，匝数为 ，电阻不计，它可绕水平轴 在磁感应强度为 的水平匀强磁场中以角速度 匀速转动。矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头 上下移动时可改变输出电压， 表示输电线的电阻，以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是
A. 若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最小
B. 发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为
C. 当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头 应向下滑动
D. 当滑动触头 向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高
二、填空题（共4小题；共18分）
11. 如图甲所示是一种自行车上照明用的车头灯，图乙是这种车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的 形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电。已知自行车车轮半径 ，摩擦小轮半径 ，线圈有 匝，线圈横截面积 ，总电阻 ，旋转磁极的磁感应强度 ，车头灯电阻 。当车轮转动的角速度 时，则：发电机磁极转动的角速度为 ，车头灯中电流的有效值为 。
12. 在远距离输电时，若直接采用某电压输电，电压和电能都会有很大的损失；现通过升压变压器使输电电 压升高为原电压的 倍，若在输送电功率不变的情况下，则输电线路上的电压损失将减小为原来的 ，输电线路上的电能损失将减少为原来的 。
13. 某发电站，发电机的输出功率为 ，采用 的高压输电，输电线上的总电阻为 ，则输电线上的电流为 ，输电线上损失的电压为 ，输电线上损失的电功率为 。
14. 某发电站的输出功率为 ，输出电压为 ，通过理想变压器升压后向 远处用户供电．已知输电线的电阻率为 ，导线横截面积为 ，输电线路损失的功率为输出功率的 ，求：所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是 ，如果用户用电器的额定电压为 ，所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕 轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度 ，线框 边长为 ， 、 长均为 ，转速为 。若从图示位置开始计时：
（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。
（2）在 坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的关系图象。
16. 有一个正方形线框，线圈匝数为 匝，边长为 ，线框总电阻为 ，线框绕 轴以 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 。
（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
（3）写出感应电动势随时间变化的表达式。
17. 如图所示，间距为 的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为 的匀强磁场中，一端接阻值为 的电阻。一个电阻是 、质量为 的导体棒放置在导轨上，在外力 作用下从 时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为 。不计导轨电阻，求：
（1）从 到 时间内电阻 产生的热量。
（2）从 到 时间内外力 所做的功。
答案
第一部分
1. A
【解析】输送的电功率一定，由 知 ，可得 ，知输电线上损失的电功率与输电线上的电压损失的平方成正比，与输送电压的平方成反比，与输电电流的平方成正比，选项B、C、D错误，A正确。
2. B
【解析】 、 间的等效电阻等于该两点间的电压 及流经两点间的电流 之比，应为 。
3. C
【解析】副线圈输出电压 ，，故A错误；由 得 ，故B错误；，故C正确；由于理想变压器 ，故D错误。
4. B
【解析】理想变压器的输入功率等于输出功率，则 ，解得 ；
由于理想变压器原、副线圈中的电流比与匝数比成反比，所以初级线圈和次级线圈的匝数比为 ，选项B正确。
5. B
【解析】用 的电压输电时，由 得输电线上输送的电流 ，选项A错误。由 得输电线路上的电压损失为 ，选项B正确。若改用 的电压输电，输电线上损失的功率为 ，但损失的功率不可能大于输出电功率，选项C错误。利用 计算输电线上损失的功率时， 为输电线上的电压降，而不是输电电压，选项D错误。
6. D
【解析】用户流过的电流为 ，故在输电线路上的电流为在 ；升压变压器两端电压的有效值为 ；输电线路上损失的电压为 ；升压变压器副线圈两端的电压为 ；故降压变压器原线圈的电压为 ；在降压变压器两端 ；联立解得 。
7. C
【解析】由题图乙知 ，则 ，变压器不改变交变电流的频率，所以通过电阻的交变电流的频率仍为 ，选项A错误；
由 可知，电压表的示数 ，选项B错误；
由于副线圈中的电流 ，又 ，则电流表的示数 ，选项C正确；
每个电阻 两端电压的最大值为 ，选项D错误。
8. C
【解析】副线圈中的电流为 ，设原线圈中的电流为 ，由 得 ，选项A错误；
流过电阻的交变电流的频率为 ，选项B错误；
副线圈两端的电压为 ，由 得 ，则交流电源的输出电压的最大值为 ，故C正确；
，选项D错误。
9. C
【解析】本题易错点是忽视了电压表的示数指的是有效值，而认为成了瞬时值，错选B项。
由 可知 ，交流电源的频率为 ，变压器不改变交变电流的频率，故A错误；
时，电源电压的瞬时值为 ，而电压表测的是电阻两端电压的有效值，所以 ，由理想变压器电压与匝数成正比得，，即电压表的示数是 ，故B错误；
电阻 ，所以副线圈电流 ，电阻 消耗的电功率为 ，变压器的输入功率和输出功率相等，所以变压器的输入电功率为 ，故C正确；
由理想变压器电流与匝数成反比得通过电流表的电流为 ，即电流表的示数为 ，故D错误。
10. B
【解析】当线圈与磁场平行时，感应电流最大，故A错误；
从垂直中性面计时，则感应电动势的瞬时值表达式为 ，故B正确；
当用户数目增多时，功率增大，根据功率 ，当电压不变，则电流增大，损失电压增大，从而可确定触头 移动方向向上，故C错误；
当触头 向下移动，只会改变副线圈的电流，从而改变原线圈的电流，不会改变原线圈的电压，故D错误。
第二部分
11. ；
12. ；
【解析】如果保证输送的电功率不变，将输电电压升高到原来的 倍，根据 ，电流变为原来的 ；根据 ，则输电线路上的电压损失将减小为原来的 ；
在电阻、通电时间一定时，根据 ，电流变为原来的 ，电热变为原来的 ，所以输电线上的能量损失就减小到原来的 。
13. ；；
14. ；
【解析】（）远距离输电的示意图，如图所示：
导线电阻：，代入数据得：，
升压变压器副线圈电流：，又 ，解得：，
根据 ，得：，根据变压比公式，有：；
（）降压变压器的输入电压为：，
由 ，得：。
第三部分
15. （1）
【解析】线框转动，开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，在 时刻线框转过的角度为 ，此时刻 ，其中 ，，，故 ，即 。
（2） 线框中感应电动势随时间变化的关系图象如图所示。
16. （1） ；
【解析】交变电流电动势最大值为
电流的最大值为 。
（2）
【解析】线框转过 时，感应电动势 。
（3）
【解析】由于是从线框在中性面开始计时的，故感应电动势瞬时值表达式为 。
17. （1）
【解析】导体棒产生的感应电动势 ，其有效值为 ，在 的时间内，电阻 上产生的热量 。
（2）
【解析】从 到 的时间是 周期，在这段时间内对导体棒运用能量守恒定律得 ， 是这段时间内电阻 和 产生的热量，则 。
故这段时间内外力 所做的功
。
第1页（共1 页）
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 在远距离输电过程中，若输送的电功率一定，输电线的电阻不变，则输电线上的功率损失
A. 与输电线上的电压损失的平方成正比
B. 与输送电压的平方成正比
C. 与输送电压成反比
D. 与输电电流成正比
2. 图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为 ，两线圈的直流电阻均可忽略。若副线圈负载电阻为 ，那么当变压器工作时， 、 两点间的电压与原线圈的电流之比（等效电阻）为
A. B. C. D.
3. 如图所示，理想变压器的原线圈与 （）的交流电源连接副线圈通过电阻 的导线对“”的电器 供电，该电器正常工作。由此可知
A. 原、副线圈的匝数比为 B. 交变电压的频率为
C. 副线圈中电流的有效值为 D. 变压器的输入功率为
4. 如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为 ，次级线圈的匝数为 ，初级线圈的两端 、 接正弦交流电源，电压表 的示数为 ，负载电阻 ，电流表 的示数为 。下列判断中正确的是
A. 初级线圈和次级线圈的匝数比为
B. 初级线圈和次级线圈的匝数比为
C. 电流表 的示数为
D. 电流表 的示数为
5. 某水电站，用总电阻为 的输电线输电给 外的用户，其输出电功率是 。现用 的电压输电，则下列说法正确的是
A. 输电线上输送的电流大小为
B. 输电线上由电阻造成的电压损失为
C. 若改用 的电压输电，则输电线上损失的功率为
D. 输电线上损失的功率为 ， 为输电电压， 为输电线的电阻
6. 如图所示，为远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器 的原、副线圈匝数比为 ，降压变压器 的原、副线圈匝数比为 。升压变压器原线圈两端接入一电压 的交流电源，用户的总电阻为 （可视为纯电阻）， 输电线总电阻为 ，不考虑其他因素的影响，用户获得的电压 为
A. B.
C. D.
7. 如图甲所示，理想变压器原线圈匝数 ，副线圈匝数 ，交流电压表和交流电流表均为理想电表，两个电阻 的阻值均为 。图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图象，下列说法正确的是
A. 通过电阻的交变电流的频率为
B. 电压表的示数为
C. 电流表的示数为
D. 每个电阻 两端电压的最大值为
8. 如图所示一个原、副线圈匝数分别是 匝和 匝的理想变压器，副线圈的两端连接两个阻值均为 的电阻，原线圈接频率为 的正弦交流电源，电压表的示数为 。电流表、电压表均为理想交流电表，则下列说法正确的是
A. 电流表的读数为
B. 流过电阻的交变电流的频率为
C. 交流电源的输出电压的最大值为
D. 交流电源的输出功率为
9. 如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为 匝，副线圈匝数为 匝，电阻 ，原线圈接入电压 的交流电源，交流电压表和交流电流表对电路的影响可忽略不计，则下列说法正确的是
A. 副线圈交变电流的频率是 B. 时刻，电压表的示数为
C. 变压器的输入电功率为 D. 电流表的示数为
10. 某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。发电机中矩形线圈所围成的面积为 ，匝数为 ，电阻不计，它可绕水平轴 在磁感应强度为 的水平匀强磁场中以角速度 匀速转动。矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头 上下移动时可改变输出电压， 表示输电线的电阻，以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是
A. 若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最小
B. 发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为
C. 当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头 应向下滑动
D. 当滑动触头 向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高
二、填空题（共4小题；共18分）
11. 如图甲所示是一种自行车上照明用的车头灯，图乙是这种车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的 形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电。已知自行车车轮半径 ，摩擦小轮半径 ，线圈有 匝，线圈横截面积 ，总电阻 ，旋转磁极的磁感应强度 ，车头灯电阻 。当车轮转动的角速度 时，则：发电机磁极转动的角速度为 ，车头灯中电流的有效值为 。
12. 在远距离输电时，若直接采用某电压输电，电压和电能都会有很大的损失；现通过升压变压器使输电电 压升高为原电压的 倍，若在输送电功率不变的情况下，则输电线路上的电压损失将减小为原来的 ，输电线路上的电能损失将减少为原来的 。
13. 某发电站，发电机的输出功率为 ，采用 的高压输电，输电线上的总电阻为 ，则输电线上的电流为 ，输电线上损失的电压为 ，输电线上损失的电功率为 。
14. 某发电站的输出功率为 ，输出电压为 ，通过理想变压器升压后向 远处用户供电．已知输电线的电阻率为 ，导线横截面积为 ，输电线路损失的功率为输出功率的 ，求：所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是 ，如果用户用电器的额定电压为 ，所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕 轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度 ，线框 边长为 ， 、 长均为 ，转速为 。若从图示位置开始计时：
（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。
（2）在 坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的关系图象。
16. 有一个正方形线框，线圈匝数为 匝，边长为 ，线框总电阻为 ，线框绕 轴以 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 。
（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
（3）写出感应电动势随时间变化的表达式。
17. 如图所示，间距为 的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为 的匀强磁场中，一端接阻值为 的电阻。一个电阻是 、质量为 的导体棒放置在导轨上，在外力 作用下从 时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为 。不计导轨电阻，求：
（1）从 到 时间内电阻 产生的热量。
（2）从 到 时间内外力 所做的功。
答案
第一部分
1. A
【解析】输送的电功率一定，由 知 ，可得 ，知输电线上损失的电功率与输电线上的电压损失的平方成正比，与输送电压的平方成反比，与输电电流的平方成正比，选项B、C、D错误，A正确。
2. B
【解析】 、 间的等效电阻等于该两点间的电压 及流经两点间的电流 之比，应为 。
3. C
【解析】副线圈输出电压 ，，故A错误；由 得 ，故B错误；，故C正确；由于理想变压器 ，故D错误。
4. B
【解析】理想变压器的输入功率等于输出功率，则 ，解得 ；
由于理想变压器原、副线圈中的电流比与匝数比成反比，所以初级线圈和次级线圈的匝数比为 ，选项B正确。
5. B
【解析】用 的电压输电时，由 得输电线上输送的电流 ，选项A错误。由 得输电线路上的电压损失为 ，选项B正确。若改用 的电压输电，输电线上损失的功率为 ，但损失的功率不可能大于输出电功率，选项C错误。利用 计算输电线上损失的功率时， 为输电线上的电压降，而不是输电电压，选项D错误。
6. D
【解析】用户流过的电流为 ，故在输电线路上的电流为在 ；升压变压器两端电压的有效值为 ；输电线路上损失的电压为 ；升压变压器副线圈两端的电压为 ；故降压变压器原线圈的电压为 ；在降压变压器两端 ；联立解得 。
7. C
【解析】由题图乙知 ，则 ，变压器不改变交变电流的频率，所以通过电阻的交变电流的频率仍为 ，选项A错误；
由 可知，电压表的示数 ，选项B错误；
由于副线圈中的电流 ，又 ，则电流表的示数 ，选项C正确；
每个电阻 两端电压的最大值为 ，选项D错误。
8. C
【解析】副线圈中的电流为 ，设原线圈中的电流为 ，由 得 ，选项A错误；
流过电阻的交变电流的频率为 ，选项B错误；
副线圈两端的电压为 ，由 得 ，则交流电源的输出电压的最大值为 ，故C正确；
，选项D错误。
9. C
【解析】本题易错点是忽视了电压表的示数指的是有效值，而认为成了瞬时值，错选B项。
由 可知 ，交流电源的频率为 ，变压器不改变交变电流的频率，故A错误；
时，电源电压的瞬时值为 ，而电压表测的是电阻两端电压的有效值，所以 ，由理想变压器电压与匝数成正比得，，即电压表的示数是 ，故B错误；
电阻 ，所以副线圈电流 ，电阻 消耗的电功率为 ，变压器的输入功率和输出功率相等，所以变压器的输入电功率为 ，故C正确；
由理想变压器电流与匝数成反比得通过电流表的电流为 ，即电流表的示数为 ，故D错误。
10. B
【解析】当线圈与磁场平行时，感应电流最大，故A错误；
从垂直中性面计时，则感应电动势的瞬时值表达式为 ，故B正确；
当用户数目增多时，功率增大，根据功率 ，当电压不变，则电流增大，损失电压增大，从而可确定触头 移动方向向上，故C错误；
当触头 向下移动，只会改变副线圈的电流，从而改变原线圈的电流，不会改变原线圈的电压，故D错误。
第二部分
11. ；
12. ；
【解析】如果保证输送的电功率不变，将输电电压升高到原来的 倍，根据 ，电流变为原来的 ；根据 ，则输电线路上的电压损失将减小为原来的 ；
在电阻、通电时间一定时，根据 ，电流变为原来的 ，电热变为原来的 ，所以输电线上的能量损失就减小到原来的 。
13. ；；
14. ；
【解析】（）远距离输电的示意图，如图所示：
导线电阻：，代入数据得：，
升压变压器副线圈电流：，又 ，解得：，
根据 ，得：，根据变压比公式，有：；
（）降压变压器的输入电压为：，
由 ，得：。
第三部分
15. （1）
【解析】线框转动，开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，在 时刻线框转过的角度为 ，此时刻 ，其中 ，，，故 ，即 。
（2） 线框中感应电动势随时间变化的关系图象如图所示。
16. （1） ；
【解析】交变电流电动势最大值为
电流的最大值为 。
（2）
【解析】线框转过 时，感应电动势 。
（3）
【解析】由于是从线框在中性面开始计时的，故感应电动势瞬时值表达式为 。
17. （1）
【解析】导体棒产生的感应电动势 ，其有效值为 ，在 的时间内，电阻 上产生的热量 。
（2）
【解析】从 到 的时间是 周期，在这段时间内对导体棒运用能量守恒定律得 ， 是这段时间内电阻 和 产生的热量，则 。
故这段时间内外力 所做的功
。
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