高中物理人教版 选修3-2 交变电流　 测试题（第4期）+Word版含解析

高中物理人教版
选修3-2 交变电流测试题（第4期）
1.(多选)(理想变压器原、副线圈关系的应用)(2018·福建泉州考前模拟)如图为日常生活中常见的点火装置原理图,先将1.5 V直流电压通过转换器转换为正弦交变电压u=6sin ωt(V),然后将其加在理想变压器的原线圈n1上,当副线圈n2两端电压达到12 kV以上时放电针之间空气被击穿,从而引发电火花点燃气体。下列说法正确的是(　　)
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A.原线圈两端所接交流电压表的读数为3 V
B.副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率不相等
C.要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于×103
D.要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于2 000
答案AD
解析最大值为有效值的倍,所以电压的有效值为U= V=3 V,即电压表示数为3 V,故A正确;变压器不能改变频率,故副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率相等,故B错误;当变压器副线圈电压的瞬时值大于12 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。转换器所输出的正弦交变电压最大值为6 V,根据电压与匝数成正比,所以实现点火的条件是=2 000,故C错误,D正确。
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2.(多选)(理想变压器原、副线圈关系的应用)(2018·甘肃张掖一诊)如图所示,理想变压器原线圈的匝数为1 100,副线圈的匝数为55,原线圈两端a、b接正弦交流电源,在原线圈前串接一个电阻R0=121 Ω的保险丝,电压表/的示数为220 V,如果负载电阻R=5.5 Ω,各电表均为理想电表,则(　　)
A.电流表/的示数为1 A
B.变压器的输出电压为5.5 V
C.保险丝实际消耗的功率为1.21 W
D.负载电阻实际消耗的功率为22 W
答案CD
解析U1=220 V,根据变压器变压比公式,得变压器的输出电压U2=11 V,则选项B错误;副线圈中的电流I2==2 A,即电流表/的示数为2 A,选项A错误;负载电阻实际消耗的功率为P=R=22×5.5 W=22 W,故选项D正确;原线圈中的电流I1==0.1 A,保险丝实际消耗的功率为P0=R0=0.12×121 W=1.21 W,则选项C正确。
3.(多选)(理想变压器的动态分析)(2018·山东临沂一模)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,图中电表均为理想电表,R为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小),Ll和L2是两个完全相同的灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u,下列说法正确的是(　　)
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A.电压的频率为50 Hz
B.电压表的示数为11 V
C.当照射R的光强增大时,电流表的示数变大
D.若L1的灯丝烧断后,电压表的示数会变小
答案ABC
解析原线圈接入如图乙所示,T=0.02 s,所以频率为f==50 Hz,故A正确;原线圈接入电压的最大值是220 V,所以原线圈接入电压的有效值是U=220 V,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,所以副线圈电压是11 V,所以V的示数为11 V,故B正确;R阻值随光强增大而减小,根据I=知副线圈电流增加,副线圈输出功率增加,根据能量守恒定律,所以原线圈输入功率也增加,原线圈电流增加,所以电流表的示数变大,故C正确;当L1的灯丝烧断后,变压器的输入电压不变,根据变压比公式,输出电压也不变,故电压表读数不变,故D错误;故选ABC。
4.(多选)(理想变压器的动态分析)(2018·山东青岛模拟)如图甲所示理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶9,副线圈接有一定值电阻R和热敏电阻Rt(电阻随温度升高而减小),原线圈所接电源电压按图乙所示规律变化,则下列说法正确的是(　　)
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A.原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin 100πt(V)
B.电压表示数为36 V
C.热敏电阻Rt周围环境温度升高,电流表的示数减小
D.热敏电阻Rt周围环境温度升高,变压器的输入功率增大
答案AD
解析由题图乙知,Um=220 V,T=2×10-2 s,所以ω==100π s-1,u=Umsin ωt=220sin 100πt(V),故选项A正确;电压表示数为有效值,U1==220 V,由得,U2=36 V,故选项B错误;热敏电阻Rt周围环境温度升高,Rt减小,副线圈中电流增大,由知,I1增大,故电流表的示数增大,由P入=U1I1知,输入功率增大,故选项C错误,D正确。
5.(多选)(远距离输电)(2018·山西晋城一模)如图所示为某山区小型水电站的电能输送示意图,发电机输出的电压和输电线路上的电阻恒定,用电器均为纯电阻元件,当用电高峰来临时,下列判断正确的是(　　)
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A.用电器等效电阻R0变大
B.升压变压器T1的输出电压变大
C.降压变压器T2的输出电压变小
D.输电线路总电阻R上消耗的功率变大
答案CD
解析用电高峰来临时,用电器增多,用电器并联后的总电阻R0减小,选项A错误;由于升压变压器的输入电压一定,则输出电压一定,选项B错误;设输电线的输送电流为I,降压变压器的变压比为k,升压变压器的输出电压为U,则U=IR+k2IR0,当R0减小时,I增大,输电线电阻R消耗的功率PR=I2R变大,选项D正确;降压变压器T2的输入电压等于U-IR,可以判断此电压减小,则输出电压也减小,选项C正确;故选CD。
6.(多选)(远距离输电、互感器)(2018·山东青岛模拟)如图所示为某小型电站高压输电示意图,变压器均为理想变压器,发电机输出功率为20 kW。在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数比为1∶10,电流表的示数为1 A,输电线的总电阻为10 Ω,则下列说法正确的是(　　)
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A.采用高压输电可以增大输电线中的电流
B.升压变压器的输出电压U2=2 000 V
C.用户获得的功率为19 kW
D.将P下移,用户获得的电压将增大
答案BC
解析根据高压输电原理,提高输电电压,输电电流减小,A错误;根据电流互感器的原理,输电电流:I输=×1 A=10 A,输电电压:U2= V=2 000 V,B正确;输电线上的功率损失:P损=I2R=102×10 W=1 kW,用户获得的功率为:P用=P输-P损=20 kW-1 kW=19 kW,C正确;将P下移,降压变压器原线圈匝数增加,根据变压器的变压规律,副线圈的电压减小,用户获得的电压将减小,D错误。故选BC。
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7.(多选)(2018·河北冀州调研)如图所示,理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上,输出端接理想电流表及阻值为R的负载。如果要求负载上消耗的电功率最大,则下列说法正确的是(　　)
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A.该交流电源电动势的瞬时值表达式为e=Emsin (100πt) V
B.变压器原、副线圈匝数的比值为
C.电流表的读数为
D.负载上消耗的热功率为
答案BC
解析由e-t图象可知交流电的周期T=4×10-2 s,则ω==50π rad/s,所以e=Emsin (50πt) V,则A错误。对于理想变压器,在电源输出最大功率时,电流I1=,此时,变压器输入功率恰好等于电源内阻消耗的功率,又输出功率等于输入功率,则r=R,得出。又,得出,I2=,则B、C项正确。负载上消耗的热功率为P=R=,则D项错误。
8.(多选)(2018·广东惠州模拟)在家庭电路中,为了安全,一般在电能表后面的电路中安装一个漏电保护开关,其工作原理如图所示,其中甲线圈两端与脱扣开关控制器相连,乙线圈由两条电源线采取双线法绕制,并与甲线圈绕在同一个矩形硅钢片组成的铁芯上。以下说法正确的是(　　)
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A.当用户用电正常时,甲线圈两端没有电压,脱扣开关接通
B.当用户用电正常时,甲线圈两端有电压,脱扣开关接通
C.当用户发生漏电时,甲线圈两端没有电压,脱扣开关断开
D.当用户发生漏电时,甲线圈两端有电压,脱扣开关断开
答案AD
解析正常状态时,火线和零线中电流产生的磁场完全抵消,ef中没有电压,脱扣开关K保持接通,A正确、B错误;当用户发生漏电时,流过火线与零线的电流不相等,保护器中火线和零线中电流产生的磁场应不能完全抵消,会使甲线圈中产生感应电动势,脱扣开关断开,C错误、D正确。故选AD。
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9.(2018·湖南永州三模)如图所示,在AB间接入U1=311sin 314t(V)的正弦式交变电流,通过理想变压器和相同的理想二极管D1、D2给阻值R=20 Ω的纯电阻供电,变压器原线圈n1=1 100匝,副线圈n2=200匝,Q为副线圈正中央抽头。为保证安全,二极管的反向耐压值至少为U0,设电阻R上消耗的电功率为P,则(　　)
A.U0=56.6 V,P=20 W B.U0=56.6 V,P=80 W
C.U0=28.3 V,P=20 W D.U0=28.3 V,P=80 W
答案A
解析AB间接入的交流电的电压有效值为U= V=220 V,根据公式可得副线圈两端电压有效值为U2=40 V,故而二极管的反向耐压值至少为U0,它是最大值,所以U0=40 V=56.6 V,Q为副线圈正中央抽头,则R两端电压为20 V,所以R消耗的热功率为P= W=20 W,A正确。
10.(2018·吉林长春三模)如图所示,一个理想变压器原线圈的匝数为50,副线圈的匝数为100,原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上,导轨间距为0.4 m。导轨上有一长度略大于导轨间距且垂直于导轨的导体棒,导轨与导体棒的电阻忽略不计,副线圈回路中电阻R1=5 Ω,R2=15 Ω,图中交流电压表为理想电压表。导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1 T的匀强磁场。导体棒在水平外力的作用下运动,其速度随时间变化的关系式为v=5sin 10πt(m/s),则下列说法正确的是(　　)
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A.R1的功率为0.2 W
B.电压表的示数为5 V
C.水平外力为恒力
D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04 Wb/s
答案D
解析导体棒切割磁感线产生感应电动势,由法拉第电磁感应定律可得E=BLv,代入数据得E=2sin 10πt(V)。则原线圈输入电压的有效值为U1= V,原、副线圈的电压与匝数成正比,则,解得U2=2 V,选项B错误;由欧姆定律可得副线圈回路中的电流为I2= A= A,则定值电阻R1的电功率为P1=R1=()2×5 W=0.1 W,选项A错误;由导体棒的速度公式可知导体棒的运动为变速运动,则外力不可能为恒力,选项C错误;由以上计算可知,感应电动势的最大值为Em=2 V,则由法拉第电磁感应定律E=n1,得磁通量变化率最大值为 Wb/s=0.04 Wb/s,选项D正确。
11.(多选)(2018·山东济南二模)某同学在实验室中研究远距离输电的相关规律,由于输电线太长,他将每100米导线卷成一卷,共有8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)。第一次实验采用如图所示的电路图,将输电线与学生电源和用电器直接相连,测得输电线上损失的功率为P,损失的电压为U1;第二次实验采用如图乙所示的电路田,其中理想变压器T1与学生电源相连,其原、副线圈的匝数比为n1∶n2,理想变压器T2与用电器相连。测得输电线上损失的功率为P2,损失的电压为U2,两次实验中学生电源的输出电压与电功率均相同,下列正确的是(　　)
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A.P2∶P1=n1∶n2 B.P2∶P1=
C.U2∶U1=n1∶n2 D.U2∶U1=
答案BC
解析A.第一次实验输电线上的电流I=,输电线上损失的功率P1=I2R=R
第二次实验,升压变压器副线圈上的电压U2=U1,输电线上的电流I'=,输电线上损失的功率P2=I2·R=R,所以:,故A错误,B正确。
B.第一次损失的电压U1=IR,第二次损失的电压U2=I'R,故,故C正确,D错误,故选BC。
12.(2018·广西重点高中一模)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,a、b端接入一正弦式交流电源。L1、L2为两只规格为“22 V　6 W”的灯泡,两电表为理想交流电表。当滑动变阻器的滑片P处于中间位置时,两灯泡恰好都正常发光。下列说法正确的是(　　)
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A.电流表示数为0.27 A
B.电压表示数为44 V
C.滑片P向下移动时,灯泡L2将变暗
D.滑片P向上移动时,灯泡L1将变暗
答案B
解析由于原、副线圈匝数比为2∶1,则原、副线圈电流比为1∶2,因两灯泡正常发光,所以原线圈电流为 A,则副线圈电流为 A=0.55 A,选项A错误;原、副线圈两端电压比为2∶1,副线圈两端电压为22 V,所以原线圈两端电压为44 V,选项B正确;滑片P向下移动时,副线圈电路的电阻变小,电流变大,则原线圈电路中电流也变大,即通过灯泡L2的电流变大,灯泡L2可能变亮或烧毁,选项C错误;滑片P向上移动时,通过灯泡L2的电流变小,原线圈两端电压变大,则副线圈两端电压也变大,灯泡L1可能变亮或烧毁,选项D错误。