2023-2024学年粤教版选择性必修2第三章《交变电流》单元测试B卷

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2023-2024学年 粤教版选择性必修2 第三章《交变电流》单元测试B卷
B测试卷后附答案解析
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．如图是一正弦式交变电流的电流图象此正弦交变电流的周期和电流的有效值分别为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。其铁芯是由硅钢片平行叠成的，下列说法中错误的是（ ）
A．用硅钢片代替整块硅钢是为了减小涡流在铁芯中产生热量
B．硅钢片间应相互绝缘
C．硅钢片应平行于平面abcd
D．硅钢片应平行于平面adhe
3．如图为自制的简易无线充电装置，由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成。发射线圈接收线圈匝数比n1：n2=10：1，若电磁炉两端所加电压为u＝220sin314tV，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法不正确的是（　　）
A．通过车载充电器的电流的频率为50Hz
B．车载充电器两端电压的有效值约为22V
C．车载充电器两端电压的有效值约为V
D．通过车载充电器的电流为直流电
4．无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与蓄电池相连，如图所示。送电线圈和受电线圈匝数比为。当送电线圈接上图中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为2A。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是（　　）
A．受电线圈的电流方向每秒改变50次
B．送电线圈的输入功率为110W
C．受电线圈的输出电压为V
D．送电线圈的输入电压为V
5．一交变电压随时间变化的图像如图甲所示，每个周期内前二分之一周期的电压按正弦规律变化、后二分之一周期的电压恒定。若电路如图乙所示，电路中额定电压为50V的灯泡L正常发光，两个电表均为理想电表，已知定值电阻，则下列说法确的是（　　）
A．理想电压表的示数为60V
B．理想电流表的示数为5A
C．灯泡消耗的电功率为50W
D．定值电阻R在2min内产生的热量为2400J
6．在图示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，定值电阻、的阻值分别为和，滑动变阻器的最大阻值为，、两端接电压瞬时值的交变电流。在滑片从端缓慢滑向端的过程中，变压器的最大输出功率为（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，某圆形N匝金属线圈放置在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，线圈的面积为S，电阻不计，线圈可绕OO′自由转动，并通过电刷与外电路相连，定值电阻的阻值为R，电压表为理想交流电表，现使线圈从图示位置匀速转动，周期为T，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的耐压值至少为
B．电压表的示数随时间的变化规律为
C．一个周期内，定值电阻上产生的热量为
D．在四分之一周期内通过线圈某一横截面的电荷量为
评卷人得分
二、多选题
8．如图甲所示电路中，、、为三只“”的灯泡，变压器为理想变压器。各电表均为理想电表。当端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．变压器原副线圈的匝数比为1∶2
B．副线圈两端输出的交变电流的频率为
C．电流表的示数为
D．电压表的示数为
9．如图所示，一理想变压器原线圈接在电压的正弦交变电流中，副线圈接“10V，2W”的灯泡，灯泡能正常发光，若在副线圈上再并联一个相同的灯泡，可知（　　）
A．两个灯泡都能正常发光 B．原、副线圈匝数之比为
C．原线圈中的输入功率为4W D．原线圈中的电流
10．如图所示的理想变压器，变压比为1:2，两电表均为理想电表，滑动变阻器与一理想的二极管串联后接入副线圈，已知定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值也为R，所接交流电源电压的有效值为．则下列说法正确的是
A．闭合电键和，滑动触头P向上移动，则电压表的读数不变，电流表的读数变小
B．断开电键、闭合电键，滑动触头P滑到最上端时，电压表的示数为
C．断开电键、闭合电键，滑动触头P滑到最上端时，电流表的示数为
D．若滑动触头P的位置保持不变，闭合电键、断开电键，电流表的读数不变
11．如图所示，在竖直平面内有一半圆形区域，O为圆心，AOD为半圆的水平直径，区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场。在A、D两点各固定一颗水平的光滑钉子，一个由细软导线制成的闭合导线框ACDE挂在两颗钉子上，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂重物，使导线处于绷紧状态。设导线框的电阻为r，圆的半径为R，从t=0时刻开始，将导线上的C点绕圆心O以恒定角速度ω从A点沿圆弧移动到D点，此过程中不考虑导线中产生的磁场。在C从A点移动到D点的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．导线框中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向
B．导线框中产生的电热为
C．通过导线框横截面的电荷量为
D．导线框中感应电动势随时间t的变化关系为
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
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三、实验题
12．某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）下列说法正确的是 。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
（2）一位同学实验时，观察两个线圈的导线，发现粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端，所接电源为“”挡位，测得副线圈的电压为。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是 。
A．原线圈导线比副线圈导线粗
B．学生电源实际输出电压大于标注的“”
C．原线圈实际匝数与标注“800”不符，应大于800匝
D．副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝
E．变压器的铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合
（3）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，如图所示。
①图中，硅钢片应平行于 。
A．平面　　B．平面
C．平面　　D．平面
②这样设计的原因是 。
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
13．若将一个标有“220 V；880W”的电炉接入的交流电路中，则通过电炉的电流强度的瞬时值表达式为 ；与电路串联的电流表的示数为 A，与电炉并联的电压表的示数为 V。
评卷人得分
四、解答题
14．发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器．
（1）画出上述输电全过程的线路图
（2）若发电机的输出功率是100kW，输出电压是250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流
（3）若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻
（4）计算降压变压器的输出功率
15．一个小型水力发电站发电机的输出交流电压为，输出电功率为，用总电阻为的输电线向远处居民区供电。
（1）若直接采用电压输电，求这时居民获得的电功率；
（2）若采用高压输电，先用升压变压器将电压升至，到达用户端再用降压变压器将电压变为供居民使用，不考虑变压器的能量损失，求居民获得的电功率以及降压变压器原、副线圈的匝数比。
16．如图1所示为高温超导磁悬浮列车，是一种高速低耗的新型交通工具，它的驱动系统可简化为如图2所示的模型。固定在列车下端的动力绕组视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长为L的MN边平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴。列车轨道沿Ox方向、轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿y轴向大小相同，沿Ox方向按正弦规律分布，其空间间隔为，最大值为，如图3所示。整个磁场以速度沿Ox方向匀速平移，使列车获得Ox方向的驱动力，为使驱动效果最佳，与d之间需满足特定关系。求：
（1）与d之间满足的关系式；
（2）某时刻列车速度为，列车可能受到的最大驱动力；
（3）实际上的驱动力是周期性变化的，但只要足够小，我们感受不到这种变化．若列车受到的阻力与速度的大小成正比，比例系数为k，则列车的最终速度为多大？此时驱动力大小的实际变化周期为多少？以下供类比参考：让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。若通过电阻R的正弦交变电流的瞬时值为，可证明其有效值与最大值的关系为：，在时间t内的焦耳热为：。
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．C
解析：由图可知，该交流电的电流最大值为10A，周期为0.02s，所以有效值
故C正确，ABD错误。
2．C
解析：B．为防止出现涡流，用绝缘的硅钢片叠成，故B正确，不符合题意；
ACD．磁感线环绕的方向沿着闭合铁芯，根据楞次定律及右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向垂直于图示变压器铁芯的正面，即与图示abcd面平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应垂直abcd面，形状相同的回形硅钢片叠加在一起形成铁芯，硅钢片应平行于平面adhe，故BD正确，不符合题意，C错误，符合题意。
答案：C。
3．B
解析：A．根据所加电压表达式可知，电流的频率
变压器不改变电流频率，则通过车载充电器的电流的频率为50Hz，故A正确，不符合题意；
BC．电磁炉两端所加电压有效值
根据变压比，接收线圈两端电压有效值
因为二极管单向导电，根据有效值的定义可知
解得车载充电器两端电压的有效值
故B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D．因为二极管单向导电，则通过车载充电器的电流方向一定，为直流电，故D正确，不符合题意。
答案：B。
4．B
解析：A．受电线圈的电流频率与送点线圈中的电流频率相同，即为
一个周期内电流方向改变2次，所以每秒电流方向改变100次，A错误；
BD．根据图可知送电线圈上正弦交流电的有效值为
受电线圈中的电流为2A，可得送电线圈中的电流大小为
送电线圈的输入功率为
B正确，D错误；
C．对受电线圈的输出电压有
得
C错误。
答案：B。
5．A
解析：A．根据交流电有效值的定义，可得该交流电有效值为
解得
所以理想电压表的示数为60V，故A正确；
B．灯泡与电阻串联，由于灯泡L正常发光，所以由串联电路特点，可得电流表读数为
故B错误；
C．灯泡消耗的电功率为
故C错误；
D．定值电阻R在2min内产生的热量为
答案：A。
6．B
解析：变压器的输入电压
根据
变压器的输出功率
整理得
可得输出功率的最大值
对应输入电流
又
可求的滑动变阻器接入电路的阻值
满足条件。
答案：B。
7．C
解析：A．电容器的耐压值应为路端电压的最大值，为
选项A错误；
B．交流电压表的示数为一定值，即路端电压的有效值，不随时间变化，选项B错误；
C．一个周期内，外电阻上产生的热量为
选项C正确；
D．前四分之一周期内，通过线圈某一横截面的电量为
选项D错误。
答案：C。
8．BC
解析：A．灯泡正常发光时的电流
则副线圈中电流，而原线圈中电流，则变压器原副线圈的匝数比
A错误；
B．由题图乙可知交变电流的周期，则频率，变压器不改变交变电流的频率，B正确；
C．电流表的示数，C正确；
D．因灯泡正常发光，则副线圈的两端电压，则原线圈两端电压
电压表示数为，D错误。
答案：BC。
9．AC
解析：A．由于原线圈两端电压不变，所以副线圈两端电压也不变，理想变压器不考虑线圈电阻，所以并联灯泡两端电压不变，故A正确；
B．两个灯泡都能正常发光，原、副线圈匝数之比
=22：1
故B错误；
CD．变压器输入功率和输出功率相等即为
=P2=4W
原线圈中的电流
I1＝0.018A
故C正确，D错误。
答案：AC。
10．AB
解析：闭合电键和，则原线圈的输入电压为U，由变压器的工作原理可知，副线圈的输出电压不变，电压表的读数不变，当滑动触头P向上移动时，滑动变阻器接入电路的总电阻增大，副线圈中的电流变小，由可知，原线圈中的电流变小，电流表的读数变小，A正确；断开电键、闭合电键，当滑动触头P滑到最上端时，负载电阻的阻值大小为R，设原、副线圈中的电流大小为、，原、副线圈两端的电压大小为、，则，、、，解得、，B正确、C错误；若滑动触头P的位置保持不变，闭合电键、断开电键，由于理想二极管具有单向导电性，在一个周期内有，则电压表的读数减小，副线圈中的电流减小，电流表的读数减小，D错误．
11．ABD
解析：A．设转过角度为θ=ωt，根据几何知识知，线框上部分的三角形的面积
磁通量为
Φ=BR2sinθ=BR2sinωt
导线框中磁通量（方向向里）先增大后减小，由楞次定律知感应电流磁场先向外后向里，感应电流先逆时针方向，后顺时针方向，A正确；
D．根据法拉第电磁感应定律知
e=ωBR2cosωt
D正确；
C．根据
C点从A移动到D的过程中，=0，所以q=0，C错误；
B．根据D项分析知电动势有效值为
故电热
故B正确。
答案：AD。
12． CDF B D B
解析：（1）[1]A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，让副线圈上得到较低的电压，选项A错误；
B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，选项B错误；
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，选项C正确；
D．为确保安全，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，选项D正确；
E．变压器开始正常工作后，铁芯是不导电的，把电能是由原副线圈的电磁感应原理将电能输送到副线圈，选项E错误；
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，选项F正确。
答案：CDF。
（2）[2]A．副线圈匝数少，则电流大，则副线圈导线比原线圈导线粗，选项A错误；
B．学生电源实际输出电压大于标注的“”，所以副线圈电压为4.2V，选项B正确；
C．根据
若原线圈实际匝数与标注“800”不符，应小于800匝，选项C错误；
D．根据
若副线圈实际匝数与标注“400”不符，应大于400匝，选项D错误；
E．若变压器的铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合，则会导致变压器“漏磁”现象严重，则次级电压会小于4V，选项E错误。
答案：B。
（3）①[3]变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是增大电阻，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，则硅钢片应平行于平面，答案：D；
②[4]这样设计的原因是减小涡流，提高变压器的效率。答案：B。
13． 4 220
解析：[1] 此电炉电阻为
所以电流瞬时值表达式为
[2] 电流表测的是有效值，示数为
[3] 与电炉并联的电压表示数为
14．（1）如图
（2）输送电流为16A．
（3）电阻为15.6Ω；
（4）降压变压器的输出功率为96KW
解析：（1）输电全过程的线路图如图．
（2）由= 得升压变压器的输出电压为：
U2===6250W
由P=U2I有输送电流为：
I===16A．
（3）能耗为：△P=P×4%=4kW
由△P=I2R得输电导线的总电阻为：R=，代入数据得：R=15.6Ω
（4）变压器都是理想变压器，降压变压器的输出功率为：
P4=P3=p-△P=100-4=96KW．
15．（1）；（2），
解析：（1）根据题意，由公式可得，输电线上的电流为
输电线上损耗的电功率为
居民获得的电功率为
（2）根据题意，由公式可得，高压输电后，输电线上的电流为
输电线上损失的电功率为
居民获得的电功率为
输电线上损耗的电压为
降压变压器原线圈两端的电压为
降压变压器的匝数比为
16．（1）或（）；（2）；（3），
解析：（1）MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这导致框中电流最强，受到的安培力最大。因此d应为的奇数倍，即
或（）
（2）金属框中的感应电动势大小
根据闭合电路欧姆定律
列车驱动力
（3）MN、PQ位于磁场中的磁感应强度总是大小相同、方向相反的，周期性变化的，可以写成
其中
（越小越感受不到驱动力变化）
列车驱动力
一个周期内驱动力的冲量与阻力的冲量大小相等，方向相反。与交流电的瞬时值和有效值进行类比，驱动力关于时间的“有效值”等于阻力的大小
解得
驱动力变化周期
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页