本人声明：本资源属本人原创作品，授予21世纪教育网独家发行。
高二上学期 单元测试卷（一）
交变电流
（考试时间为100分钟，试卷满分100分）
选择题（本题共12小题；每小题4分，共48分）
1.下列提到的交流电，哪个指的不是交流电的有效值( )
A．交流电压表的读数
B．保险丝的熔断电流
C．电容器的击穿电压
D．电动机铭牌上的额定电压
【答案】:C
【解析】:交流电压表测量的为交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选项C正确．21·cn·jy·com
2．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是( )www-2-1-cnjy-com
【答案】:C
【解析】：线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电．对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以C对．2-1-c-n-j-y
3.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin(100πt) V。对此电动势,下列表述正确的有( ) 【来源：21cnj*y.co*m】
A.最大值是50 V
B.频率是100 Hz
C.有效值是25 V
D.周期是0.02 s
【答案】:D
【解析】:从中性面开始计时,交变电动势的表达式为e=Emsin ωt,因e=50sin(100πt)V,所以最大值Em=50 V,A错误;由ω=2πf=100π rad/s得f=50 Hz,B错误;有效值E==25 V,C错误;T==0.02 s,D正确。【版权所有：21教育】
4.如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则( )
A.用户用电器上交变电流的频率是100 Hz
B.发电机输出交变电流的电压有效值是500 V
C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小
【答案】:D
【解析】:由图象知f==50 Hz,选项A错误;发电机输出交流电压的有效值为 V=250 V,选项B错误;输电线的电流由降压变压器原、副线圈的匝数比及负载大小决定,选项C错误;用电器总电阻变大,则降压器原、副线圈中电流减小,输电线上损失功率也减小,选项D正确。 21*cnjy*com
5.如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1：n2和电源电压U1分别为( )
A．1∶2 2U
B．1∶2 4U
C．2∶1 4U
D．2∶1 2U
【答案】:C
【解析】：设灯泡正常发光时，额定电流为I0。由题图可知，原线圈中电流I原＝I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副＝2I0，U副＝U，根据理想变压器的基本规律：I原n1＝I副n2得n1∶n2＝2∶1；U原/U副＝得U原＝2U，所以U1＝4U。C项正确。
6．如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的图是( )
【答案】:A
【解析】：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势e＝BSωsinωt，由此判断，只有A选项符合．
7.一矩形线圈在匀强磁场里转动产生的交变电压e＝220 sin100πtV，以下说法错误的是( )
A．频率是50 Hz
B. t＝0时，线圈平面与中性面垂直
C. t＝ s时，e有最大值
D．交变电压有效值为220 V
【答案】: B
【解析】：由e＝220sin100πtV可知，ω＝100π，则f＝50 Hz，A选项说法正确；当t＝0时，感应电动势的瞬时值为零，故t＝0时线圈在中性面，B选项说法错误；当t＝ s时，e＝220 V为最大值，C选项说法正确；该交变电压的有效值为220 V，D选项说法正确．
8.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是( )
A．原线圈中的电流为nI
B．变压器的输入功率为
C．电动机输出的总功率为I2R
D．电动机两端电压为IR
【答案】:B
【解析】：电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为，故A错误；原线圈的输入功率则为U，故B对；电动机上的热功率为I2R，电动机消耗功率为U ，两端电压为，故C、D错误．21·世纪*教育网
9.矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流,下列说法正确的是( )
A.当线框位于中性面时,线框中感应电动势最大
B.当穿过线框的磁通量为零时,线框中的感应电动势也为零
C.每当线框经过中性面时,感应电动势或感应电流方向就改变一次
D.线框经过与中性面垂直的位置时,各边不切割磁感线
【答案】:C
【解析】:线框位于中性面时,线框平面与磁感线垂直,穿过线框的磁通量最大,但此时切割磁感线的两边速度方向与磁感线平行,即不切割磁感线,穿过线框的磁通量的变化率等于零,所以电动势等于零,感应电动势或感应电流的方向在此时刻改变。线框垂直于中性面时,穿过线框的磁通量为零,切割磁感线的两边的速度与磁感线垂直,有效切割磁感线速度最大,此时穿过线框的磁通量的变化率最大,所以感应电动势最大,故C正确.【来源：21·世纪·教育·网】
10.如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2。则( )
A.用户端的电压为
B.输电线上的电压降为U
C.理想变压器的输入功率为r
D.输电线路上损失的电功率为I1U
【答案】:A
【解析】：根据理想变压器原、副线圈的功率相等,有U1I1=U2I2,解得用户端电压,选项A正确;输电线上的电压降为I1r,选项B错误;理想变压器的输入功率为UI1-r,选项C错误;输电线路上损失的电功率为r,选项D错误。
11.(多选）图甲左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55 Ω,A、V为理想电流表和电压表,若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压,电压表的示数为110 V,下列表述正确的是( )21*cnjy*com
A.电流表的示数为2 A
B.原、副线圈匝数比为1∶2
C.电压表的示数为电压的有效值
D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz
【答案】: AC
【解析】：由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1=220 V,由,可得原、副线圈匝数之比=2∶1,故B错误;电流表示数与电压表示数都为有效值,故C正确;电流表示数I=2 A,故A正确;由题图乙可知T=0.02 s,所以交变电压的频率为f=50 Hz,D错误. 【出处：21教育名师】
12.(多选）如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示,则( )
A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C.曲线a表示的交流电动势频率为25 Hz
D.曲线b表示的交流电动势有效值为10 V
【答案】: AC
【解析】:A．从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A正确．
B．从图象可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为2∶3，则转速之比为3∶2，故B错误．C．由图象可知曲线a的周期Ta＝4×10－2s，则曲线a表示的交变电动势频率fa＝＝25Hz，故C正确．D．交变电动势的最大值Em＝nBSω，则曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比为Ema∶Emb＝ωa∶ωb＝3∶2，即Emb＝Ema＝10V，故曲线b表示的交变电动势的有效值为E有＝V＝5V，D错误．
二、填空题（本题共4小题，每小题4分，共16分）
13. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则电流表的示数为 。21教育网
【答案】： A
【解析】：副线圈电压U2＝220 V，电流I2＝＝ A，则原线圈两端电压U1＝×U2＝4400 V，电流I1＝×I2＝ A，所以电流表示数为 A.
14.一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动，角速度为ω时，线圈中产生的交变电动势的最大值为E0，周期为T0，外力提供的功率为P0。若使线圈转动的角速度变为2ω，线圈中产生的交变电动势的最大值为E，周期为T，外力提供的功率为P。则E的大小为 ,T的大小为 ,P的大小为 。
【答案】:E＝2E0，T＝T0，P＝4P0
【解析】：设线圈为N匝，面积为S，所在区域磁感应强度为B，当角速度为ω时，产生的最大感应电动势E0＝NBSω，周期T0＝，外力提供的功率P0＝＝＝。当角速度为2ω时，产生的最大感应电动势E＝2NBSω＝2E0，周期T＝＝＝T0，外力提供的功率P＝＝＝4P0。
15.如图甲所示为电热毯电路示意图,交流电压u=311sin(100πt) V,当开关S闭合时,电热丝的电功率为P0;当开关S断开时,加在电热丝上的电压如图乙所示,则开关闭合时,交流电压表的读数为 。
【答案】：220 V
【解析】:交流电压表的读数为有效值,计算热功率要用有效值。开关接通时,交流电压峰值Um=311 V,所以有效值U=220V. 21教育名师原创作品
16.超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为 .
【答案】：1 kW
【解析】:节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I＝＝ A＝50 A．P线＝I2R＝502×0.4 W＝1 000 W，故节约的电功率为1 kW.
解答题（本题共4小题，每题10分，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。）
17.一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100匝．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻r＝5.0Ω，外电路电阻R＝95Ω.已知感应电动势的最大值Em＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．
【答案】:1.4 A
【解析】：从Φ－t图象可以看出
Φm＝1.0×10－2Wb， T＝3.14×10－2 s，
已知Em＝nωΦm， 又ω＝，
故电路中电流最大值Im＝＝
＝ A＝2 A.
交流电流表读数I＝Im/≈1.4 A.
18. 交流发电机电枢电阻为2 Ω,感应电动势瞬时值表达式e=389sin(100πt) V,给电阻R=8 Ω的用电器供电,则:21cnjy.com
(1)通过用电器的电流为多少?
(2)电源输出功率和发电总功率为多少?
(3)发电机输出端电压为多少?
【答案】：(1)27.5 A (2)6050 W 7562.5 W (3)220 V
【解析】:(1)交流电动势的有效值为E=275 V
根据闭合电路欧姆定律I=27.5 A。
(2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率P出=I2R=6050 W
电源消耗的总功率为P=EI=275×27.5 W=7562.5 W。
(3)发电机的路端电压为U=IR=27.5×8V=220 V。
19.某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线总电阻为6Ω.
(1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率．
(2)若改用5000V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．2·1·c·n·j·y
【答案】： (1)16.62 kW (2)226.18 V
【解析】：(1)输电线上的电流为I＝＝ A≈52.63 A，
输电线路损耗的功率为P损＝I2R＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW.
(2)改用高压输电后，输电线上的电流为I′＝＝ A＝4 A，
用户端在变压器降压前获得的电压：
U1＝U′－I′R＝(5 000－4×6)V＝4 976 V，
根据＝，用户得到的电压为U2＝U1＝×4 976 V≈226.18 V.
20.一个“220 V,200 W”的电炉接入电源电压u＝121sin100πt V的电路中，试求下列各物理量．www.21-cn-jy.com
(1)通过电路中电流的瞬时值表达式；
(2)与电路串联的交流电流表和与电路并联的交流电压表的读数各是多少？
(3)电炉的实际功率是多少？
【答案】：(1)i＝sin100πt A (2)0.5 A 121 V (3)60.5 W
【解析】：(1)电炉电阻R＝＝Ω＝242 Ω，则电流瞬时值i＝＝sin100πt A.21世纪教育网版权所有
(2)电压表的读数U＝＝121 V，电流表的读数I＝＝0.5 A.
(3)电炉实际功率P实＝UI＝121×0.5 W＝60.5 W.
本人声明：本资源属本人原创作品，授予21世纪教育网独家发行。
高二上学期 单元测试卷（一）
交变电流
（考试时间为100分钟，试卷满分100分）
选择题（本题共12小题；每小题4分，共48分）
1.下列提到的交流电，哪个指的不是交流电的有效值( )
A．交流电压表的读数
B．保险丝的熔断电流
C．电容器的击穿电压
D．电动机铭牌上的额定电压
2．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是( )21·世纪*教育网
3.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin(100πt) V。对此电动势,下列表述正确的有( ) 2-1-c-n-j-y
A.最大值是50 V
B.频率是100 Hz
C.有效值是25 V
D.周期是0.02 s
4.如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则( )
A.用户用电器上交变电流的频率是100 Hz
B.发电机输出交变电流的电压有效值是500 V
C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小
5.如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1：n2和电源电压U1分别为( )【出处：21教育名师】
A．1∶2 2U
B．1∶2 4U
C．2∶1 4U
D．2∶1 2U
6．如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的图是( )
7.一矩形线圈在匀强磁场里转动产生的交变电压e＝220 sin100πtV，以下说法错误的是( )21cnjy.com
A．频率是50 Hz
B. t＝0时，线圈平面与中性面垂直
C. t＝ s时，e有最大值
D．交变电压有效值为220 V
8.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是( )21·cn·jy·com
A．原线圈中的电流为nI
B．变压器的输入功率为
C．电动机输出的总功率为I2R
D．电动机两端电压为IR
9.矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流,下列说法正确的是( )2·1·c·n·j·y
A.当线框位于中性面时,线框中感应电动势最大
B.当穿过线框的磁通量为零时,线框中的感应电动势也为零
C.每当线框经过中性面时,感应电动势或感应电流方向就改变一次
D.线框经过与中性面垂直的位置时,各边不切割磁感线
10.如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2。则( )
A.用户端的电压为
B.输电线上的电压降为U
C.理想变压器的输入功率为r
D.输电线路上损失的电功率为I1U
11.(多选）图甲左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55 Ω,A、V为理想电流表和电压表,若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压,电压表的示数为110 V,下列表述正确的是( )www-2-1-cnjy-com
A.电流表的示数为2 A
B.原、副线圈匝数比为1∶2
C.电压表的示数为电压的有效值
D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz
12.(多选）如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示,则( ) 21*cnjy*com
A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C.曲线a表示的交流电动势频率为25 Hz
D.曲线b表示的交流电动势有效值为10 V
二、填空题（本题共4小题，每小题4分，共16分）
13. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则电流表的示数为 。www.21-cn-jy.com
14.一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动，角速度为ω时，线圈中产生的交变电动势的最大值为E0，周期为T0，外力提供的功率为P0。若使线圈转动的角速度变为2ω，线圈中产生的交变电动势的最大值为E，周期为T，外力提供的功率为P。则E的大小为 ,T的大小为 ,P的大小为 。
15.如图甲所示为电热毯电路示意图,交流电压u=311sin(100πt) V,当开关S闭合时,电热丝的电功率为P0;当开关S断开时,加在电热丝上的电压如图乙所示,则开关闭合时,交流电压表的读数为 。
16.超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为 .【来源：21·世纪·教育·网】
解答题（本题共4小题，每题10分，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。）
17.一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100匝．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻r＝5.0Ω，外电路电阻R＝95Ω.已知感应电动势的最大值Em＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．【来源：21cnj*y.co*m】
18. 交流发电机电枢电阻为2 Ω,感应电动势瞬时值表达式e=389sin(100πt) V,给电阻R=8 Ω的用电器供电,则:【版权所有：21教育】
(1)通过用电器的电流为多少?
(2)电源输出功率和发电总功率为多少?
(3)发电机输出端电压为多少?
19.某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线总电阻为6Ω.
(1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率．
(2)若改用5000V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．21世纪教育网版权所有
20.一个“220 V,200 W”的电炉接入电源电压u＝121sin100πt V的电路中，试求下列各物理量．21教育网
(1)通过电路中电流的瞬时值表达式；
(2)与电路串联的交流电流表和与电路并联的交流电压表的读数各是多少？
(3)电炉的实际功率是多少？
