第三章交变电流 单元检测（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修二 第三章 交变电流
一、单选题
1．如图为一交流电的电流随时间变化的图象，则电流的有效值是（　　）
A． B．2A C． D．
2．理想变压器连接灯泡和滑动变阻器的电路如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，三个相同灯泡L1、L2和L3接入电路中发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡L1变亮，L2变暗 B．灯泡L1、L2都变亮
C．灯泡L2、L3都变亮 D．电源输出功率减小
3．下列关于交变电流的说法中，正确的是（　　）
A．所有交流电压的有效值都满足的关系
B．照明电压220V、动力电压380V均指的都是最大值
C．交流电压表和电流表测量的是交流电的有效值
D．在一个周期内交变电流的方向只改变一次
4．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2＝5：1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，阻值均为10Ω，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是（　　）
A．输入电压u的表达式
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率为0.8W
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.4W
5．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值为220V的正弦式交流电源，原、副线圈的匝数比为，，理想电流表的示数为1.0A，则下列判断正确的是（　　）
A．电阻的阻值为
B．电阻和两端电压相同
C．电源的输出功率为220W
D．电阻消耗的电功率是电阻消耗电功率的2倍
6．如图所示，磁感应强度为B的磁场均匀分布，一单匝线框abcd面积为S，在cd边上接有一电容器，现把线框以cd为轴，从上往下看沿顺时针方向以角速度ω旋转180°到虚线位置，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电容器两极板间电压随时间变化关系为U=BSωsinωt
B．电容器上极板先带正电，后带负电
C．电流方向始终是由a流向c
D．若把线框匀速平移到虚线处，过程中电容器不带电
7．N匝圆形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，从中性面开始转过180°过程中，感应电动势的有效值和平均值之比为（　　）
A． B． C． D．
8．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．
9．如图所示，方波电压最大值为，正弦波电压最大值为，方波和正弦波的周期相等。同一电阻分别接到方波、正弦交流电源上时，一个周期所产生的热量后者是前者的，则的值为（　　）
A． B． C． D．
10．手机无线充电是比较新颖的充电方式．如图所示电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量．当充电基座上的送电线圈（原线圈）两端接上正弦式交变电压后，就会在邻近的受电线圈（副线圈）中产生感应电动势，最终实现为手机电池充电．则受电线圈（副线圈）中产生的感应电动势（　　）
A．恒定不变 B．周期性变化
C．大小不变、极性不断变化 D．极性不变、大小不断变化
11．理想变压器的原线圈接家庭用交流电，副线圈接一个理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大）和一额定电压为的灯泡。灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　）
A．原线圈和副线圈的匝数比为
B．原线圈和副线圈的匝数比为
C．副线圈两端电压的最大值为
D．副线圈两端电压的最大值为
12．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是（　　）
A．线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次
B．线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变
C．线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
D．线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
13．某种型号手机充电器中的变压器可认为是理想变压器，它的原、副线圈匝数比为50:1，若在原线圈上加有交流电压，则在副线圈上可获得电压（　　）
A． B． C． D．
14．如图所示，电阻为r、匝数为N、面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动，变阻器接入电路中的阻值为R。时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（　　）
A．时，线圈中的感应电动势
B．电压表的示数为
C．滑片P向下滑动时，电流表的读数变大
D．线圈匀速转动的角速度变大时，电流表的读数变大
15．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为（　　）
A． B． C．2P D．4P
二、填空题
16．输电线的总电阻为R，输送电功率为P。现用电压U来输电，输电线上的电流为________，输电线上损失的功率为________。如果用2U电压来输电，则输电线上的电流为________，输电线上损失的功率为________。两次损失的功率之比为________。
17．当原线圈电压、原线圈匝数不变时，副线圈电压与副线圈匝数成______比。当原线圈电压、副线圈匝数不变时，副线圈电压与原线圈匝数成______比。
18．如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。则线圈转动的角速度为__________rad/s，在0.02s时刻电流表的读数为__________A。
三、解答题
19．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？
20．一微型日光灯电路如图所示。灯管相当一个电阻R，镇流器是一个电感线圈L，二者串联。电路属于交流电路，其中的电流、电压都是按正弦或余弦规律变化的。若灯管两端电压和镇流器两端电压分别为，，试求总电压U的表达式。
21．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V，副线圈两端电压U2=220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2 V，求：
（1）原线圈n1等于多少匝？
（2）当开关S断开时，电流表A2的示数I2=5 A．则电流表A1的示数I1为多少？
（3）在（2）中情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？
22．如图所示,理想变压器的原线圈通过熔断器接在输出电压为100 V的交流电源上,副线圈接有n只标有“20 V,4 W”的相同灯泡,且灯泡均正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A,熔断器电阻忽略不计,求：
（1）变压器原、副线圈的匝数比；
（2）n=5时通过熔断器的电流大小；
（3）电路允许接入的灯泡的个数。
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
由图可知，交流电的周期为0.04s，设有效值为，根据电流的热效应有
解得
故ABD错误C正确。
故选C。
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．设M、N两端稳压交流电源的电压有效值为U，原线圈两端的电压为U1，电流为I1，副线圈两端的电压为U2，电流为I2，原副线圈的匝数比
灯泡的电阻都为R，根据欧姆定律，可得副线圈两端的电压为
根据
得原线圈两端的电压为
根据，解得
根据欧姆定律，可得L1两端的电压
则稳压交流电源的电压为
当滑动变阻器的滑片P向上移动时，其电阻减小，则R并电阻减小，所以总电阻减小，而稳压交流电源的电压U不变，所以电流I2变大，则L2变亮；原线圈的电流
也增大，所以L1变亮，其两端的电压变大，所以原线圈两端的电压减小，则副线圈两端的电压减小，而L2的电压变大，所以L3与滑动变阻器并联部分的电压减小，所以L3变暗，故B正确，AC错误；
D．因为原线圈的电流增大，稳压交流电源的电压不变，根据P＝UI1，可知电源输出功率增大，故D错误。
故选B。
3．C
【解析】
【详解】
A．只有正余弦交流电压的有效值满足的关系，故A错误；
BC．照明电压220V、动力电压380V、交流电压表和电流表测量的均指的都是有效值，故C正确，B错误；
D．在一个周期内交变电流的方向改变两次，故D错误。
故选C。
4．C
【解析】
【详解】
A. 由图乙可知周期为
则有
所以输入电压的表达式应为
A错误；
B. 将S1接1、S2闭合时， L2正常发光，L2的电压为副线圈的输出电压 ，当只断开S2时，L1接入电路，与L2串联，L1、L2的电压都只为副线圈的输出电压的一半，故 L1、L2均不能正常发光，B错误；
C. 只断开S2后，负载电阻变为原来的2倍，副线圈输出电压不变，由图乙可知原线圈的输入电压有效值为
副线圈输出电压
由输入功率等于输出功率
C正确；
D. 若S1换接到2后，电阻两端电压有效值为
消耗的电功率为
D错误。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．设电流表的读数为I，通过原线圈的电流为，由变压比公式可得
由电流关系可得
将两式联立并代入数据求解可得
A错误；
B．由以上分析可得流过电阻的电流大小为
电阻两端的电压为
电阻两端的电压为
B错误；
C．电源的输出功率为
C正确；
D．电阻消耗的电功率为
电阻消耗的电功率为
故
D错误。
故选C。
6．A
【解析】
【详解】
A．由于是从中性面开始计时，ab边产生的感应电动势瞬时值表达式为e=BSωsinωt，故电容器两极板间电压随时间变化关系为U=BSωsinωt，故A正确；
B．线框从实线位置转过90°过程中电容器充电，线框从旋转90°的位置转到虚线位置过程中电容器放电，上极板始终带正电，故B错误；
C．线框从实线位置转过90°过程中电容器充电，电流方向是由a流向c；线框从旋转90°的位置转到虚线位置过程中电容器放电，电流方向是由c流向a，故C错误；
D．移动过程中，ab边切割磁感线产生感应电动势，而cd边切割磁感线的有效长度小于ab边，故ab边产生的感应电动势大，从而对电容器充电，故D错误。
故选A。
7．C
【解析】
【详解】
线圈从中性面转动180°过程中，感应电动势的平均值为：
感应电动势的最大值
Em=NBSω
感应电动势的有效值
感应电动势的有效值和平均值之比
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内所产生的热量，利用有效值的定义得
解得
U=
ABC错误，D正确。
故选D。
9．B
【解析】
【详解】
根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关，故方波一个周期产生的热量
正弦交流电的电压有效值等于峰值的，则一个周期产生的热量
得
故B正确，ACD错误。
故选B。
10．B
【解析】
【详解】
由于送电线圈中通入正弦式交变电流，根据电磁感应原理可知，因送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，所以受电线圈中感应电流仍是同频率的正弦交流电，即受电线圈（副线圈）中的感应电动势周期性变化。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
CD.原线圈接家庭用交流电，副线圈两端电压因二极管的作用由一半时间电压为0，则有
解得
故C正确，D错误；
AB.副线圈两端电压的有效值
解得
则原副线圈匝数之比为
AB错误。
故选C。
12．C
【解析】
【详解】
感应电动势的方向即感应电流的方向。当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次，线圈转动一周，线圈平面两次经过中性面，感应电流和感应电动势方向都要改变两次。
故选C 。
13．A
【解析】
【详解】
根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数关系得
解得
A正确，BCD错误。
故选A。
14．D
【解析】
【详解】
A．由图知，时，线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以感应电动势为零，故A错误；
B．线圈感应电动势的最大值为
有效值为
电流表的示数等于电路中电流的有效值，为
电压表的示数等于R两端电压的有效值，为
故B错误；
C．滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值R增大，根据
所以，电流表的读数变小，故C错误；
D．根据
线圈匀速转动的角速度变大时，电流表的读数变大，故D正确。
故选D。
15．A
【解析】
【详解】
输送功率与输送电压及输送电流的关系为
P=UI
线路上损耗的功率为
ΔP=I2R=
可知损耗的功率与电压的平方成反比,即
ΔP1∶ΔP2=4∶1
所以输电线上损耗的功率为，A正确。
故选A。
16． 4∶1
【解析】
【详解】
略
17． 正比 反比
【解析】
【详解】
略
18． 10
【解析】
【详解】
[1]由图乙可知交流电的周期为
则线圈转动的角速度为
[2] 由图乙可知交流电的最大值为
由于电流表的示数为有效值，故示数为
19．(1)400A，20A；(2)200V，5000V；(3)，
【解析】
【分析】
【详解】
(1) 升压变压器输入的电流为
由解得输电线上通过的电流是
(2) 输电线损失的电压为
由可得升压变压器输出的电压是
(3)升压变压器的匝数比为
降压变压器输入电压为
降压变压器的匝数比为
20．
【解析】
【详解】
依题意，由于电阻R与电感线圈L，二者串联，根据串联电路电压特点，则总电压为
可得
21．（1）1 650匝；（2）A；（3）A
【解析】
【详解】
（1）由变压器电压与匝数的关系可得
则n1=1 650匝。
（2）当开关S断开时，有
（3）当开关S断开时，有
Ω
当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有
Ω
副线圈中的总电流为
由
可知
22．（1）5∶1；（2）0.2 A；（3）250
【解析】
【详解】
（1）由变压比公式
U1∶U2=n1∶n2
得
n1∶n2=100 V∶20 V=5∶1
（2）由
P=UI
得
I1====0.2 A
（3）由
U1Im=nP灯
代入数值解得
n==250
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页