第三章《交变电流》 单元检测（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第三章《交变电流》 单元检测（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 386.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-25 19:24:24 | ||
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文档简介
人教2019物理 选修二 第三章《交变电流》 单元检测
一．选择题（共12小题）
1．一矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动，产生交变电流的电动势为220sin（100πt）V，对于这个交变电流的说法正确的是（ ）
A．此交变电流的频率为100Hz
B．t＝0时，线圈平面与中性面重合，此时磁通量最大
C．耐压为230V的电容器能够在该交变电路中使用
D．此交变电流电动势的有效值为
2．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，正负半轴都是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的有效值为（ ）
A．A B．2A C．A D．3A
3．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．t＝0.01s时穿过线框的磁通量最小
B．该交变电动势的瞬时值表达式为e＝22cos（100t）V
C．电动势瞬时值为22V时，线圈平面与磁感线的夹角为45°
D．从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为22V
4．如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中无电流
B．电流方向将发生改变
C．线圈中的电流最大
D．穿过线圈磁通量的变化率为0
5．如图所示，一矩形闭合金属线框绕垂直匀强磁场的轴OO'以角速度ω＝100πrad/s匀速转动．已知匀强磁场的磁感应强度，线框匝数N＝100匝，面积S＝0.1m2，电阻为R＝6Ω．从图示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法中正确的是（ ）
A．在图示位置时线框中的感应电流为0
B．线框中的感应电流的方向在1s内改变50次
C．线框匀速转动产生的电动势瞬时值表达式为e＝20cos100πt（V）
D．线框在一分钟内产生的焦耳热是4000J
6．如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是（ ）
A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电
D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电
7．如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压为220V的正弦交流电源上，副线圈通过电流表与一阻值为40Ω的电阻连接，已知理想电流表的示数为1.1A，则下列说法正确的是（ ）
A．变压器的输入功率为24.2W
B．电阻两端电压的最大值为44V
C．变压器原、副线圈的匝数比为1：5
D．通过原线圈电流的有效值为0.22A
8．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
9．某发电厂向工厂供电，输送的功率为P，输送的电压为U，输电线路的总电阻为r。若用原、副线圈的匝数之比为1：10的理想升压变压器输电，则工厂得到的功率为（ ）
A． B．
C．P﹣ D．P﹣
10．某输电线路简化如图，交流发电机的线圈电阻忽略不计，输出电压u＝Umsinωt，输电线的等效总电阻为r＝5Ω，纯电阻用电器R1和R2的额定电压均为220V、阻值均为10Ω，其余电阻不计。两理想变压器T1、T2的原副线圈匝数分别为n1＝350匝、n2＝n3＝3500匝，n4可调。S断开，调节n4＝350匝时，用电器R1正常工作，此时输电线上损耗的功率为P1；闭合S，调节变压器T2的副线圈，当其匝数为N时，用电器R1又能正常工作，此时变压器T2原线圈的电压为U3、输电线上损耗的功率为P2。则（ ）
A．Um＝220 V B．U3＝2200V C．N＜350匝 D．P2＞4P1
11．2012年，四川超特高压输电量首破千亿千瓦时。如图所示是远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。下列说法正确的是（ ）
A．若用户用电功率增加，升压变压器的输出电压将增大
B．若用户用电功率增加，降压变压器的输入电压将增大
C．若输电功率一定，采用特高压输电会降低输电的效率
D．若输电功率一定，采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率
12．如图所示为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，输电线电阻可等效为电阻r，灯L1、L2相同且阻值不变。现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光。则下列说法正确的是（ ）
A．仅闭合开关S，灯L1会变亮
B．仅闭合开关S，r消耗的功率会变大
C．仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小
D．仅将滑片P上移，电流表示数会变大
二．多选题（共6小题）
（多选）13．在匀强磁场中，有一个200匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁场垂直的固定轴匀速转动，已知穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，线圈总电阻为2Ω，则（ ）
A．t＝0时，线圈中的感应电流最大
B．t＝1s时，线圈中的电流方向发生变化
C．t＝1.5s时，线圈平面垂直中性面
D．一个周期内，线圈产生的焦耳热量为32π2J
（多选）14．如图甲所示，标有“220V、40W”的灯泡和标有“20μF、300V”的电容器并联到交流电源上。交流电源由一个100匝的闭合矩形金属线圈构成，线圈绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，线圈处在匀强磁场中，穿过该线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。线圈内阻忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．t＝0.5s时刻，V的示数为零
B．t＝0.5s时刻，线圈中的电流改变方向
C．灯泡恰好正常发光
D．电容器不可能被击穿
（多选）15．小明同学用手摇发电机接变压器给规格为“220V，60W”的灯泡L供电，当他匀速转动发电机的手柄时，灯泡正常发光。其原理简化图如下，已知匀强磁场的磁感应强度大小为线圈面积为1m2，共50匝，不计内阻。变压器可视为理想变压器，其原副线圈匝数比为5：44，电压表为理想交流电表，其余电阻均不计。下列说法正确的是（ ）
A．理想电压表的示数为25V
B．手柄的角速度为5rad/s
C．从图示位置开始计时，发电机产生的电动势瞬时值表达式为e＝25sin10t（V）
D．图示位置穿过线圈的磁通量为0，发电机产生的电动势瞬时值最大
（多选）16．如图所示是理想变压器的示意图，副线圈有一抽头M，原线圈接交流电。第一次把灯泡A（12V、12W）接在PN之间，灯泡A恰好正常发光；第二次把灯泡B（6V、12W）接在PM之间，灯泡B恰好正常发光。对于这两次接法，下列判断正确的是（ ）
A．副线圈PN和PM两部分的匝数之比是2：1
B．副线圈分别接A、B灯泡时，通过原线圈的电流之比是1：1
C．副线圈分别接A、B灯泡时，原线圈的输入功率之比是2：1
D．副线圈分别接A、B灯泡时，穿过原线圈磁通量变化率的最大值之比为1：2
（多选）17．如图所示为某小型电站输电示意图，发电厂发出U1＝311sin100πt（V）的交流电通过升压变压器进行高压输电，接近用户时再通过降压变压器给用户供电。图中高压输电线部分总电阻为r，负载端的电压表是理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A．若开关S1、S2都断开，则电压表示数为零
B．负载端所接收到交流电的频率为25Hz
C．用户增多时，高压输电线上损失的功率会变大
D．可通过增加升压变压器副线圈的匝数来提高输电效率
（多选）18．如图所示，某小型水电站通过升压变压器T1、高压输电线路和降压变压器T2将产生的电能输送给用户，水电站输出电压为400V，高压输电线总电阻为10Ω，用户端总功率为19kW，用户端电压为220V，变压器T1、T2为理想变压器，T1的匝数比n1：n2＝1：5。下列说法正确的是（ ）
A．T1的输出电压为2000V
B．T2的匝数比n3：n4＝95：11
C．高压输电线上的电流为5A
D．高压输电线上损失的电功率为1000W
三．实验题（共2小题）
19．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
（1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为 rad/s。
（2）屏上出现的电压波形不是正弦波，其原因可能是 。（写出一条即可）
（3）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图象，此电流的瞬时值表达式为 ，电流的有效值为 。
20．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）变压器铁芯的结构和材料是 ；（填字母代号）
A．整块硅钢铁芯
B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成
D．绝缘的硅钢片叠成
（2）为了人身安全，实验中交流电源的电压不要超过 ；（填字母代号）
A．2V
B．12V
C．50V
D．72V
（3）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 ；（填字母代号）
A．控制变量法
B．等效替代法
C．类比法
（4）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为 。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热
B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁
D．原线圈输入电压发生变化
四．计算题（共3小题）
21．如图是交流发电机的示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，磁感应强度为B。矩形线圈abcd的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕垂直于磁场的固定对称轴OO′匀速转动，角速度为ω。线圈在转动时可以通过滑环K、L和电刷E、F保持与外电路电阻R的连接。（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）求：
（1）线圈中电动势的最大值Em；
（2）此发电机在上述工作状态下的输出功率P；
（3）线圈匀速转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热Q。
22．如图甲所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈匝数之比n1：n2＝10：1，接线柱a、b接上一个正弦交流电源，电压随时间变化规律如图乙所示，输出端接有额定电压均为12V的灯泡和风扇电动机，灯泡额定功率为3W，电动机线圈电阻r＝3Ω，电阻R＝8Ω，接通电源后，灯泡正常发光，风扇正常工作，求：
（1）副线圈电流的频率；
（2）副线圈两端的电压；
（3）电动机输出的机械功率。
23．某个小型水电站发电机的输出功率为P1＝100kW，发电机的输出电压为U1＝250V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的双线总电阻为R＝10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V，要求在输电线上损失的功率控制在4kW，请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
人教2019物理 选修二 第三章《交变电流》 单元检测
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
1．B。
2．C。
3．C。
4．C。
5．C。
6．A。
7．D。
8．A。
9．C。
10．D。
11．D。
12．B。
二．多选题（共6小题）
13．AD。
14．BD。
15．AD。
16．AB。
17．CD。
18．ABD。
三．实验题（共2小题）
19．故答案为：（1）π；（2）转子不是在均匀磁场中转动；或手转动发电机的转速不均匀；（3）i＝0.2sin5πt（A）；0.14A
20．故答案为：（1）D（2）B（3）A（4）D
四．计算题（共3小题）
21．答：（1）线圈中电动势的最大值Em为nBSω；
（2）此发电机在上述工作状态下的输出功率P为；
（3）线圈匀速转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热Q为。
22．答：（1）副线圈电流的频率为50Hz；
（2）副线圈两端的电压为22V；
（3）电动机输出的机械功率为9W。
23．答：（1）升压变压器输入的电流为400A，输电线上通过的电流是20A；
（2）输电线损失的电压为200V，升压变压器输出的电压是多少5000V；
（3）升压变压器的匝数比等于1：20，降压变压器的匝数比等于240：11。第2页（共12页）
一．选择题（共12小题）
1．一矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动，产生交变电流的电动势为220sin（100πt）V，对于这个交变电流的说法正确的是（ ）
A．此交变电流的频率为100Hz
B．t＝0时，线圈平面与中性面重合，此时磁通量最大
C．耐压为230V的电容器能够在该交变电路中使用
D．此交变电流电动势的有效值为
2．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，正负半轴都是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的有效值为（ ）
A．A B．2A C．A D．3A
3．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．t＝0.01s时穿过线框的磁通量最小
B．该交变电动势的瞬时值表达式为e＝22cos（100t）V
C．电动势瞬时值为22V时，线圈平面与磁感线的夹角为45°
D．从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为22V
4．如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中无电流
B．电流方向将发生改变
C．线圈中的电流最大
D．穿过线圈磁通量的变化率为0
5．如图所示，一矩形闭合金属线框绕垂直匀强磁场的轴OO'以角速度ω＝100πrad/s匀速转动．已知匀强磁场的磁感应强度，线框匝数N＝100匝，面积S＝0.1m2，电阻为R＝6Ω．从图示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法中正确的是（ ）
A．在图示位置时线框中的感应电流为0
B．线框中的感应电流的方向在1s内改变50次
C．线框匀速转动产生的电动势瞬时值表达式为e＝20cos100πt（V）
D．线框在一分钟内产生的焦耳热是4000J
6．如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是（ ）
A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电
D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电
7．如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压为220V的正弦交流电源上，副线圈通过电流表与一阻值为40Ω的电阻连接，已知理想电流表的示数为1.1A，则下列说法正确的是（ ）
A．变压器的输入功率为24.2W
B．电阻两端电压的最大值为44V
C．变压器原、副线圈的匝数比为1：5
D．通过原线圈电流的有效值为0.22A
8．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
9．某发电厂向工厂供电，输送的功率为P，输送的电压为U，输电线路的总电阻为r。若用原、副线圈的匝数之比为1：10的理想升压变压器输电，则工厂得到的功率为（ ）
A． B．
C．P﹣ D．P﹣
10．某输电线路简化如图，交流发电机的线圈电阻忽略不计，输出电压u＝Umsinωt，输电线的等效总电阻为r＝5Ω，纯电阻用电器R1和R2的额定电压均为220V、阻值均为10Ω，其余电阻不计。两理想变压器T1、T2的原副线圈匝数分别为n1＝350匝、n2＝n3＝3500匝，n4可调。S断开，调节n4＝350匝时，用电器R1正常工作，此时输电线上损耗的功率为P1；闭合S，调节变压器T2的副线圈，当其匝数为N时，用电器R1又能正常工作，此时变压器T2原线圈的电压为U3、输电线上损耗的功率为P2。则（ ）
A．Um＝220 V B．U3＝2200V C．N＜350匝 D．P2＞4P1
11．2012年，四川超特高压输电量首破千亿千瓦时。如图所示是远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。下列说法正确的是（ ）
A．若用户用电功率增加，升压变压器的输出电压将增大
B．若用户用电功率增加，降压变压器的输入电压将增大
C．若输电功率一定，采用特高压输电会降低输电的效率
D．若输电功率一定，采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率
12．如图所示为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，输电线电阻可等效为电阻r，灯L1、L2相同且阻值不变。现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光。则下列说法正确的是（ ）
A．仅闭合开关S，灯L1会变亮
B．仅闭合开关S，r消耗的功率会变大
C．仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小
D．仅将滑片P上移，电流表示数会变大
二．多选题（共6小题）
（多选）13．在匀强磁场中，有一个200匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁场垂直的固定轴匀速转动，已知穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，线圈总电阻为2Ω，则（ ）
A．t＝0时，线圈中的感应电流最大
B．t＝1s时，线圈中的电流方向发生变化
C．t＝1.5s时，线圈平面垂直中性面
D．一个周期内，线圈产生的焦耳热量为32π2J
（多选）14．如图甲所示，标有“220V、40W”的灯泡和标有“20μF、300V”的电容器并联到交流电源上。交流电源由一个100匝的闭合矩形金属线圈构成，线圈绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，线圈处在匀强磁场中，穿过该线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。线圈内阻忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．t＝0.5s时刻，V的示数为零
B．t＝0.5s时刻，线圈中的电流改变方向
C．灯泡恰好正常发光
D．电容器不可能被击穿
（多选）15．小明同学用手摇发电机接变压器给规格为“220V，60W”的灯泡L供电，当他匀速转动发电机的手柄时，灯泡正常发光。其原理简化图如下，已知匀强磁场的磁感应强度大小为线圈面积为1m2，共50匝，不计内阻。变压器可视为理想变压器，其原副线圈匝数比为5：44，电压表为理想交流电表，其余电阻均不计。下列说法正确的是（ ）
A．理想电压表的示数为25V
B．手柄的角速度为5rad/s
C．从图示位置开始计时，发电机产生的电动势瞬时值表达式为e＝25sin10t（V）
D．图示位置穿过线圈的磁通量为0，发电机产生的电动势瞬时值最大
（多选）16．如图所示是理想变压器的示意图，副线圈有一抽头M，原线圈接交流电。第一次把灯泡A（12V、12W）接在PN之间，灯泡A恰好正常发光；第二次把灯泡B（6V、12W）接在PM之间，灯泡B恰好正常发光。对于这两次接法，下列判断正确的是（ ）
A．副线圈PN和PM两部分的匝数之比是2：1
B．副线圈分别接A、B灯泡时，通过原线圈的电流之比是1：1
C．副线圈分别接A、B灯泡时，原线圈的输入功率之比是2：1
D．副线圈分别接A、B灯泡时，穿过原线圈磁通量变化率的最大值之比为1：2
（多选）17．如图所示为某小型电站输电示意图，发电厂发出U1＝311sin100πt（V）的交流电通过升压变压器进行高压输电，接近用户时再通过降压变压器给用户供电。图中高压输电线部分总电阻为r，负载端的电压表是理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A．若开关S1、S2都断开，则电压表示数为零
B．负载端所接收到交流电的频率为25Hz
C．用户增多时，高压输电线上损失的功率会变大
D．可通过增加升压变压器副线圈的匝数来提高输电效率
（多选）18．如图所示，某小型水电站通过升压变压器T1、高压输电线路和降压变压器T2将产生的电能输送给用户，水电站输出电压为400V，高压输电线总电阻为10Ω，用户端总功率为19kW，用户端电压为220V，变压器T1、T2为理想变压器，T1的匝数比n1：n2＝1：5。下列说法正确的是（ ）
A．T1的输出电压为2000V
B．T2的匝数比n3：n4＝95：11
C．高压输电线上的电流为5A
D．高压输电线上损失的电功率为1000W
三．实验题（共2小题）
19．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
（1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为 rad/s。
（2）屏上出现的电压波形不是正弦波，其原因可能是 。（写出一条即可）
（3）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图象，此电流的瞬时值表达式为 ，电流的有效值为 。
20．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）变压器铁芯的结构和材料是 ；（填字母代号）
A．整块硅钢铁芯
B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成
D．绝缘的硅钢片叠成
（2）为了人身安全，实验中交流电源的电压不要超过 ；（填字母代号）
A．2V
B．12V
C．50V
D．72V
（3）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 ；（填字母代号）
A．控制变量法
B．等效替代法
C．类比法
（4）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为 。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热
B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁
D．原线圈输入电压发生变化
四．计算题（共3小题）
21．如图是交流发电机的示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，磁感应强度为B。矩形线圈abcd的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕垂直于磁场的固定对称轴OO′匀速转动，角速度为ω。线圈在转动时可以通过滑环K、L和电刷E、F保持与外电路电阻R的连接。（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）求：
（1）线圈中电动势的最大值Em；
（2）此发电机在上述工作状态下的输出功率P；
（3）线圈匀速转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热Q。
22．如图甲所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈匝数之比n1：n2＝10：1，接线柱a、b接上一个正弦交流电源，电压随时间变化规律如图乙所示，输出端接有额定电压均为12V的灯泡和风扇电动机，灯泡额定功率为3W，电动机线圈电阻r＝3Ω，电阻R＝8Ω，接通电源后，灯泡正常发光，风扇正常工作，求：
（1）副线圈电流的频率；
（2）副线圈两端的电压；
（3）电动机输出的机械功率。
23．某个小型水电站发电机的输出功率为P1＝100kW，发电机的输出电压为U1＝250V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的双线总电阻为R＝10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V，要求在输电线上损失的功率控制在4kW，请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
人教2019物理 选修二 第三章《交变电流》 单元检测
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
1．B。
2．C。
3．C。
4．C。
5．C。
6．A。
7．D。
8．A。
9．C。
10．D。
11．D。
12．B。
二．多选题（共6小题）
13．AD。
14．BD。
15．AD。
16．AB。
17．CD。
18．ABD。
三．实验题（共2小题）
19．故答案为：（1）π；（2）转子不是在均匀磁场中转动；或手转动发电机的转速不均匀；（3）i＝0.2sin5πt（A）；0.14A
20．故答案为：（1）D（2）B（3）A（4）D
四．计算题（共3小题）
21．答：（1）线圈中电动势的最大值Em为nBSω；
（2）此发电机在上述工作状态下的输出功率P为；
（3）线圈匀速转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热Q为。
22．答：（1）副线圈电流的频率为50Hz；
（2）副线圈两端的电压为22V；
（3）电动机输出的机械功率为9W。
23．答：（1）升压变压器输入的电流为400A，输电线上通过的电流是20A；
（2）输电线损失的电压为200V，升压变压器输出的电压是多少5000V；
（3）升压变压器的匝数比等于1：20，降压变压器的匝数比等于240：11。第2页（共12页）