2022秋物理人教2019选择性必修第二册第3章 交变电流练题（word版含答案）

2022秋物理人教2019选择性必修第二册第3章 交变电流练题含答案
人教2019选择性必修第二册第3章 交变电流
一、选择题。
1、(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式电流的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦式电流的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦式电流的说法正确的是(　　)
A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．线圈先后两次转速之比为3∶2
C．正弦式电流a的瞬时值为u＝10sin (5πt) V
D．正弦式电流b的最大值为 V
2、(多选)如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中的矩形线框MNPQ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ转动。已知MN长为l1，NP长为l2，线框电阻为R。在t＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是(　　)
A．矩形线框产生的感应电动势有效值为Bl1l2ω
B．矩形线框转过半周时，通过线框的瞬时电流为零
C．矩形线框转动一周时，通过线框的电荷量为
D．矩形线框在转动半周过程中产生的热量为 eq \f(πB2llω,2R)
3、（双选）如图(1)、(2)所示，理想变压器对用电器供电，其输入电压u＝27 000sin100πt(V)，用电器RL与RL′的参数分别为“220 V　1 100 W”“220 V　440 W”，输电线的总电阻r＝2 Ω。若两图中用电器都能正常工作，则(　　)
A．图(1)中电阻r的功率为50 W
B．图(2)中变压器的输入功率比图(1)中变压器的输入功率增加了440 W
C．图(1)中原、副线圈匝数比n1∶n2＝2 700∶23
D．图(2)中原、副线圈匝数比n1∶n2＝1 500∶13
4、如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2。在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为(　　)
A.() eq \f(U,4r) B．() eq \f(U,4r)
C．4()2()2r D．4()2()2r
5、下列关于交流发电机的叙述正确的是(　　)
A．交流发电机将电能转化为机械能
B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必须旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生交流电
C．交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电
D．在交流发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一个边都切割磁感线
6、(双选)如图所示，一个U形单匝金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴匀速转动，通过导线给电阻R供电，ab＝cd＝0.2 m，bc＝0.4 m，ω＝200 rad/s，R＝3 Ω，线框的电阻r＝1 Ω。匀强磁场只存在于轴OO′右侧，磁感应强度B＝0.5 T，理想交流电流表内阻不计，则(　　)
A．线框产生感应电动势的最大值为8 V
B．交流电流表的示数为2 A
C．线框转动一周电阻R上产生的焦耳热为0.06 J
D．线框从图示位置转过90°时(仍在磁场中) bc边受到的安培力大小为0.4 N
7、变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连接，却将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。在无线充电技术中，其中一种就是基于变压器的原理产生的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。如图所示是无线充电器正在对手机进行无线充电。下列说法合理的是(　　)
A．在变压器原、副线圈上不存在能量的转化
B．在变压器原线圈上电场能转化成磁场能
C．手机必须与无线充电器贴合才能进行无线充电
D．用无线充电器给手机充电的过程中是没有能量损耗的
8、某校为了确保教学的正常进行，学校领导决定对全校的旧电网进行改造并购置了一台备用发电机。发电机房到教学区距离较远，为了减少输电线路上的电能损耗，以下措施中切实可行的是(　　)
A．提高输电电压 B．用超导材料做输电线
C．提高输送功率 D．减小输电线的横截面
9、一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C．t2、t4时刻通过线圈的磁通量最大
D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
10、在阻值为70 Ω的电阻中通以正弦式交变电流，测得在10 min内放出的热量为2．1×104 J，则此交变电流的最大值为(　　)
A．0.24 A　　 B．0.5 A　　 C．0.707 A　　 D．1 A
11、如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，下列说法正确的是(　　)
A．可以用多节干电池串联起来作为电源
B．若铁芯不闭合，通过正确的操作可以得到结论：在误差允许的范围内原、副线圈的匝数比等于电压之比
C．原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压
D．保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，可以研究副线圈匝数对输出电压的影响
12、每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，如图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP，则除冰时(　　)
A．输电电压为 B．输电电流为
C．输电电压为4U D．输电电流为4I
二、计算类题。
13、（计算类综合题）如图所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框，可绕AB轴转动。已知匀强磁场的磁感应强度B＝ T，线框相邻两边相互垂直，其中CD边长为20 cm，CE、DF长均为 10 cm，角速度为100π rad/s。若从图示CEFD平面平行磁场位置开始计时：
(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)求出由图示位置转过30°过程中线框产生的平均电动势；
(3)作出线框中感应电动势随时间变化的e t图像。
14、（计算类综合题）如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r＝3 Ω、面积S＝0.02 m2的半圆形导线框可绕OO′轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B＝ T。若线框以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V 12 W”的小灯泡供电，则：
(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式。
(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？
(3)由题中所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？
15、【计算题】如图甲所示，原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6 V　6 W”的相同灯泡。输入端交变电压u的图像如图乙所示，副线圈电压表的示数为9 V。
(1)求变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2。
(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数。
(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值。
16、【计算题】如图1所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝315 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30 kW，它通过总电阻r线＝2.0 Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220 V的白炽灯，额定总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化。试求：
(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的实际电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？
(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，如图2所示已知用户变压器的降压比为40∶1。当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？
2022秋物理人教2019选择性必修第二册第3章 交变电流练题含答案
人教2019选择性必修第二册第3章 交变电流
一、选择题。
1、(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式电流的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦式电流的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦式电流的说法正确的是(　　)
A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．线圈先后两次转速之比为3∶2
C．正弦式电流a的瞬时值为u＝10sin (5πt) V
D．正弦式电流b的最大值为 V
【答案】B、C、D
2、(多选)如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中的矩形线框MNPQ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ转动。已知MN长为l1，NP长为l2，线框电阻为R。在t＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是(　　)
A．矩形线框产生的感应电动势有效值为Bl1l2ω
B．矩形线框转过半周时，通过线框的瞬时电流为零
C．矩形线框转动一周时，通过线框的电荷量为
D．矩形线框在转动半周过程中产生的热量为 eq \f(πB2llω,2R)
【答案】A、B、D
3、（双选）如图(1)、(2)所示，理想变压器对用电器供电，其输入电压u＝27 000sin100πt(V)，用电器RL与RL′的参数分别为“220 V　1 100 W”“220 V　440 W”，输电线的总电阻r＝2 Ω。若两图中用电器都能正常工作，则(　　)
A．图(1)中电阻r的功率为50 W
B．图(2)中变压器的输入功率比图(1)中变压器的输入功率增加了440 W
C．图(1)中原、副线圈匝数比n1∶n2＝2 700∶23
D．图(2)中原、副线圈匝数比n1∶n2＝1 500∶13
【答案】A、C
4、如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2。在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为(　　)
A.() eq \f(U,4r) B．() eq \f(U,4r)
C．4()2()2r D．4()2()2r
【答案】C
5、下列关于交流发电机的叙述正确的是(　　)
A．交流发电机将电能转化为机械能
B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必须旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生交流电
C．交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电
D．在交流发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一个边都切割磁感线
【答案】C　
6、(双选)如图所示，一个U形单匝金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴匀速转动，通过导线给电阻R供电，ab＝cd＝0.2 m，bc＝0.4 m，ω＝200 rad/s，R＝3 Ω，线框的电阻r＝1 Ω。匀强磁场只存在于轴OO′右侧，磁感应强度B＝0.5 T，理想交流电流表内阻不计，则(　　)
A．线框产生感应电动势的最大值为8 V
B．交流电流表的示数为2 A
C．线框转动一周电阻R上产生的焦耳热为0.06 J
D．线框从图示位置转过90°时(仍在磁场中) bc边受到的安培力大小为0.4 N
【答案】A、D
7、变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连接，却将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。在无线充电技术中，其中一种就是基于变压器的原理产生的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。如图所示是无线充电器正在对手机进行无线充电。下列说法合理的是(　　)
A．在变压器原、副线圈上不存在能量的转化
B．在变压器原线圈上电场能转化成磁场能
C．手机必须与无线充电器贴合才能进行无线充电
D．用无线充电器给手机充电的过程中是没有能量损耗的
【答案】B
8、某校为了确保教学的正常进行，学校领导决定对全校的旧电网进行改造并购置了一台备用发电机。发电机房到教学区距离较远，为了减少输电线路上的电能损耗，以下措施中切实可行的是(　　)
A．提高输电电压 B．用超导材料做输电线
C．提高输送功率 D．减小输电线的横截面
【答案】A
9、一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C．t2、t4时刻通过线圈的磁通量最大
D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
【答案】B　
10、在阻值为70 Ω的电阻中通以正弦式交变电流，测得在10 min内放出的热量为2．1×104 J，则此交变电流的最大值为(　　)
A．0.24 A　　 B．0.5 A　　 C．0.707 A　　 D．1 A
【答案】D　
11、如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，下列说法正确的是(　　)
A．可以用多节干电池串联起来作为电源
B．若铁芯不闭合，通过正确的操作可以得到结论：在误差允许的范围内原、副线圈的匝数比等于电压之比
C．原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压
D．保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，可以研究副线圈匝数对输出电压的影响
【答案】D
12、每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，如图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP，则除冰时(　　)
A．输电电压为 B．输电电流为
C．输电电压为4U D．输电电流为4I
【答案】A
二、计算类题。
13、（计算类综合题）如图所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框，可绕AB轴转动。已知匀强磁场的磁感应强度B＝ T，线框相邻两边相互垂直，其中CD边长为20 cm，CE、DF长均为 10 cm，角速度为100π rad/s。若从图示CEFD平面平行磁场位置开始计时：
(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)求出由图示位置转过30°过程中线框产生的平均电动势；
(3)作出线框中感应电动势随时间变化的e t图像。
【答案】(1)e＝10cos 100πt(V)　 (2) V (3)见解析图
【解析】(1)线框转动，开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，CD边长l1＝20 cm，CE、DF边长l2＝10 cm，在t时刻线框转过的角度为ωt，此时刻e＝Bl1l2ωcos ωt。
其中B＝ T，
l1×l2＝0.1×0.2 m2＝0.02 m2，
故线框感应电动势瞬时值表达式e＝×0.02×100πcos 100πt(V)＝10cos 100πt(V)。
(2)线框由题图所示位置转过30°的过程中，
ΔΦ＝Bl1l2，Δt＝，
则平均电动势＝＝ V。
(3)线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示。
14、（计算类综合题）如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r＝3 Ω、面积S＝0.02 m2的半圆形导线框可绕OO′轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B＝ T。若线框以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V 12 W”的小灯泡供电，则：
(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式。
(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？
(3)由题中所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？
【答案】(1)e＝10cos 100πt(V)　(2) C　与线框转动的快慢无关　
(3)不能正常发光　 W
【解析】(1)线框转动时产生感应电动势的最大值
Em＝BSω＝10 V，
则感应电动势的瞬时值表达式
e＝Emcos ωt＝10cos 100πt(V)。
(2)线框转过90°的过程中，产生的平均电动势
＝＝，
灯泡电阻R＝＝3 Ω，
故流过导线横截面的电荷量q＝·T＝＝ C，
所以，通过导线横截面的电荷量与线框转动的快慢无关。
(3)线框产生的电动势的有效值E＝＝10 V，
灯泡两端电压U＝R＝5 V<6 V，
故灯泡不能正常发光，其实际功率
P＝＝ W。
15、【计算题】如图甲所示，原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6 V　6 W”的相同灯泡。输入端交变电压u的图像如图乙所示，副线圈电压表的示数为9 V。
(1)求变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2。
(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数。
(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值。
【答案】(1)3∶1 　(2)9　 (3) Ω
【解析】(1)根据图像可得原线圈电压的最大值U1m＝27 V
其有效值为U1＝27 V
根据n1∶n2＝U1∶U2
代入数据后可得n1∶n2＝3∶1
(2)设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2，为使副线圈接入的灯泡最多，则I1取允许通过的最大电流的有效值为3 A
根据U1 I1＝U2 I2，代入数据后可得I2＝9 A
正常发光时每个灯泡中电流为I灯＝＝1 A
所以允许接入的灯泡个数为n＝＝9。
(3)电阻两端电压为UR＝U2－U灯＝3 V
电阻阻值为R＝＝ Ω
16、【计算题】如图1所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝315 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30 kW，它通过总电阻r线＝2.0 Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220 V的白炽灯，额定总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化。试求：
(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的实际电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？
(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，如图2所示已知用户变压器的降压比为40∶1。当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？
【答案】(1)165 V　23 625 W　 (2)12.5 W
【解析】(1)由P用＝ eq \f(U,R用) ，
求得用户总的电阻R用＝2.2 Ω，
电路中的电流为I＝＝ A＝75 A
U灯＝IR用＝165 V，P输＝U0I＝23 625 W；
(2)用户的总功率为P用＝U4I4，U4＝220 V
用户的总电流I4＝＝100 A，
根据＝＝
可得输电电流I3＝＝2.5 A，
输电线上损耗的功率P损＝Ir线＝12.5 W。