第3章 交变电流与远距离输电 单元质量检测
文档属性
| 名称 | 第3章 交变电流与远距离输电 单元质量检测 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-11 18:03:45 | ||
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文档简介
第3章 交变电流与远距离输电 单元质量检测
一、单选题
1．（2022·全国·高二专题练习）随着科技的进步，温室气体逐渐增多，造成全球变暖，人们开始意识到节能减排的重要性。如图甲所示为某款家用式变频空调，其内部的交流变频器可以在一定范围内调节供电频率，从而改变交流电动机的转速。变频空调开始工作时，当室内温度降至设定温度后，交流电动机处于低速持续运转状态，维持室温基本不变，从而达到节能减排的效果。如图乙所示为变频空调的内部结构简图，其理想变压器的原、副线圈的匝数分别为、，电压表为理想交流电表。若因交流变频器的作用使得输出电压的频率增大为原来的2倍，下列说法正确的是（交流变频器可视为交流发电机）（ ）
A．理想变压器副线圈的输出电压变为原来的2倍
B．若没有交流变频器，则电压表的示数为
C．穿过原、副线圈的磁通量之比为
D．穿过原、副线圈的磁通量之比为
2．（2022·全国·高二专题练习）传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永久磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动永久磁铁在形软铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示。已知波形图中正、负尖峰电压分别为和，两个相邻正、负尖峰电压所对应的时间差为，发电机线圈匝数为。下列判断正确的是（ ）
A．驱动轴转动的角速度
B．线圈电压的有效值
C．穿过线圈磁通量变化率的最大值
D．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值
3．（2021·全国·高二课时练习）如图所示为一理想自耦式变压器，原线圈两端加交流电，、为理想电压表。下列说法正确的是（ ）
A．若不动，向下滑动时，、示数都变小
B．若不动，向上滑动时，灯泡消耗的功率变小
C．若不动，向上滑动时，、示数都变小
D．若不动，向下滑动时，灯泡消耗的功率变小
4．（2021·广东天河·一模）理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1。原线圈接入一电压为u=220 sin100πt （V）的交流电源，副线圈接一个R=27.5Ω的负载电阻。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中输出交流电的周期为 s
B．原线圈中电流表的读数为2 A
C．副线圈中电压表的读数为55 V
D．原线圈中的输入功率为110 W
5．（2022·江西吉安·高三期末）如图所示为理想自耦式变压器，电流表为理想电流表，副线圈输出电压加在交流电动机上，在两端加上的交流电压，调节滑片的位置，使电动机正常工作，将质量为的重物匀速提升，已知电动机的额定电压为，额定功率为，线圈的电阻为，自耦变压器的副线圈匝数匝，重力加速度取，则此时（ ）
A．电流表的示数为 B．变压器原线圈的匝数为10匝
C．电动机的输出功率为 D．重物向上运动的速度大小为
6．（2022·广东·高三专题练习）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
7．（2020·北京·人大附中高二期末）如图所示，在铁芯P上绕着上下两个线圈a和b，匝数分别为n1=800和n2=200，上线圈a两端与u=100sin314tV的交流电源相连，将下线圈b两端接交流电压表，考虑到漏磁，则（ ）
A．若上线圈输入正弦交变电流，下线圈可输出恒定电流
B．若上线圈输入恒定电流，穿过下线圈的磁通量为零
C．电压表读数不可能为25V
D．电压表读数可能为25V
8．（2021·全国·高一专题练习）远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、。在的原线圈两端接入一电压的交流电源，已知升压变压器的原线圈输入的总电功率为，输电线的总电阻为，不考虑其他因素的影响，则用户消耗的电功率为（ ）
A． B．
C． D．
9．（2022·全国·高三专题练习）教学用发电机能够产生正弦式交变电流，利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为、，消耗的功率为。若发电机线圈的转速变为原来的2倍，下列说法错误的是（ ）
A．消耗的功率变为
B．通过的交变电流频率不变
C．电流表A的读数变为
D．电压表V的读数变为
10．（2021·山东烟台·高二期末）如图所示是交流发电机模型示意图。在匀强磁场中，有一匝数为10的矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴以恒定角速度逆时针转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属环相连接，金属环分别与两个固定的电刷保持滑动接触，矩形线圈在转动中保持和外电路的电阻形成闭合电路。当线圈处在中性面时，穿过矩形线圈的磁通量。若线圈电阻，其他电阻不计，则下列说法中正确的是（ ）
A．电流表的示数为
B．时间内电阻R上产生的热量为
C．线圈由中性面位置开始转过30°时，电流表的示数为
D．线圈从中性面位置开始转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为
11．（2021·海南中学高三阶段练习）如图所示，理想变压器的三个线圈的匝数分别为n1、n2、n3，a、b端接入电压为U0的正弦交流电，另外两个线圈分别接有电阻R和滑动变阻器R'。当滑动变阻器的滑片缓慢向左移动时，下列说法正确的是（ ）
A．线圈n1上的电流不变
B．线圈n1上的电流不断减小
C．线圈n2的输出功率不变
D．滑动变阻器R'两端的电压不断增大
二、填空题
12．（2022·陕西·宝鸡市金台区教育体育局教研室高二期末）图甲为交流发电机示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，电阻R=4Ω，线圈电阻r=1Ω。从图示位置开始计时，输出的交变电压随时间变化的图象如图乙所示。则电动势瞬时值的表达式为______V；若只将线圈转动的角速度变为原来2倍时，电动势的最大值为______V，有效值为________V。
13．（2021·四川省绵阳南山中学高二期中）如图所示，交流发电机的矩形线圈中，，，匝数匝，线圈电阻，外电阻。线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度，则产生感应电动势的最大值为__________V，交流电压表的示数为__________V：从图示位置起，转过90°过程中，通过线圈截面的电荷量为__________C；从图示位置起，转过60°时通过电阻R的电流为__________A。
14．（2021·福建省建瓯市芝华中学高二阶段练习）电阻R1、R2与交流电源按照如图甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω。合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则通过R1的电流有效值是____，通过R2的电流最大值是____，R2两端的电压最大值是____。
三、解答题
15．（2021·全国·高二课时练习）如图所示，供电电源的电压始终是，当用户的总功率是时，该小组测得用户端实际得到的电压是，当用户的总功率为时，通过输电线的电流是多少？输电线上的电阻是多少？在内输电线上消耗的电能是多少？
16．（2022·山东·模拟预测）2021年7月20日，世界首套时速600公里高速磁浮交通系统在青岛亮相，这是当前速度最快的地面交通工具，如图甲所示。超导磁悬浮列车是通过周期性变换磁极方向而获得推进动力。其原理如下：固定在列车下端的矩形金属框随车平移，金属框与轨道平行的一边长为d。轨道区域内存在垂直于金属框平面磁场，如图乙所示磁感应强度随到MN边界的距离大小而按图丙所呈现的正弦规律变化，其最大值为。磁场以速度、列车以速度沿相同的方向匀速行驶，且，从而产生感应电流，金属线框受到的安培力即为列车行驶的驱动力。设金属框电阻为R，轨道宽为l，求：
（1）线框在运动过程中产生的感应电动势最大值；
（2）如图丙所示，时刻线框左右两边恰好和磁场I两边界重合，写出线框中感应电流随时间变化的表达式；
（3）从时刻起列车匀速行驶s距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热。
17．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，一匝数为的矩形线圈，面积，内阻不计，绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动。设线圈经过的磁场为匀强磁场，磁感应强度，线圈通过一理想变压器后，接一标有“ ”字样的灯泡，变压器原线圈的总匝数为，是原线圈的中心抽头，副线圈的匝数为。当开关拨到位置时，小灯泡恰好正常发光。
（1）求此时电路中两电表的读数；
（2）求线圈转动的角速度；
（3）若将开关拨到位置，并将一个理想二极管接到、之间，其他条件不变，则此时线圈提供的功率为多少？（假设小灯泡的电阻不随温度发生变化）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．C
3．D
4．C
5．D
6．D
7．C
8．A
9．B
10．B
11．C
12． 25
13．
14．
15．40A，，2.16×106J
16．（1）Em=2B0l(v1-v2)；（2）；（3）
17．（1），；（2）；（3）
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．（2022·全国·高二专题练习）随着科技的进步，温室气体逐渐增多，造成全球变暖，人们开始意识到节能减排的重要性。如图甲所示为某款家用式变频空调，其内部的交流变频器可以在一定范围内调节供电频率，从而改变交流电动机的转速。变频空调开始工作时，当室内温度降至设定温度后，交流电动机处于低速持续运转状态，维持室温基本不变，从而达到节能减排的效果。如图乙所示为变频空调的内部结构简图，其理想变压器的原、副线圈的匝数分别为、，电压表为理想交流电表。若因交流变频器的作用使得输出电压的频率增大为原来的2倍，下列说法正确的是（交流变频器可视为交流发电机）（ ）
A．理想变压器副线圈的输出电压变为原来的2倍
B．若没有交流变频器，则电压表的示数为
C．穿过原、副线圈的磁通量之比为
D．穿过原、副线圈的磁通量之比为
2．（2022·全国·高二专题练习）传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永久磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动永久磁铁在形软铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示。已知波形图中正、负尖峰电压分别为和，两个相邻正、负尖峰电压所对应的时间差为，发电机线圈匝数为。下列判断正确的是（ ）
A．驱动轴转动的角速度
B．线圈电压的有效值
C．穿过线圈磁通量变化率的最大值
D．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值
3．（2021·全国·高二课时练习）如图所示为一理想自耦式变压器，原线圈两端加交流电，、为理想电压表。下列说法正确的是（ ）
A．若不动，向下滑动时，、示数都变小
B．若不动，向上滑动时，灯泡消耗的功率变小
C．若不动，向上滑动时，、示数都变小
D．若不动，向下滑动时，灯泡消耗的功率变小
4．（2021·广东天河·一模）理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1。原线圈接入一电压为u=220 sin100πt （V）的交流电源，副线圈接一个R=27.5Ω的负载电阻。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中输出交流电的周期为 s
B．原线圈中电流表的读数为2 A
C．副线圈中电压表的读数为55 V
D．原线圈中的输入功率为110 W
5．（2022·江西吉安·高三期末）如图所示为理想自耦式变压器，电流表为理想电流表，副线圈输出电压加在交流电动机上，在两端加上的交流电压，调节滑片的位置，使电动机正常工作，将质量为的重物匀速提升，已知电动机的额定电压为，额定功率为，线圈的电阻为，自耦变压器的副线圈匝数匝，重力加速度取，则此时（ ）
A．电流表的示数为 B．变压器原线圈的匝数为10匝
C．电动机的输出功率为 D．重物向上运动的速度大小为
6．（2022·广东·高三专题练习）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
7．（2020·北京·人大附中高二期末）如图所示，在铁芯P上绕着上下两个线圈a和b，匝数分别为n1=800和n2=200，上线圈a两端与u=100sin314tV的交流电源相连，将下线圈b两端接交流电压表，考虑到漏磁，则（ ）
A．若上线圈输入正弦交变电流，下线圈可输出恒定电流
B．若上线圈输入恒定电流，穿过下线圈的磁通量为零
C．电压表读数不可能为25V
D．电压表读数可能为25V
8．（2021·全国·高一专题练习）远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、。在的原线圈两端接入一电压的交流电源，已知升压变压器的原线圈输入的总电功率为，输电线的总电阻为，不考虑其他因素的影响，则用户消耗的电功率为（ ）
A． B．
C． D．
9．（2022·全国·高三专题练习）教学用发电机能够产生正弦式交变电流，利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为、，消耗的功率为。若发电机线圈的转速变为原来的2倍，下列说法错误的是（ ）
A．消耗的功率变为
B．通过的交变电流频率不变
C．电流表A的读数变为
D．电压表V的读数变为
10．（2021·山东烟台·高二期末）如图所示是交流发电机模型示意图。在匀强磁场中，有一匝数为10的矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴以恒定角速度逆时针转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属环相连接，金属环分别与两个固定的电刷保持滑动接触，矩形线圈在转动中保持和外电路的电阻形成闭合电路。当线圈处在中性面时，穿过矩形线圈的磁通量。若线圈电阻，其他电阻不计，则下列说法中正确的是（ ）
A．电流表的示数为
B．时间内电阻R上产生的热量为
C．线圈由中性面位置开始转过30°时，电流表的示数为
D．线圈从中性面位置开始转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为
11．（2021·海南中学高三阶段练习）如图所示，理想变压器的三个线圈的匝数分别为n1、n2、n3，a、b端接入电压为U0的正弦交流电，另外两个线圈分别接有电阻R和滑动变阻器R'。当滑动变阻器的滑片缓慢向左移动时，下列说法正确的是（ ）
A．线圈n1上的电流不变
B．线圈n1上的电流不断减小
C．线圈n2的输出功率不变
D．滑动变阻器R'两端的电压不断增大
二、填空题
12．（2022·陕西·宝鸡市金台区教育体育局教研室高二期末）图甲为交流发电机示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，电阻R=4Ω，线圈电阻r=1Ω。从图示位置开始计时，输出的交变电压随时间变化的图象如图乙所示。则电动势瞬时值的表达式为______V；若只将线圈转动的角速度变为原来2倍时，电动势的最大值为______V，有效值为________V。
13．（2021·四川省绵阳南山中学高二期中）如图所示，交流发电机的矩形线圈中，，，匝数匝，线圈电阻，外电阻。线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度，则产生感应电动势的最大值为__________V，交流电压表的示数为__________V：从图示位置起，转过90°过程中，通过线圈截面的电荷量为__________C；从图示位置起，转过60°时通过电阻R的电流为__________A。
14．（2021·福建省建瓯市芝华中学高二阶段练习）电阻R1、R2与交流电源按照如图甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω。合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则通过R1的电流有效值是____，通过R2的电流最大值是____，R2两端的电压最大值是____。
三、解答题
15．（2021·全国·高二课时练习）如图所示，供电电源的电压始终是，当用户的总功率是时，该小组测得用户端实际得到的电压是，当用户的总功率为时，通过输电线的电流是多少？输电线上的电阻是多少？在内输电线上消耗的电能是多少？
16．（2022·山东·模拟预测）2021年7月20日，世界首套时速600公里高速磁浮交通系统在青岛亮相，这是当前速度最快的地面交通工具，如图甲所示。超导磁悬浮列车是通过周期性变换磁极方向而获得推进动力。其原理如下：固定在列车下端的矩形金属框随车平移，金属框与轨道平行的一边长为d。轨道区域内存在垂直于金属框平面磁场，如图乙所示磁感应强度随到MN边界的距离大小而按图丙所呈现的正弦规律变化，其最大值为。磁场以速度、列车以速度沿相同的方向匀速行驶，且，从而产生感应电流，金属线框受到的安培力即为列车行驶的驱动力。设金属框电阻为R，轨道宽为l，求：
（1）线框在运动过程中产生的感应电动势最大值；
（2）如图丙所示，时刻线框左右两边恰好和磁场I两边界重合，写出线框中感应电流随时间变化的表达式；
（3）从时刻起列车匀速行驶s距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热。
17．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，一匝数为的矩形线圈，面积，内阻不计，绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动。设线圈经过的磁场为匀强磁场，磁感应强度，线圈通过一理想变压器后，接一标有“ ”字样的灯泡，变压器原线圈的总匝数为，是原线圈的中心抽头，副线圈的匝数为。当开关拨到位置时，小灯泡恰好正常发光。
（1）求此时电路中两电表的读数；
（2）求线圈转动的角速度；
（3）若将开关拨到位置，并将一个理想二极管接到、之间，其他条件不变，则此时线圈提供的功率为多少？（假设小灯泡的电阻不随温度发生变化）
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参考答案：
1．A
2．C
3．D
4．C
5．D
6．D
7．C
8．A
9．B
10．B
11．C
12． 25
13．
14．
15．40A，，2.16×106J
16．（1）Em=2B0l(v1-v2)；（2）；（3）
17．（1），；（2）；（3）
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