第三章 交变电流的产生与输送 测试题（word版含答案）

第3章《交变电流的产生与输送》测试题-2021-2022学年
高二下学期沪教版（2019）物理选择性必修第二册
一、单选题（共11题）
1．一个交流电源的输出端电压的瞬时值表达式为u = 311sin50πt(V)，将一个不计内阻的交流电流表与一个阻值为220Ω的电阻串联后接在该电源上，则（ ）
A．交流电流表的示数为1.55A
B．交流电流表的示数为1A
C．该交流电的频率为50Hz
D．该交流电的周期为0.02s
2．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，V、R和L分别是理想电压表、定值电阻和电感线圈，D1、D2均为灯泡。已知原线圈两端电压u按图乙所示正弦规律变化，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数为62.2V
B．电压u的表达式为u=311sin50πt（V）
C．仅增大电压u的频率，电压表示数增大
D．仅增大电压u的频率，D1亮度不变，D2变暗
3．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场垂直，ab边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连，电阻R接在K、L之间。现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动，下列说法中正确的是（　　）
A．线圈每转过一圈，线圈所受安培力做功为零
B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小
C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且Em=NBSω
D．线圈平面与磁场平行时，穿过线圈平面的磁通量最大
4．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，交流电流表、交流电压表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的读数为
B．电流表的读数为2A
C．副线圈的输出功率为220W
D．副线圈输出的交变电流的频率为100Hz
5．下列说法正确的是(　　)
A．“交流电的有效值”使用了平均思想法
B．探究导体的电阻与导体的材料、长度、粗细的关系时，使用了控制变量法
C．电场强度是用比值法定义的，电场强度与电场力成正比，与试探电荷的电荷量成反比
D．“如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度沿着等势面方向就有一个分量，在等势面上移动电荷时电场力就要做功”，这里用到了归纳法
6．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W，原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（　　）
A．U=110V
B．I=0.2A
C．原副线圈电流之比为1∶2
D．原线圈输入功率为22W
7．现在市场上的调光台灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图，这是一个经过元件调节后加在电灯上的电压，在正弦交流电的每半个周期中都会截去前面的四分之一、现在加在电灯上的电压是（　　）
A．-Um B． C． D．
8．随着科技的发展，无线充电技术已经越来越多的用于智能设备上，无线充电技术可以摆脱有线充电的束缚，让充电也可以轻轻一放就可以完成。无线充电技术与变压器相类似，若将无线充电装置视为理想变压器，如图所示为简化后的工作电路，匝数为的送电线圈为原线圈，匝数为的受电线圈为副线圈，，在送电线圈上接入一个工作指示灯，在受电线圈上接入一个阻值为的保护电阻。当ab间接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生感应电流对手机电池进行充电，充电时，手机电池两端的电压为5V，流过手机电池的电流为2A。则下列说法中正确的是（　　）
A．工作指示灯的电阻为400Ω
B．充电时，送电线圈的输入功率为10W
C．充电时，送电线圈中的电流为40A
D．受电线圈cd两端的输出电压为11V
9．在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为20Ω，电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，在变压器原线圈两端输入如图乙所示的电压，电压表的示数为62.2V，下列说法正确的是（　　）
A．该变压器原线圈两端电压为110V B．该变压器原、副线圈的匝数之比为5：2
C．电流表的示数为1.42A D．若减小电阻R的阻值，变压器的输入功率将减小
10．如图所示为远距离输电示意图，其中升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器。降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为5:2，输电线路的总电阻r=25Ω，其余导线电阻不计，L1、L2是电阻恒为44Ω、额定电压为220V的两个相同的灯泡。升压变压器T1的原线圈两端所加电压μ=100（V），当开关S1闭合S2断开时，灯泡L1正常发光，则（　　）
A．灯泡的额定功率为1000W
B．输电线路损失的电功率为100W
C．升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为2：5
D．若开关S1和S2都闭合时，则灯L1和L2均正常发光
11．为了减小电能输送过程中的损耗，高压送电是当前最有效的方式。将200V、100kW的交流电按照如图所示电路输送给用户，线路上总电阻R=4Ω，降压变压器原副线圈的匝数比为195：11，用户获得电压为220V，升压变压器原副线圈的匝数比为（　　）
A．1：25 B．1：20 C．1：10 D．1：5
二、填空题（共9题）
12．如图所示，电压互感器、电流互感器可看成理想变压器，已知电压互感器原、副线圈匝数比是1000∶1，电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200，电压表读数是200V，电流表读数是1.5A，a、b为两只交流电表。则a为________，b为_______，交流电路输送电能的功率是________W。
13．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，在原、副线圈电路中分别接有阻值相同的电阻、。交变电源电压为U，则电阻、两端的电压之为___________，电阻、上消耗的电功率之比为___________。
14．如图所示，一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO'在匀强磁场中转动，转速为n=120转/分，若已知边长l=20 cm，匝数N=20，磁感应强度B=0.2 T，线圈电阻为r=2Ω，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连。M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R=8Ω相连。在线圈转动过程中，则从图示位置开始计时的电动势的最大值Em=___________；从图所示位置转过90°过程中的平均电流=___________；电阻R的热功率P=___________。（保留2位有效数字）
15．如图所示。L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器，通过观测接在甲、乙中的电表读数，可以间接得到输电线两端电压和通过输电线的电流。若已知图中，，V表示数为220V，A表示数为10A，则甲是__________，输电线两端电压是________；乙是______，输电线两端电流是__________。
16．风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量，目前处于世界领先地位，图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示如图乙所示，该交变电流的线圈两端电压瞬时值表达式为______V，线圈两端电压的有效值为______V。
17．如图所示，交流发电机线圈的面积为0.05 m2，共100匝，在磁感应强度为T的匀强磁场中，以10π rad/s的角速度匀速转动，电阻R1和R2的阻值均为50Ω，线圈的内阻忽略不计，若从图示位置开始计时，则线圈中的电动势的表达式为_______V，电流表的示数为_______A。
三、解答题
18．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动，角速度ω=2πrad/s，外电路电阻R=4Ω，求：
（1）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；
（2）线圈转过60°角的过程中，通过R的电荷量。
19．如图所示，正方形线圈绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，转速为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行。闭合回路中线圈的电阻，外电阻。求：
（1）从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式和交流电压表的示数；
（2）从图示位置转过过程中外力对发电机所做的功；
（3）从图示位置转过过程中的通过线圈截面的电荷量。
20．某水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250V．通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V．要求在输电线上损失的功率控制为5 KW．请你设计两个变压器的匝数比．为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流是多少 输电线上通过的电流是多少
（2）输电线上损失的电压是多少 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
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．D
3．C
4．C
5．B
6．D
7．D
8．A
9．B
10．B
11．B
12． 电压表 电流表 6×107
13．
14． 2.0V 0.13A 0.16W
15． 电压互感器 2.2×104V 电流互感器 100A
16．
17． 1.4
18．(1) ；(2)
19．（1）i=25cos（100t）A； ；（2） ；（3）0.25C
20．（1）25A
（2）
（3）；
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