2020届人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》测试卷

第五章《交变电流》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.下列说法中正确的有(　　)
A． 交流电流表、交流电压表测的是电压、电流的最大值
B． 电容器上标明的电压是有效值
C． 交流电压表和电流表测出的是瞬时值
D． 220 V交流电的电压有效值是220 V
2.用电压表检查如图所示的电路中的故障，测量Uad＝5.0 V，Uab＝0，Ubc＝5.0 V，Ucd＝0.则电路故障可能是(　　)

A． 滑动变阻器R1断路
B． 电容器C被击穿
C． 电阻R2断路
D． 电感线圈L断路
3.一正弦式交变电流随时间变化的规律如图所示，由图可知(　　)

A． 该交变电流的瞬时表达式为i＝10sin (25πt)A
B． 该交变电流的频率为50 Hz
C． 该交变电流的方向每秒钟改变50次
D． 该交变电流通过阻值为2 Ω的电阻时，此电阻消耗的功率为200 W
4.如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则下图中正确的是(　　)

A．
B．

C．
D．
5.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为(　　)

A．
B．
C．
D．
6.如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内．左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a端电势高于b端时，ab间的电压uab为正，下列uab－t图象可能正确的是(　　)


A．
B．
C．
D．
7.如图所示，上图是远距离输电线路的示意图，下图是发电机输出电压随时间变化的图象，则(　　)


A． 用户用电器上交流电的频率是100 Hz
B． 发电机输出交流电的电压有效值是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
8.下列各图象中表达的电流是正弦式交变电流的是(　　)

A．
B．
C．
D．
9.关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是(　　)
A． 由功率P＝U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻
B． 由P＝IU，应低电压小电流输电
C． 由P＝I2R，应减小导线电阻或减小输电电流
D． 上述说法均不对
10.面积均为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO′轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为B＝B0cost，从图示位置开始计时，则(　　)

A． 两线圈的磁通量变化规律相同
B． 两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同
C． 经相同的时间t(t＞T)，两线圈产生的热量不同
D． 从此时刻起，经时间，通过两线圈横截面的电荷量不同
11.一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图所示，则(　　)

A． 交流电的频率是4π Hz
B． 当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大
C． 当t＝π s时，e有最大值
D．t＝π s时，e＝－10 V最小，磁通量变化率最小
12.如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为1 000 匝，两个副线圈的匝数n2＝50 匝、n3＝100 匝，L1是“6 V,2 W”的小灯泡，L2是“12 V,4 W”的小灯泡，当n1接上交流电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为(　　)

A．A
B．A
C．A
D．A
二、填空题(共3小题)
13.一阻值恒定的电阻，当两端加上10 V的直流电压时，测得它的功率为P；当两端加上某一正弦式交流电压时，测得它的功率为，由此可知该交流电压的有效值为________V，最大值为________V.
14.如图甲所示，调压器装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，、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，则：


电流表的示数为________A，的示数为________A，原线圈中电压的瞬时值表达式为：________________.
15.我国西部特别是云、贵、川有大量的水力资源，西电东送是西部大开发的重要项目之一．据报道，云南大朝山在2005年可建成100万千瓦的水力发电站．设电站输出电压为25万伏，则输电线上的电流是________A．如输电线总电阻为40 Ω，则电流通过输电线时，在输电线上发热消耗的功率为________kW.如将输出电压升高到100万伏，则输电线上发热消耗的功率为________kW.根据以上数据得出你认为合理的输电方法是________________________________．
三、实验题(共1小题)
16.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，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，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．
(2)如果把它看成理想变压器，现要测定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，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)________
A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)
四、计算题(共3小题)
17.在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个电站，输送的电功率为P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800度．
求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻R线．
(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？
18.如图所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值．

19.图甲所示为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示，若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.

(1)请写出原线圈输入电压瞬时值Uab的表达式；
(2)求只在ce间接400 Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de间线圈的匝数比.



答案解析
1.【答案】D
【解析】交流电流表、交流电压表测的是电压、电流的有效值，A、C错误．电容器上标明的电压是耐压值，即击穿电压，B错误.220 V交流电的电压有效值是220 V，D正确．
2.【答案】D
【解析】当用电压表去判断电路故障时，如果电压表的两接线柱能与电源的两极接通，而与电压表两接线柱相并联的那部分电路没有完全短路，电压表就会有示数．即当电压表有示数时，电源两极与电压表两接线柱间的电路无断点．由题意Uad＝Ubc＝5.0 V可知ab，cd间为通路，A、C错误；若电容器被击穿，则Ubc将为零，B错误．故正确答案为D.
3.【答案】C
【解析】角速度为ω＝＝＝50π rad/s，所以交流电的电流瞬时值的表达式为i＝10sin (50πt)A，故A错误；交流电的频率为f＝＝25 Hz，故B错误；一个周期内电流方向改变2次，该交变电流的方向每秒钟改变50次，故C正确；交流电的电流有效值为I＝A，将该交变电流的电压加在阻值R＝2 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为P＝I2R＝100 W，故D错误．
4.【答案】D
【解析】在初始位置ad和bc切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知电流的方向为a→d→c→b→a，是负值，选项A、B错误．当再转过时，线圈处在中性面位置，感应电流为零，则选项C错误，选项D正确．故选D.
5.【答案】D
【解析】交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，则有()2R＝I2RT，所以I＝.D正确．
6.【答案】C
【解析】在第一个0.25T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小；同理在第0.25T0－0.5T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内a端电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变大，故选项C正确．
7.【答案】D
【解析】从图乙得到交流电的频率是50 Hz，变压器在输电过程中不改变交流电的频率，A错误；从图乙得到发电机输出电压的最大值是500 V，所以有效值为250V，B错误；输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的，C错误；由于变压器的输出电压不变，当用户用电器的总电阻增大时，输出电流减小，根据电流与匝数成反比的关系可知，输电线上的电流减小，由P线＝IR线可知，输电线上损失的功率减小，D正确．
8.【答案】C
【解析】正弦交流电是指大小和方向随时间做正弦规律变化的电流，由题图可知，只有C正确．
9.【答案】C
【解析】输电时导线上损失的电压ΔU＝IR，它不同于输电电压，P＝或P＝IU中的U应为导线上损失的电压，故A、B错，导线上功率的损失为发热损失，即P＝I2R，故C正确．
10.【答案】A
【解析】甲图中的磁通量变化规律为Φ甲＝B0Scost，乙图中磁通量的变化规律为Φ乙＝B0Scost.由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，达到最大值的时刻也相同，有效值E也相同，又因两线圈电阻相同，所以Q＝t也相同，经过时间，通过两线圈横截面的电荷量q＝·也相同，故A正确．
11.【答案】B
【解析】从图象可知交流电的周期为2π s，频率为Hz，t＝π s时，e＝0最小，A、C错；t＝0时，e最小，Φ最大，B对；t＝π s时，e＝－10 V，e最大，最大，“－”号表示方向，D错．
12.【答案】C
【解析】由P入＝P出知，I1U1＝6 W，又＝
所以U1＝U2＝×6 V＝120 V，I1＝A＝A.
13.【答案】5　10
【解析】当电阻两端加直流电压时，有P＝；
当电阻两端加正弦式交流电压时，设交流电压的有效值为U′，
有＝；
联立以上两式可解得U′＝5V，其最大值为Um＝U′＝10 V.
14.【答案】2　1　u＝220sin(100πt) V
【解析】
15.【答案】4×103　6.4×105　4×104　提高输电电压
【解析】当输电电压U1＝25万伏时，
I1＝＝A＝4×103A
输电线上热功率
P热1＝IR＝(4×103)2×40 W＝6.4×105kW
当输电电压U2＝100万伏时，
I2＝＝A＝1×103A
输电线上热功率
P热2＝IR＝(1×103)2×40 W＝4×104kW.
由以上计算可知：在输电功率P一定时，输电电压越高，输电线上损失的热功率P热越小，故合理的输电方法是提高输电电压．
16.【答案】(1)A　(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA　n
【解析】(1)A　由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．
(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nA＝n.
17.【答案】(1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV
【解析】(1)由于输送功率为P＝500 kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12 000度，终点得到的电能E′＝7 200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I＝计算，为I＝100 A，而输电线损耗功率可由P损＝I2R线计算，其中P损＝＝200 kW，因此可求得R线＝20 Ω.
(2)输电线上损耗功率P损＝()2·R线∝，原来P损＝2 200 kW，现在要求P损′＝10 kW，计算可得输电电压应调节为U′≈22.4 kV.
18.【答案】5 A
19.【答案】(1)Uab＝400sin 200πtV　(2)0.28 A　(3)
【解析】(1)由题图可知，交变电流周期为T＝0.01 s，ω＝＝200π rad/s，电压最大值Um＝400 V，原线圈输入电压瞬时值Uab的表达式为Uab＝400sin 200πtV.
(2)电压有效值U1＝200V，
理想变压器P1＝P2，
原线圈中电流I1＝，
解得I1＝A≈0.28 A.
(3)设ab间匝数为n1，＝，
同理，＝，
由题意可知，＝，
解得＝，
代入数据解得＝.