第三章交变电流第三章素养检测提升练习（Word版含答案）

2019人教版选择性必修第二册 第三章 交变电流 第三章素养检测 提升练习
一、多选题
1．一交流电压为V，由此表达式可知
A．用电压表测量该电压，其示数为100V
B．该交流电压的周期为0.02s
C．将该电压加在“100V 100W”的灯泡两端，灯泡的实际功率大于100W
D．时，该交流电压的瞬时值为50 V
2．如下图所示，某变压器有两个线圈，如果把它当作降压变压器，则 （ ）
A．线圈L1接电源
B．线圈L2接电源
C．原副线圈电压之比5∶1
D．原副线圈电压之比1∶5
3．如图所示为远距离输电原理图，图中的电压表、电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，发电机输出的电压恒定.若电压表V2示数减小，则
A．电压表V1示数减小 B．电流表A1示数减小
C．电流表A2示数变大 D．发电机输出的功率变大
4．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电．已知输电线的总电阻为r Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4＝n∶1，降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示，降压变压器的副线圈与阻值为R0＝22 Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法正确的是
A．发电机产生交流电的频率为0.5 Hz
B．降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt(V)
C．通过R0的电流的最大值为20 A
D．输电线损失的功率为W
5．如图所示，线圈L的自感系数和电容C都很小，此电路在交流电路中的主要作用是（　　）
A．通高频，阻低频 B．通低频，阻高频 C．通直流，隔交流 D．通直流，阻高频
6．一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势峰值为V，线圈匀速转动的角速度为。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2kΩ，线圈内阻不计，从中性面开始计时。则下列说法正确的是（　　）
A．电动势瞬时表达式为
B．电路中电路的电流的峰值为A
C．1s内电流方向改变50次
D．若发电机转速加倍，则外电阻在相同的时间内产生的热量变为原来的4倍
7．如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈输入的交流电压如图乙所示，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12 V、工作时内阻为2 Ω的电动机．闭合开关，电动机正常工作，电流表示数为1 A，则 (　　)
A．副线圈两端电压为22 V
B．电动机输出的机械功率为12 W
C．通过电动机的交流电频率为50 Hz
D．突然卡住电动机，原线圈输入功率变小
8．如图甲所示，一交流发电机向远距离的理想变压器输电，输电线等效电阻Rl=2，变压器匝数比nl：n2=2：1，发电机输出的交变电压随时间变化图象如图乙所示，交流电压表示数为5V，R2=10，则 （ ）
A．通过R2的交变电流频率为50Hz
B．图象上对应的0.01s时刻，发电机中的线圈刚好与中性面重合
C．R2两端的电压为10V
D．发电机输出功率为12.5W
9．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为，则(　　)
A．该交变电动势的频率为2Hz
B．零时刻线圈平面与磁场方向垂直
C．t＝0.25s时，e达到最大值
D．在1s时间内，线圈中电流方向改变100次
10．如图(a)，为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图(b)所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上，电压表为交流电表，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。当变压器副线圈输出电压的瞬时值大于5000V时，就会在点火针两端间引发火花进而点燃燃气，则
A．闭合S，加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为50V
B．某交流发电机要产生与图(b)相同频率的交流电，其线圈在磁场中的转速为100转/秒
C．闭合开关S，电压表的示数为V
D．变压器原、副线圈的匝数n1、n2须满足n2>100n1时，才能实现点火
11．在匀强磁场中，一矩形金属线圈共100匝，绕垂直于磁场的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．时，线圈在中性面
B．线圈产生的交变电动势的频率为100Hz
C．若不计线圈电阻，在线圈中接入定值电阻，则该电阻消耗的功率为
D．线圈磁通量随时间的变化率的最大值为
二、单选题
12．甲乙两矩形单匝线圈分别在同一匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则（　　）
A．甲的频率是乙的频率的2倍
B．甲线圈的横截面积是乙线圈横截面积的6倍
C．t=1s时，两线圈中磁通量均为零
D．同一电容器对交变电流甲的阻碍较大
13．如图所示，L1和L2是输电线，用电压互感器和电流互感器测输电功率．若已知甲的两线圈匝数比为50:1，乙的两线圈匝数比为1:20，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为5A，则（　　）
A．甲是电压互感器，乙是电流互感器，输电线的输送功率为1.21×107W
B．乙是电压互感器，甲是电流互感器，输电线的输送功率为1.21×107W
C．甲是电压互感器，乙是电流互感器，输电线的输送功率为1.1×106W
D．乙是电压互感器，甲是电流互感器，输电线的输送功率为1.1×106W
14．如图所示电路中a、b端接有电压有效值为U的交流电，变压器为理想变压器，各电阻的阻值相等，电流表为理想交流电表．开关S断开时，电流表读数为I，开关S闭合时，电流表读数为，则各电阻的阻值R和变压器原、副线圈匝数的比值k分别为（ ）
A．，k=3 B．,k=2 C．， D．,
15．如图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则
A．电流的表达式为i＝0.6sin10πt（A）
B．磁铁的转速为10 r/s
C．风速加倍时电流的表达式为i＝1.2sin10πt（A）
D．风速加倍时线圈中电流的有效值为1.2A
16．如图，理想变压器的原、副线圈匝数比为，原线圈两端的交变电压。氖泡在两端电压达到时开始发光。下列说法中正确的有（　　）
A．开关接通后，氖泡的发光频率为 B．开关接通后，电压表的示数为
C．开关断开后，电压表的示数变大 D．开关断开后，变压器的输出功率不变
17．互感器是一种特殊的变压器，借助它，交流电压表（或电流表）可以间接测量高电压和大电流．如下图所示为电压互感器或电流互感器的接线图，其中正确的是（ ）
A．A B．B C．C D．D
18．如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为k，原线圈与一定值电阻R1串联后，接入一电压有效值恒为U的正弦交流电源，若由于负载电阻R2的阻值减小，使电流表A的示数增加了（两电表均视为理想电表），则（　　）
A．电压表V的示数增加R2
B．电压表V的示数减少
C．R1上消耗的功率增加了
D．电源输出功率增加了
19．如图所示，图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈沿逆时针转动．从某时刻开始计时，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为5 Ω，则下列说法正确的是
A．电压表的示数为3V
B．灯泡消耗的电功率是1.25 W
C．线圈转动的角速度为100πrad/s
D．在t=1×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量最大
20．如图所示，理想变压器的副线圈接有一规格为“44 V、44 w”的灯泡和线圈电阻r=1 Ω的电动机，原线圈接上u= 220sin100πt(V)的正弦交流电后灯泡和电动机都正常工作，且原线圈中理想交流电流表的示数为1A，则下列说法正确的是
A．理想变压器原、副线圈匝数之比为4:1
B．电动机的输出功率为176 W
C．电动机的热功率为6W
D．若电动机被卡住，灯泡仍正常工作，则电流表的示数变为9A
21．某理想变压器的原、副线圈按如图所示电路连接，图中电压表和电流表均为理想交流电表，R、R1、R2为定值电阻，且R1=R2，交流电源的输入电压U1一定．电键S原来闭合，现将S断开，则电压表的示数U2、电流表的示数I、电阻R1上的功率P1、变压器原线圈的输入功率P的变化情况分别是 （ ）
A．U2增大
B．I增大
C．P1增大
D．P增大
三、解答题
22．如图所示，是用两个理想变压器A和B测输电线上的电压、电流和电功率的示意图．在图中圆圈内a、b表示电表，已知变压器A的原副线圈匝数比为200:1，变压器B的原副线圈匝数比为1:10。实际测量得电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，求：该输电线之间的电压、输电线上的电流和输送的电功率各是多少。
23．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图；一个半径为r＝0．10 m、匝数n＝20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)．在线圈所在位置处磁感应强度B的大小均为B=0．20π T，线圈的电阻为R1=0．50Ω，它的引出线接有R2=9．5Ω的小电珠L．外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠．当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)．
求：(1)小电珠中电流的最大值；(2)电压表的示数；(3)t=0．1s时外力F的大小．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AB
【详解】
试题分析：电压表所测的是交流电的有效值，故用电压表测量该电压，其示数为，选项A正确；该交流电压的周期为，选项B正确；因交流电的有效值为100V，故将该电压加在“100V 100W”的灯泡两端，灯泡的实际功率等于100W，选项C错误；时，该交流电压的瞬时值为，选项D错误；故选AB.
考点：正弦交流电；有效值、瞬时值.
2．AC
【解析】
A、如果把它当作降压器，则原线圈的匝数应比副线圈匝数多，所以L1接电源，A正确、B错误；
C、根据原副线圈电压比等于匝数比：U1/U2=n1/n2=5500/1100=5，C正确、D错误．
故选AC．
3．CD
【详解】
A．由于发电机输出电压不变，因此由变压器的变压比可知，电压表V1的示数不变，A项错误；
BD．由于电压表V2示数减 小，可知降压变压器原线圈两端的电压变小，因此输电线上损失的电压△U变大，由可知，输送电流增大，电流表A1的示数变大,发电机的输出功率增大，B项错误,D项正确；
C．根据变流比可知，电流表A2的示数增大，C项正确.
故选CD。
4．BD
【详解】
交变电流的频率为 ，ω=2πf=100πrad/s，选项A错误；由图可知，降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u=220 sin 100π（V），所以B正确．降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V，负载电阻为22Ω，所以通过R0电流的有效值I0是10A，电流的最大值为10A，所以C错误．根据电流与匝数成反比可知，因降压变压器原、副线圈的匝数比为n3：n4=n：1，所以输电线上的电流为 A，所以输电线上消耗的功率为，所以D正确．故选BD．
5．BD
【详解】
电感器对直流无阻碍，对交流电有阻碍作用，根据XL=2πLf知，自感系数很小，频率越低，感抗越小，所以阻碍作用为：通低频，阻高频，电容器对交流无阻碍，对直流电有阻碍作用，根据，知电容C越小，频率越低，容抗越大，所以阻碍作用为：通高频，阻低频
故选BD。
6．AD
【详解】
A．由交流电的变化规律可得，从中性面开始计算时，线圈中电动势的瞬时表达式为
故A正确；
B．由欧姆定律得电路中电流的峰值为
故B错误；
C．交流电的频率为
电流在一个周期内方向改变2次，则1s内电流方向改变100次，故C错误；
D．线圈电动势的最大值为
若发电机转速加倍，则电动势的最大值变为原来的2倍，则线圈产生的电动势的有效值变为原来的2倍，由
可知功率变为原来的4倍，则外电阻在相同的时间内产产生的热量变为原来的4倍，故D正确。
故选AD。
7．AC
【详解】
A、输入电压最大值为220，则有效值：220V，22V，则A正确；
B、输出的机械功率：12×1﹣12×2W＝10W，则B错误；
C、由乙图知周期为0.02S，则，则C正确；
D、卡住电动机，电路中的电流增大，输出功率增加，则原线圈输入功率增加，则D错误．
8．ABC
【详解】
A．理想变压器不改变交流电的频率，故通过的交变电流的频率和交流电的频率相同，为
故A正确；
B．图象上对应的0.01s时刻，交流电压为零，此时磁通量最大，磁通量变化率最小为零，故发电机中的线圈刚好与中性面重合，故B正确；
C．变压器原线圈输入端电压为
故原线圈输出端电压为
根据公式
可得副线圈两端电压，即两端电压为
故C正确；
D．发电机输出功率为为电阻消耗的电功率与副线圈中消耗的电功率之和，故发电机输出功率为
故D错误．
故选ABC．
9．AB
【详解】
A．该交变电动势的频率为
选项A正确；
B．零时刻感应电动势的瞬时值为零，则线圈平面与磁场垂直，选项B正确；
C．t=0.25s时
此时e达到最小值，选项C错误；
D．交流电的周期为0.5s，则0.5s内电流方向改变2次，则在1s时间内，线圈中电流方向改变4次，选项D错误。
故选AB。
10．CD
【详解】
AC．根据图（b）得到原线圈电压的最大值为50V，加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为
V
电压表的示数为：
U=25V
故A错误，C正确；
B．根据图（b）得到原线圈电流周期为0.02s，转速
n==50转/秒
某交流发电机要产生与图（b）相同频率的交流电，其线圈在磁场中的转速为50转/秒，故B错误；
D．瞬时电压大于5000V即火花放电；根据
且U1=50V，U2≥5000V得到实现点火的条件是：变压器原、副线圈的匝数n1、n2须满足
n2＞100n1
故D正确。
故选CD。
11．ACD
【详解】
A．t=0.01s时，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈在中性面位置，故A正确。
B．由图可知周期为0.02s，则频率为f=50Hz，故B错误。
C．线圈产生的交变电动势有效值为
电阻消耗的功率
故C正确。
D．t=0.005s电动势最大为311V，则磁通量随时间的变化率为
故D正确。
故选ACD。
12．A
【详解】
由图象知甲的周期为1s，乙的周期为2s，所以，故A正确；根据可知，则，选项B错误；t=1s时，两线圈中感应电动势均为零，可知磁通量均最大，选项C错误；频率大的对电容器的阻碍小，所以同一电容器对交变电流甲的阻碍较小，故D错误；
13．C
【详解】
电压互感器并联在电路中，电流互感器串联在电路中，故甲是电压互感器，乙是电流互感器；由变压比：U1：U2=n1：n2，代入数据解得：U1=220×50V=1.1×104 V；由电流比：，解得：I1=1.0×102A．故输送功功率P=I1U1=1.1×106 W，则C正确，ABD错误．
14．B
【详解】
开关S断开时，根据题意，原线圈中电流为I，副线圈中的电流kI，原线圈输入电压：U-IR，副线圈电压kIR，根据变压器的变压比规律： ①
开关S闭合时，根据题意，原线圈中电流 I，副线圈中电流kI
原线圈输入电压：U IR，副线圈电压 ，根据变压器电压变化规律 ②
联立①②得： k=2，故选 B
15．A
【详解】
A．通过乙图可知电流的最大值为，周期，故
故电流的表达式为
故A正确；
B．电流的周期为，故磁体的转速为
故B错误；
C．风速加倍时，角速度加倍，根据可知产生的感应电动势加倍，形成的感应电流加倍，故风速加倍时电流的表达式为
故C错误；
D．根据C得分析，形成的感应电流，故有效值为
故D错误。
故选A。
【名师点睛】
根据图像判断出电流的最大值与周期，当转速加倍时，根据可知产生的感应电动势加倍，形成的感应电流加倍。
16．B
【详解】
A．由原线圈两端的交变电压表达式
可知交流电压频率为，在一个周期内，交变电流两次超过电压，所以氖泡的发光频率为，选项A错误；
B．达到变压器输入电压有效值为，输出电压有效值
C．开关接通与断开，电压表的示数均为，选项B正确C错误；
D．开关断开后，氖泡不发光，不消耗电能，电路消耗的功率减小，变压器的输出功率减小，选项D错误。
故选B。
17．A
【详解】
由理想变压器的原副线圈的电流之比可知，电流与匝数成反比．则电流互感器应串连接入匝数较多的线圈上．同时一次绕组匝数很少，且串在需要测量的电流的线路中，故A正确，B错误．由理想变压器的原副线圈的电压之比可知，电压与匝数成正比．则电压互感器应并联接入匝数较多的线圈上．故CD错误。
故选A．
18．B
【详解】
AB．根据数学关系可得，变压器的原副线圈匝数比跟原副线圈电流的变化成反比，则
则原线圈的电流增大了，原线圈电压的减小了
根据数学关系可得，变压器的原副线圈匝数比跟原副线圈电压的变化成正比，则
副线圈的电压减小了
A错误B正确；
C．设原线圈的电流为，R1上消耗的功率增加了
C错误；
D．变压器的输出功率和输入功率相等，电源输出功率增加了
D错误。
故选B。
19．B
【详解】
A、由图象可知产生的电动势的最大值为，则有效电压就是，电压表测量的是灯泡的电压，所以电压为，故选项A错误；
B、由可知灯泡消耗的电功率是，故选项B正确；
C、线圈转动的角速度为，故选项C错误；
D、在时刻，有图象可知此时的电动势为最大，则此时的穿过线圈的磁通量最小，故选项D错误．
20．D
【解析】
原线圈两端的电压 ，根据题意灯泡和电动机都正常工作，所以灯泡两端的电压为44V，根据电压与匝数成正比，得 ,选项A正确；根据电流与匝数成反比得副线圈中的电流，，灯泡中的电流，则电动机的电流为 ,电动机的热功率： ;则电动机输出功率： ，选项BC错误；若电动机被卡住，电灯正常发光，则通过电动机的电流 ；此时变压器次级电流为45A,则初级电流 ,电流表的示数变为9A，选项D正确；故选D.
点睛：理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源，知道变压器的原理，难度不大，属于基础题．
21．C
【详解】
A．当S断开时，负载减少总电阻增大，但原线圈电压不变，原副线圈的匝数不变，则副线圈的电压也不变，故A错误
B．当S断开时，负载减少总电阻增大，原副线圈中电流都减小，故B错误；
C．当S断开时，负载减少总电阻增大，原副线圈中电流都减小，电流减小，R1两端电压U增大，消耗的功率P1增大，故C正确；
D．副线圈中电压不变，电流减小，输出功率减小，由输入功率等于输出功率，知P减小，故D错误。
故选C。
22．,,
【解析】
【详解】
根据电压互感器的原理有：
解得：
根据电流互感器的原理有：
解得：
输电线上的输送功率：
23．(1)（2）(3)
【详解】
(1)线圈中产生的感应电动势最大值
V
小电珠中电流的最大值 .
(2)小电珠中电压的最大值
因为线圈中产生的是正弦式电流,则小电珠中电压的有效值为 .
(3) t=0．1s时时外力F的大小
代入数据解得：
故本题答案是：(1)（2） (3)
【点睛】
(1)当线圈运动速度v最大时,线圈产生的感应电动势最大,感应电流达到最大.求出感应电动势的最大值,再由欧姆定律求解小电珠中电流的最大值.
(2)线圈中产生的是正弦式电流,电压表测量灯泡电压的有效值.由电流最大值求出电压的最大值,再求解有效值.
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