第三章交变电流章末总结（Word版含答案）

2019人教版选择性必修 第二册第三章 交变电流 章末总结
一、多选题
1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图示，则（　　）
A．t1时刻线圈通过中性面 B．t2时刻线圈中磁通量最大
C．t3时刻线圈中磁通量变化率最大 D．t4时刻线圈中磁通量变化率最大
2．如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压有效值为U的正弦交变电流，则（ ）
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，变阻器R消耗的功率变小
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D．调节P、Q使副线圈匝数、变阻器R阻值均变为原来2倍，则变压器输入功率不变
3．如图所示，电阻不计的矩形导线框abcd处于匀强磁场中。线框绕中心轴OO'匀速转动时，产生的电动势。线框的输出端与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只“20V、8W”的灯泡，且灯泡能正常发光，电路中熔断器熔断电流为，熔断器与输电导线的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（　　）
A．t=0时刻线框中磁通量变化率为最大
B．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1
C．若副线圈两端并联多只“20V、8W”的灯泡，则最多不能超过10只
D．若线框转速减半，产生的电动势
4．想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S是断开的，如图所示，在S接通后，以下说法正确的是（ ）
A．灯泡L1两端的电压减小 B．通过灯泡L1的电流增大
C．原线圈中的电流增大 D．变压器的输入功率增大
5．一只低压教学电源输出的交流电压的瞬时值为，关于该电源的规格和使用，说法正确的是(　　)
A．这个电源可以使“10V　2W”的灯泡正常发光
B．此电源的交流电的周期是314s
C．此电源在t＝0.01s时电压达到峰值
D．这个电源可能把“10V　2μF”的电容器击穿
二、单选题
6．一台理想变压器原、副线圈匝数比为，当原线圈两端输入 的交变电压时，下列说法正确的是（ ）
A．副线圈两端电压为
B．副线圈接一电阻时，原线圈中的电流为
C．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是
D．副线圈接一电阻时，原线圈中输入功率为
7．矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为（V），下列说法正确的是（ ）
A．t = 0时刻穿过线框的磁通量为最大
B．电动势的有效值V
C．交流电的周期为0.01s
D．若转速增大1倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为（V）
8．“中国速度”在新冠肺炎疫情面前再一次被激发，10天建成火神山医院，通过验收并按时移交。火神山医院安装有24台箱式变压器，铺设电力电缆达10千米.发电站利用输电线路远距离向医院输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的n倍，则（　　）
A．输电线上损失的电压减少到原来的
B．输电线上损失的电压减少到原来的
C．输电线上损失的电能减少到原来的
D．输电线上损失的电能不变
9．如图所示，图a中变压器为理想变压器，其原线圈接在（V）的交流电源上，副线圈与阻值R1=2Ω的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表。图b中阻值为R2=32Ω的电阻直接接到（V）的交流电源上，结果电阻R1与R2消耗的电功率相等，则（　　）
A．通过电阻R1的交流电的频率为50Hz
B．电阻R1消耗的电功率为9W
C．变压器原、副线圈匝数比为8:1
D．电流表的示数为2.5A
10．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20:1，原线圈接正弦交流电源上，副线圈接入“3V，6W”灯泡一只，且灯泡正常发光．则
A．原线圈电压为3V
B．电源输出功率120W
C．电流表的示数为0.1A
D．电流表的示数为40A
11．如图甲所示,理想变压器原、副线图的匝数之比 .电阻R=5Ω.L1、L2、L3为三个完全相同的小灯泡,S1、S2为开关,原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将S1闭合,S2断开,此时L1正常发光.下列说法正确的是（ ）
A．输入电压u的表达式u=10sin5πt(V)
B．R消耗的电功率为0.2W
C．若S1、S2均闭合,三个小灯泡均正常发光
D．若S1、S2均断开,三个小灯泡均正常发光
12．一理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，如图所示.如果负载电阻的滑动片向上移动.则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确的是(均为理想电表)（ ）
A．V1、V2不变，A1增大，A2减小，P增大
B．V1、V2不变，A1、A2增大，P增大
C．V1、V2不变，A1、A2减小，P减小
D．V1不变，V2增大，A1减小，A2减小，P减小
13．远距离输电，原来采用2200V输电，输电线上损失的电功率为P，在保持输送电功率和输电线电阻不变的条件下，现采用22kV输电，则输电线上损失的电功率将变为（ ）
A． B．1000P
C．10P D．100P
三、解答题
14．如图所示，定滑轮的半径为r=10 cm，绕在滑轮上的细线悬挂一重物，由静止开始释放。测得重物以a=2 m/s2的加速度做匀加速运动。则重物由静止开始下落至 1 m 的瞬间。求:
(1)滑轮边缘上的P点的角速度为多少
(2)P点的向心加速度a为多少
15．如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，矩形面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路。
(1)求线圈转动时产生感应电动势的最大值；
(2)从线圈平面通过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(3)求从线圈平面通过中性面开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量。
16．有一正弦交流电源，电压有效值U＝120 V，频率为f＝50 Hz，向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0＝60V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长．为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？
17．如图，发电机输出功率为100kW，输出电压为U1=250V，用户需要的电压为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%，试求：（变压器是理想的）
（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、降变压器原、副线圈的匝数比．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AD
【详解】
A．t1时刻感应电动势为零，磁通量最大，此时线圈通过中性面，A正确；
B．t2时刻感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直，磁通量为零，B错误；
C．t3时刻线圈通过中性面，感应电动势为零，磁通量变化率为零，C错误；
D．t4时刻线圈中感应电动势最大，磁通量变化率最大，D正确。
故选AD。
2．AC
【解析】在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定．因此，当Q位置不变时，输出电压不变，此时P向上滑动，负载电阻值增大，则输出电流减小，电流表的读数I变小，故A 正确，C错误；由上可知输出电流减小，因为R0消耗的功率为： ，因为R的阻值变大，所以消耗的功率不能确定，故B错误；调节P、Q使副线圈匝数则输出电压不变，而变阻器R阻值均变为原来2倍，输出功率减小，则变压器输入功率减小，故D错误。所以AC正确，BD错误。
3．AB
【详解】
A．图示位置线圈与中性面垂直，感应电动势最大，所以线框中磁通量的变化率最大，故A正确；
B．线框绕中心轴OO'匀速运动时，产生的电压为，故输入变压器的电压的有效值为
灯泡能正常发光，所以变压器的输出电压为20V，根据变压器电压规律有
故B正确；
C．电路中熔断器熔断电流为，此时根据能量守恒定律有
解得
所以副线圈两端并联“20V、8W”的灯泡最多不能超过14只，故C错误；
D．若线框转速减半，根据公式，产生的电压也减半，线框转动的角速度为
则产生的电动势为
故D错误。
故选AB。
4．ACD
【详解】
试题分析：理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变；当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电压减小，电流减小，所以A正确，B错误；由于变压器的输入的功率和输出的功率相等，由于副线圈的电阻减小了，输出的功率变大了，所以原线圈的输入的功率也要变大，因为输入的电压不变，所以输入的电流要变大，所以CD正确；故选ACD．
考点：变压器；电路的动态分析
5．AD
【详解】
试题分析：交流电的峰值则有效值所以电源可以使“10V、2W“的灯泡正常发光．故A正确．，则故B错误．时，经过半个周期，电压为零．故C错误 ,当电容器的耐压值小于峰值，电容器被击穿，10V小于，则“10V、2μF”电容器不能接在这只电源．故D正确．
故选AD．
考点：交流电有效值和最大值
点评：解决本题的关键知道正弦式交流电峰值与有效值的关系，知道灯泡所标明的电压表示有效值．掌握正弦式交流电的表达式．
6．D
【详解】
原线圈两端电压为，由原、副线圈匝数比可知副线圈两端电压为，故错；副线圈接一电阻时，副线圈电流为，原线圈中的电流为，故错；由于不知道线圈的具体匝数故变压器铁芯中磁通量变化率无法求出，故错
7．A
【详解】
A．线圈中电动势为正弦规律变化，t=0时刻线圈中感应电动势为零，故此时线圈处于中性面上，磁通量最大。故A正确；
B．电动势的有效值为
故B错误；
C．交流电的周期为
故C错误；
D．若转速增大1倍，则最大值增大1倍，角速度也增加1倍；故表达式为
(V)
故D错误。
故选A。
8．B
【详解】
AB．输送的功率一定，根据
可知输电电压越高，输电电流越小，若输送电压提高到原来的n倍，则电流减小到原来的，根据
可知输电线上损失的电压减少到原来的，故A错误，B正确；
CD．根据
可知输电线上损失的功率减少到原来的，则输电线上损失的电能减少到原来的，故CD错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．根据可知ω=50πrad/s，故频率为
故A错误；
B．R2消耗的功率为
故R1消耗的功率为4.5W，故B错误；
D．有P=I2R1得
电流表的示数为1.5A，故D错误；
C．电阻R1两端的电压为
U2=IR1=1.5×2=3V
故
故C正确。
故选C。
10．C
【详解】
A．根据电压与匝数成正比可知，原线圈端电压为
故A错误；
B．在理想的变压器中的输入功率和输出功率的大小相等，在副线圈中只有一个6W灯泡正常发光，所以输入功率和输出功率的大小都为6W，故B错误；
CD．根据理想变压器输入功率为6W，则原线圈的电流为
故选项C正确；选项D错误；
故选C。
考点：变压器的构造和原理
【名师点睛】
在理想的变压器中的输入功率和输出功率的大小相等，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比。
11．C
【解析】
【详解】
A、由图可知周期，则有，所以输入电压u的表达式应为，故选项A错误；
B、将S1闭合，S2断开，根据变压器的电压与匝数关系可知电阻R电压有效值为，R消耗的电功率为，故选项B错误；
CD、将S1闭合，S2断开时，小灯泡L2与L3短路，此时小灯泡L1两端电压等于，正常发光；若S1、S2均闭合，三个小灯泡并联，此时三个小灯泡两端电压都等于，正常发光；若S1、S2均断开，三个小灯泡串联，此时三个小灯泡两端电压都等于，不能正常发光；故选项C正确，D错误；
12．C
【详解】
输入电压（U1）和匝数比决定输出电压（U2），匝数及V1的示数不变，则V2的示数不变，故当滑动触头向上滑动的过程中，电阻R一直增大，根据欧姆定律则，电流表A2示数一直减小，根据电流与匝数成反比，得I1变小，V2示数不变，而I2变小，根据P=UI，则P变小；故ABD错误，C正确．
13．A
【解析】根据P=UI知，，由于输电电压变为原来的10倍，则输送电流变为原来的
根据，可知损失的功率变为原来的，即A正确。
点晴：根据P=UI，抓住输送功率不变得出输送电流的变化，结合求出输电线上损失的功率变化。
14．(1)20 rad/s　(2)40 m/s2
【详解】
（1）重物以加速度a=2m/s2做匀加速运动，由公式
v2-v02=2ax，
代入数据得此时轮缘的线速度
根据ω=v/r代入数据得
ω=rad/s=20rad/s
（2）根据an=v2/r代入数据得
an=m/s2=40m/s2
15．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)感应电动势的最大值为
(2)从线圈平面通过中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为
(3)通过的电荷量
解得
16．每小时亮40分钟．由于熄灭时间只有s，远小于s的人眼视觉停留现象，所以眼感觉不到忽明忽暗的现象．
【详解】
由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得Um＝120V
设t＝0时交流电的瞬时电压U＝0，则交流电的瞬时电压表达式为
U＝220sin (100πt) V
如图所示，画出一个周期内交流电的U－t图像，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1，
当U＝U0＝60V时，由上式得t1＝1/600 s，再由对称性求得一个周期内能发光的时间
t＝T－4t1＝s
再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为
t＝×s＝2 400 s＝40 min.
很明显，霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有1/300 s(如图t2～t3时刻)．由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约1/16 s，远大于1/300 s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉。
【点睛】
本题的关键是计算出霓虹灯熄灭时间，然后跟人眼视觉停留时间对比，相对来说比较难些。
17．（1）400A，20A ；（2）升1:20；降240:11
【详解】
（1）输电线路的示意图如图所示，
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
原线圈中输入电流I1=400A
（2）原副线圈中的电流比等于匝数的反比，
所以
这样U2=5000 V
U3=U2﹣U线=5000﹣20×10 V=4800V
所以
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