人教版高中物理选修二 第3章 交变电流 单元检测(word版含答案)

人教版高中物理选修二 第3章 交变电流 单元检测
一、单项选择题（共6小题）
1. 长为 、宽为 的矩形线圈，在磁感应强度为 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的 轴以恒定的角速度 旋转，设 时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是
A. ， B. ， C. ， D. ，
2. 关于自感现象，下列说法正确的是
A. 感应电流方向一定和原电流方向相反
B. 线圈中产生的自感电动势较大，其自感系数也一定较大
C. 对于同一线圈，当电流变化得越快时，线圈中的自感系数就越大
D. 对于同一线圈，当电流变化得越快时，线圈中的自感电动势就越大
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。产生的交变电流 随时间 变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是
A. 时，线框中磁通量的变化率为零
B. 时，穿过线框的磁通量最大
C. 线框旋转的角速度大小为
D. 若线框的电阻为 ，则线框的热功率为
4. 两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流，两电热器的实际电功率之比 为
A. B. C. D.
5. 如图所示，理想变压器的原线圈接入 的交变电压，副线圈对“”的用电器 供电，该用电器正常工作。由此可知
A. 原、副线圈的匝数比为 B. 交变电压的频率为
C. 原线圈中电流的有效值为 D. 变压器的输入功率为
6. 某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示。下列说法正确的是
A. 交变电流的频率为
B. 交变电流的瞬时表达式为
C. 在 时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大
D. 若发电机线圈电阻为 ，则其产生的热功率为
二、双项选择题（共1小题）
7. 在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。它们的区别在于
A. 低频扼流圈的自感系数较大
B. 高频扼流圈的自感系数较大
C. 低频扼流圈能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流
D. 高频扼流圈能有效地阻碍高频交变电流，但对低频交变电流的阻碍作用很小
三、多项选择题（共3小题）
8. 某电站向用户输送电能，若输电功率为 ，输电电压为 ，输电线电阻为 ，用户得到的电压为 ，则下列说法中正确的是
A. 输电线损失功率为 B. 输电线损失功率为
C. 用户得到的功率为 D. 用户得到的功率为
9. 如图，一理想变压器原线圈接正弦交变电源，副线圈接有三盏相同的灯（不计灯丝电阻的变化），灯上均标有 字样，此时 恰正常发光，图中两个电表均为理想电表，其中电流表显示读数为 ，下列说法正确的是
A. 原、副线圈匝数之比为
B. 变压器的输入功率为
C. 电压表的读数为
D. 若 突然断路，则 变暗， 变亮，输入功率减小
10. 如图所示，一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为 ，在副线圈两端接有“”的电灯泡。若灯泡正常发光，则下列说法中正确的是
A. 在原、副线圈中，通过每匝线圈的磁通量时时刻刻都相同
B. 通过原、副线圈的交变电流的频率相同
C. 变压器输入电压的最大值为
D. 变压器的输入功率为
四、填空题（共2小题）
11. 如图所示，变压器原线圈应该与 相连，副线圈与 相连（选填“负载”、“电源”）。如果原线圈两端的电压为 ，匝数为 匝，副线圈的匝数为 匝，则副线圈两端的电压是 。
12. 有一种测定线圈匝数的方法：把被测线圈作为变压器的原线圈，用匝数已知的线圈作为副线圈，通入交流电，测量两线圈的电压就可以求出被测线圈的匝数。某次测量时，副线圈匝数为 匝，把原线圈接到 的线路中，测得副线圈的电压为 ，则被测线圈匝数为 匝；某同学在操作该实验的过程中，误将 的直流电当成 交流电接入原线圈，则他测得副线圈的电压为 。
五、解答题（共4小题）
13. 如图所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数 匝，接入电压 的电路中。
（1）要求在两个副线圈上分别得到电压 ，，它们的匝数 、 分别为多少
（2）若在两副线圈上分别接上“，”、“，”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少
14. 如图所示，理想变压器原线圈 接到 的交流电源上，副线圈 的匝数为 匝，与一标有“，”的灯泡连接，灯泡正常发光.副线圈 的输出电压为 ，电流为 。求：
（1）副线圈 的匝数；
（2）原线圈 的匝数以及通过原线圈的电流.
15. 水平放置的两根平行金属导轨 和 ，导轨两端 、 和 、 两点分别连接电阻 和 ，组成矩形线框，如图所示， 和 相距 ，放在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为 ，一根电阻为 的导体棒 跨接在两根金属导轨上，在外力作用下以 的速度向右匀速运动，如果电阻 ，，导轨 和 的电阻不计，导体与导轨接触良好。求：
（1）导体棒 中产生的感应电流的大小和感应电流的方向。
（2） 、 两点间的电势差。
（3）电阻 和 的功率。
（4）导体棒 向右匀速滑动的过程中，外力做功的功率。
16. 如图所示，圆柱形水箱高为 ，容积 ，水箱底部接通水管 ，顶部接通水管 ，开始时箱中无水，若仅使用 管或仅使用 管慢慢地将水注入，直到箱中水满为止， 取 。试计算两种情况下外界各需做多少功 （设需注入的水开始时均与箱底等高）
答案
1. B
【解析】实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势：。当 时，，虽然磁通量 ，但是电动势有最大值 ，根据法拉第电磁感应定律 ，可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即 。综上所述，正确选项为B。
2. D
【解析】由自感现象可知，当原电流增大时，感应电动势阻碍它的增大，感应电流的方向与原电流的方向相反；当原电流减小时，感应电动势阻碍它的减小，感应电流的方向与原电流的方向相同，所以选项A是错误的；
自感系数是由线圈本身的性质决定的，与其他因素无关，因此选项BC都是错误的；
自感电动势与电流的变化率、自感系数成正比，所以选项D是正确的。
3. D
【解析】A. 时，线框中感应电动势最大，则此时磁通量的变化率最大，选项A错误；
B. 时，线框中感应电动势最大，穿过线框的磁通量为零，选项B错误；
C.线框旋转的角速度大小为 ，选项C错误；
D.若线框的电阻为 ，则线框的热功率为 ，选项D正确。
4. C
5. D
6. D
【解析】由图象可知，交流电的周期为 ，所以交流电的频率为 ，所以A错误；
根据图象可得，交变电流的瞬时表达式为 ，所以B错误；
在 时，感应电流最大，所以此时穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，穿过交流发电机线圈的磁通量为零，所以C错误；
交流电的有效值为 ，所以发电机的发热功率为 ，所以D正确．
故选D．
7. A， D
【解析】低频扼流圈的自感系数很大，而高频扼流圈的自感系数很小，选项 A 正确，选项 B 错误；
低频扼流圈能有效地阻碍低频交变电流，对高频交变电流的阻碍作用更大，选项 C 错误；
高频扼流圈能有效地阻碍高频交变电流，但对低频交变电流的阻碍作用很小，选项 D 正确。
8. A， B， D
【解析】根据输送电压 ，输送电流 即可判断。
，A正确；
，B正确；
设 为用户得到的功率
得 ，D正确。
9. A， C， D
10. A， B， D
【解析】由变压器基本原理可知，理想变压器原、副线圈中通过每匝线圈的磁通量都相等，通过原、副线圈的交变电流的频率相同，所以选项A、B正确；因为灯泡正常发光，所以变压器输出电压的有效值为 ，由电压关系可知，原线圈输入电压的有效值为 ，不是最大值，所以选项C错误；理想变压器的输入功率与输出功率相等，所以变压器的输入功率为 ，选项D正确
11. 电源；负载；
【解析】：变压器原线圈应该与电源相连，副线圈与负载相连，
根据 得：
12. ；
【解析】由变压器的匝数之比等于电压之比
可得：，
解得：
匝。
若误将 的直流电当成 交流电接入原线圈，那么原线圈的磁通量不变，因此变压器不能工作，则他测得副线圈的电压为零。
13. （1） 匝； 匝
【解析】根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由
得
。
（2）
【解析】设原线圈输入电流为
即
所以 。
14. （1） 匝
【解析】理想变压器原线圈两端电压跟每个副线圈两端电压之比都等于原、副线圈匝数之比.
由于有两个副线圈，原、副线圈中的电流跟它们的匝数并不成反比，但输入功率等于输出的总功率.
已知
匝
由 ，得 匝。
（2） 匝；
【解析】由 ，根据 ，得 匝
由 ，得 。
15. （1） ；
【解析】因为 做切割磁感线运动，所以感应电流为 ；
根据右手定则，感应电流的方向为 。
（2）
【解析】 、 两点间的电势差即为闭合回路的端压，则 。
（3） ；
【解析】电阻 的功率为 ；
电阻 的功率为 。
（4）
【解析】导体在向右匀速滑动，即外力等于安培力，因此外力做功的功率即为安培力做功的功率，
。
16. 从 管注入，需做功 ；从 管注入，需做功
【解析】以 表示水箱的高度，水若从 管注入，整箱水的重心被升高 ，
外界做功 。
若水从 管注入，整箱水应先升高到箱顶处后再下落，故外界做的功 。
第1页（共1 页）