高二物理人教版2019选择性必修二 第三章 交变电流 复习提升原创卷(有解析)

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名称 高二物理人教版2019选择性必修二 第三章 交变电流 复习提升原创卷(有解析)
格式 docx
文件大小 4.0MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2023-02-10 16:09:34

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文档简介

高二物理人教版2019选择性必修二
第三章 交变电流
复习提升原创卷
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.(2022春·江苏南通·高二南通市海门四甲中学期中)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。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(  )
A.控制变量法
B.等效替代法
C.整体隔离法
2.(2023秋·陕西宝鸡·高二校考期末)如图甲所示为手摇发电机,发电机线圈内阻为3Ω,产生的电动势随时间变化的规律为。现将发电机与阻值为17Ω的灯泡组成闭合电路,如图乙所示,则电压表的示数为(  )
A.42.5V B. C.50V D.
3.(2023·全国·高三专题练习)在如图所示的电路中,理想变压器的原、副线圈的匝数比为,在a、b端输入电压为U0的正弦交流电,R1为定值电阻,调节电阻箱R2,当R2=8R1时,电压表、电流表的示数分别为U、I,则下列说法正确的是(  )
A. B. C. D.
4.(2022秋·山西朔州·高二应县一中校考期末)手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具,如图甲所示,可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S,匝数为n,线圈总电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴、以角速度ω匀速转动,产生的交流电通过M、N与外电路连接,如图乙所示,外电路电灯电阻为R,电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中,下面说法正确的是(  )
A.电压表V的示数为
B.通过灯泡的电荷量为
C.电灯中产生的焦耳热为
D.从线圈平行于磁场方向位置开始计时,通过线圈中感应电流的瞬时值表达式为i=sinωtA
5.(2022秋·湖北襄阳·高二校考阶段练习)如图所示,用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一个边长为L的方框,其中一边串接有一理想电流表,方框的右半部分位于匀强磁场区域中,磁场方向垂直纸面向里,当磁感应强度大小随时间的变化率=k>0时,电流表示数为I1;当磁场的磁感应强度大小为B,线框绕虚线以角速度ω=匀速转动时,电流表示数为I2,则I1:I2为(  )
A.:1 B.2:1
C.1:1 D.:2
6.(2023·高二单元测试)风力发电将为2023年杭州亚运会供应绿色电能,其模型如图所示。风轮机叶片转速m转/秒,并形成半径为r的圆面,通过转速比的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动,产生的交变电流经过理想变压器升压后,输出电压为U。已知空气密度为,风速为v,匀强磁场的磁感应强度为B,忽略线圈电阻,则( )
A.单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为
B.经升压变压器后,输出交变电流的频率高于
C.变压器原、副线圈的匝数比为
D.高压输电有利于减少能量损失,因此电网的输电电压越高越好
7.(2022·河南洛阳·新安县第一高级中学模拟预测)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器的原、副线圈的匝数之比为a,降压变压器的原、副线圈的匝数之比为b,输电线的总电阻为R,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂输出的电压恒为U。若由于用户的负载变化,使电压表V2的示数增大了 U,则下列判断正确的是(  )
A.电压表的V1示数增大 B.电流表A2的示数减小了
C.电流表A1的示数减小了 D.输电线损耗的功率减小了
二、多选题
8.(2022·高二课时练习)如图所示,不属于交流电的是(  )
A. B.
C. D.
9.(2023秋·河北邯郸·高二校考期末)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为,电压表和电流表均为理想电表,R为热敏电阻(温度升高时其电阻减小),R0为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时,下列说法正确的是(  )
A.电压表V2的示数为110V
B.R温度升高时,变压器原线圈的输入功率不变
C.R温度降低时,电流表的示数变小,电压表V1的示数不变
D.原线圈输入电压瞬时值的表达式为
10.(2021春·河南·高二期末)如图,理想变压器原线圈与定值电阻串联后接在电压36Ⅴ的交流电源上,副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R,原、副线圈匝数比为1:3,已知=4,R的最大阻值为100。现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动,下列说法正确的是(  )
A.电压表示数变小,电流表示数变大
B.电源的输出功率变小
C.当R=4时,电压表示数为108V
D.当R=36时,R获得的功率最大
三、实验题
11.(2023·全国·高三专题练习)某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。
(1)实验需要以下哪种电源___________;
A.低压直流电源 B.高压直流电源
C.低压交流电源 D.高压交流电源
(2)该同学认真检查电路无误后,先保证原线圈匝数不变,改变副线圈匝数;再保证副线圈匝数不变,改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈电压值。由于交变电流电压是变化的,所以,我们实际上测量的是电压的___________值(填“有效”或“最大”)。其中一次多用电表读数如图所示,此时电压表读数为___________;
(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成___________(填“正比”或“反比”),实验中由于变压器的铜损和铁损,导致原线圈与副线圈的电压之比一般___________(填“大于”“小于”或“等于”)原线圈与副线圈的匝数之比。
(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
12.(2022·全国·高三专题练习)有一个教学用的可拆变压器,如图1所示,它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同),线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图2中的a、b位置,由此可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。
(2)该实验中输入端所接电源最适合的是________。
A.220V交流电源
B.12V以内低压直流电源
C.36V安全电压
D.12V以内低压交流电源
(3)如果把它看作理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请完成实验步骤的填空:
①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈。
②将________(选填“A”或“B”)线圈与低压交流电源相连接。
③用多用电表的________挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U。
④则A线圈的匝数为________。
四、解答题
13.(2021·高三课时练习)有些机床(图)为了安全,照明电灯用的电压是36V,这个电压是把380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1440匝,副线圈是多少匝?在某次实际工作时输入电压只有220V,则输出电压是多少?
14.(2022秋·天津河北·高二统考期末)如图所示,线圈abcd的面积是0.05m2,共100匝,线圈的总电阻为r2,外接电阻R8,匀强磁场的磁感应强度,当线圈以角速度10rad/s匀速旋转时,求:
(1)线圈中产生的最大感应电动势。
(2)若从线圈处于中性面开始计时,写出电路中感应电流的瞬时值表达式;
(3)电路中,电压表和电流表的示数各是多少?
(4)线圈转动一周,外接电阻R上产生的电热是多少?
15.(2023秋·河南周口·高二项城市第一高级中学校考期末)有条河流,流量,落差h=5m,现利用其发电,若发电机总效率为50%,输出电压为240V,远距离输电线总电阻R=30Ω,允许损失功率为输出功率的6%,为满足居民用电的需求,则:
(1)该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少?
(2)能使多少盏“220V,100W”的电灯正常发光?(取,水的密度)
16.(2021·全国·高二专题练习)交流电路和直流电路一样,也是由电源和各种用电器或称元件组成的。可以分为纯电阻电路、纯电感电路、纯电容电路。简单介绍这三种电路中电阻、感抗、容抗的特点。
试卷第2页,共7页
试卷第7页,共7页
参考答案:
1.A
【详解】本实验中通过改变原、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控制变量法,故选A。
2.A
【详解】由题意可知,正弦交变电流的电动势峰值为
则其有效值为
由闭合电路欧姆定律,可得
解得电路中电流为
所以电压表的示数为
故选A。
3.B
【详解】根据原、副线圈电压、电流的关系有
在原线圈回路中,有
在原线圈回路中,有
联立解得

故选B。
4.C
【详解】A.当线圈平行于磁场方向时电动势最大,其峰值为
所以,电流有效值为
电压表示数
故A错误;
B.线圈转过90°的过程中通过灯泡的电荷量为
故B错误;
C.电动势的有效值为
电流的有效值为
电灯中产生的焦耳热为
故C正确;
D.流过线圈电流的最大值为
从线圈平行磁场方向位置开始计时,感应电流的瞬时值表达式为
故D错误。
故选C。
5.A
【详解】方框的电阻为
当磁感应强度的大小随时间的变化率为k时,由法拉第电磁感应定律知

当线框绕虚线以角速度ω=匀速转动时,有
所以
I1:I2=:1
故选A。
6.C
【详解】A.单位时间内冲击风轮机叶片气流的体积
气体质量
动能
故A错误;
B.发电机线圈转速为mn,则
频率
经升压变压器后,输出交变电流的频率仍为,故B错误;
C.变压器原线圈两端电压最大值
有效值
则变压器原、副线圈的匝数比为,故C正确;
D.考虑到高压输电的安全性和可靠性,电网的输电电压并非越高越好,故D错误。
故选C。
7.C
【详解】A.由于发电厂输出的电压U不变,升压变压器的原、副线圈的匝数之比不变,所以电压表V1的示数不变,A错误;
C.设降压变压器原线圈的电压为U3,则
所以
所以降压变压器原线圈的电压增大了
根据闭合电路欧姆定律
因为不变,增大了,所以IA1R减小了,由欧姆定律可知,电流表A1的示数减小了
C正确;
B.根据变压器原副线圈的电流比等于匝数比的倒数可得,A2的示数减小了
B错误;
D.设输电线上原来的电流为I,则输电线损失的功率减小了
D错误。
故选C。
8.ABD
【详解】ABD.图中电流方向未发生变化,仅仅是电流的大小发生了周期性的变化,不属于交流电,故ABD正确;
C.图中电流的方向发生了周期性的变化,属于交流电,故C错误。
故选ABD。
9.ACD
【详解】A.由图乙可知原线圈的输入电压有效值为
根据理想变压器电压比等于匝数比,可知副线圈的输出电压有效值为
可知电压表V2的示数为110V,故A正确;
B.R温度升高时,热敏电阻阻值减小,副线圈的输出电压不变,根据欧姆定律可知,副线圈电流增大,副线圈的输出功率增大,则原线圈的输入功率增大,故B错误;
C.R温度降低时,热敏电阻阻值增大,副线圈的输出电压不变,根据欧姆定律可知,副线圈电流减小,电流表的示数变小,电压表V1的示数不变,故C正确;
D.根据图乙可知,周期为
则有
则原线圈输入电压瞬时值的表达式为
故D正确。
故选ACD。
10.AD
【详解】AB.由理想变压器的特点可知

I1:I2=3:1
可知
滑动变阻器R的滑片P向下滑动,R减小,所以I1变大,由
可得I2变大,电流表示数变大,由
P=U0I1
知电源的输出功率变大,原线两端电压
因为I1变大,所以U1减小,由
可得U2减小,电压表示数减小,故A正确,B错误;
C.原线圈与副线圈两端电压之比为
电流之比
联立可得
即R=4Ω时,I2=2.7A,电压表示数为
U2=I2R=10.8V
故C错;
D.R获得的功率
当时,R获得的功率最大,此时有
R=9R0=36Ω
故D正确。
故选AD。
11. C 有效 7.2V 正比 大于 D
【详解】(1)[1]探究变压器原、副线圈电压与匝数关系,应选择低压交流电源。
故选C。
(2)[2][3]多用电表测量的交流电压为有效值,不是最大值;多用电表选用的挡位是交流电压的10V挡位,所以应该在0~10V挡位读数,所以读数应该是7.2V。
(3)[4][5]根据可知,理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比。实验中由于变压器的铜损和铁损,变压器的铁芯损失一部分的磁通量,所以导致副线圈的电压的实际值一般略小于理论值,所以导致。
(4)[6]原、副线圈上通过的电流发热,铁芯在交变磁场作用下发热,都会使变压器输出功率发生变化,从而导致电压比与匝数比有差别;变压器铁芯漏磁,也会导致电压比与匝数比有差别;原线圈输入电压发生变化,不会影响电压比和匝数比。
故选D。
12. A D A 交流电压 n
【详解】(1)[1]根据电阻定律,电阻率和横截面积相同时,导线越长,电阻越大,A线圈电阻比B的大,故A线圈匝数较多。
(2)[2]为保证学生安全,应用12V以内低压交流电源,故选D。
(3)②[3]要测量A线圈的匝数,所以要把A线圈与低压交流电源相连接。
③[4]变压器输入输出都是交流电,所以要用交流电压挡测输入和输出电压。
④[5]根据变压器电压比等于匝数比,有
解得
13.136匝;21V
【详解】根据变压器的电压与匝数成正比,可知
解得副线圈的匝数为
当输入电压只有220V,输出电压为
14.(1)50V;(2)(3);;(4)20J
【详解】(1)感应电动势最大值为
Em=NBSω
所以
(2)从线圈处于中性面开始计时,则瞬时值表达式为
e=Emsinωt=50sin10πt(V)

(3)电流表的示数为有效值,根据上面分析可知
电压表示数为电阻R电压
(4)线圈转动一周,外接电阻R上产生的电热
15.(1)6:25,235:11;(2)470盏
【详解】(1)电源输出功率为
输出电压,输送电路如图所示
为满足输电要求,据

则送电电压为
所以升压变压器的变压比为
输电线电压损失
用户端
据题意可知,居民用电的电压
所以降压变压器的匝数比为
(2)因为理想变压器没有能量损失,所以可正常发光的电灯盏数为
16.三者都表示对电流的阻碍效果:电阻是无论直流和交流一样阻碍,感抗是导体对电流变化的阻碍,电流不变没有感抗,电流变化越快感抗就越大,容抗是电容器对变化电流的阻碍,电流变化越快容抗越小。三者转化电能效果不同:电阻是将电能转化为焦耳热,感抗是转化为磁场能,容抗是转化为两极板间的电场能。
【详解】电阻就是电流在电路运行过程中遇到的阻力,亦或是说物体对电流的阻碍。一般情况下,电流遇到的电阻越大,电流就会越小。电路中电阻可以通过与其它用电器不同的接法达到限流、分流、分压的作用,电流通过纯电阻时,会把电能全部转化为内能。
感抗是反应电感对电流的阻碍作用的物理量,感抗越大对电流阻碍越大。由感抗产生的原因知:电感线圈对直流电流没有阻碍作用,即“通直流,阻交流”;由感抗的表达式XL= 2πfL知:自感系数大的电感线圈,对频率小的交变电流就会有明显的感抗,这种电感线圈叫低频扼流圈“通直流,阻交流” ;自感系数小的电感线圈叫高频扼流圈,“通低频,阻高频”。
容抗指电容器极板上所带电荷对定向移动的电荷的阻碍作用,容抗越大阻碍越大,与电容器极板属性有关。容抗XC=1/(2πfC),电容具有“阻直流,通交流”的特性,电容大的电容器还有“通高频、阻低频”的特点。电流通过电容器时,电能会有一部分转化为两极板间的电场能;
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