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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-2第五章 《交流电》单元测试-A卷基础篇（原卷版）
（时间：90分钟，满分：100分）
一、单选题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）
1.一台家用电冰箱的铭牌上标有“220V，100W”，这表明所用交变电压的( )
A. 峰值是380?V B. 峰值是220?V C. 有效值是220?V D. 有效值是311?V
2.如图是一正弦式交变电流的图象，由此图象可知这个交变电流的( )
.. . . . ..
A. 频率为50H B. 周期为50s
C. 电流的最大值为 D. 电流的有效值为
3.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图可知 ( )
A．在A、C时刻线圈处于中性面位置
B．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π
D．若从O时刻到D时刻经过0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
4．（2019·江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20 V时，输出电压( )
A．降低2 V B．增加2 V C．降低200 V ．增加200 V
5．（2019·山东省潍坊市教科院2019年高三高考模拟）图甲是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生的交变电压图象。将该电压加在图乙中理想变压器的M、N两端。变压器原、副线圈匝数比为5:1，电阻R的阻值为2 Ω，电流表、电压表均为理想电表。下列说法不正确的是( )
A．电流表的示数为2 A
B．线圈转动的角速度为50 πrad／s
C．流过灯泡的电流方向每秒钟改变50次
D．0.01 s时穿过线圈的磁通量最大
6．（2019·山东省济南市高三第三次模拟）手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是( )
A．交流电压的变化周期变为原来的一半
B．穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半
C．交流电压的最大值变为原来的一半
D．交流电压的有效值变为原来的倍
7．在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需把低频成分输送到下一级装置，如图所示，则下列做法合理的是 ( )
A．在ab间接入一个电容器
B．在ab间接入一个低频扼流圈
C．在ab间接入一个高频扼流圈
D．在ab间接入一个电容器或高频或低频扼流圈都可以
8.如图5-5-2所示为远距离输电的简化电路图.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
二、多选题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）
9．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝220sin100πt V，则( )
A．交流电的频率是100π Hz B．t＝0时，线圈位于中性面
C．交流电的周期是0.02 s D．t＝0.05 s时，e有最大值
10．矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交变电流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是( )
A．交变电流电压的有效值为36 V
B．交变电流电压的最大值为36 V，频率为0.25 Hz
C．2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大
D．1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快
11.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是( )
A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大
B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向
C．电动势的最大值是157 V
D．在t＝0.4 s时，磁通量变化率达最大，其值为3.14 Wb/s
12．如图甲所示，U形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以如图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的作用时间是( )
A．0～t1 B．t1～t2 C．t2～t3 D．t3～t4
13．如图5?4?14所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接一定值电阻R.调节触头P，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后( )
A．原线圈中的电流之比为4∶1
B．副线圈中的电流之比为2∶1
C．变压器的输入功率之比为4∶1
D．变压器的输出功率之比为1∶2
14．（2019·山东省潍坊市高三模拟训练）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=11:5，原线圈接ul=110sin100πt V的交流电，电阻R1=R2=25 Ω，D为理想二极管，则( )
A．通过电阻R1的电流为2 A
B．二极管的反向耐压值应大于50 V
C．原线圈的输入功率为大于50 W
D．通过原线圈的电流为
三、计算题（本大题共四题，15题12分，16题12分，17题14分，共38分）
15．（12分）随着全世界可利用能的减少和环境污染的形势日趋严峻，我国适时地提出了“节能减排”的重要规划，为了为“节能减排”工作做出贡献，不少发电站开发了风力发电，如图所示是风力发电机的外观图，发电的原理是叶轮旋转带动磁场中的线圈旋转，产生交变电流，当叶轮转速在20转/秒左右时，通过齿轮箱将使线圈转速稳定到1500转/秒，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动，线圈的匝数为n＝100匝、所围成矩形的面积S＝0.04 m2，在线圈所在空间内存在磁场B＝2×10－2 T。以线圈与磁感线垂直时为计时起点，求：
(1)线圈中产生的感应电动势的表达式；
(2)在转过的时间内，线圈中产生的平均感应电动势。
16．（12分）发电机的转子是匝数为100，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度B＝0.05 T的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100π rad/s的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时。线圈和外电路的总电阻R＝10 Ω。线圈从计时开始，到转过60°过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？
17．（12分）如图5?5?8甲所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝250 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30 kW，它通过总电阻r线＝2.0 Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220 V的白炽灯，总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化.
(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？
(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，已知用户变压器的降压比为40∶1，如图乙所示．当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？
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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-2第五章 《交流电》单元测试-A卷基础篇（解析版）
（时间：90分钟，满分：100分）
一、单选题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）
1.一台家用电冰箱的铭牌上标有“220V，100W”，这表明所用交变电压的( )
A. 峰值是380?V B. 峰值是220?V C. 有效值是220?V D. 有效值是311?V
【答案】C
【解析】交流电表的示数，保险丝的熔断电流，铭牌上标有“220V，100W”，都是有效值，故C正确，ABD错误。
2.如图是一正弦式交变电流的图象，由此图象可知这个交变电流的( )
.. . . . ..
A. 频率为50H B. 周期为50s
C. 电流的最大值为 D. 电流的有效值为
【答案】A
【解析】由图可知，T=0.02s，故f=＝50H ，故A正确，B错误。由图可知，该交流电的最大值为10A．故C错误；该交流电的电流值的最大值为10A，所以有效值：，选项D错误；故选A。
3.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图可知 ( )
A．在A、C时刻线圈处于中性面位置
B．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π
D．若从O时刻到D时刻经过0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
【答案】D
【解析】A、C时刻感应电流最大，线圈位置与中性面垂直，B、D时刻感应电流为零，线圈在中性面，此时磁通量最大。从A时刻到D时刻线圈转过角度为。若从O时刻到D时刻经过0.02 s，即线圈转动一周用时0.02 s，且在这个时间内电流方向改变2次，则在1 s内交变电流的方向改变×2＝100次，故D正确。
4．（2019·江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20 V时，输出电压( )
A．降低2 V B．增加2 V C．降低200 V ．增加200 V
【答案】D
【解析】由理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比即，得：，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：，当输入电压增加20V时，输出电压增大200V，故D正确。
5．（2019·山东省潍坊市教科院2019年高三高考模拟）图甲是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生的交变电压图象。将该电压加在图乙中理想变压器的M、N两端。变压器原、副线圈匝数比为5:1，电阻R的阻值为2 Ω，电流表、电压表均为理想电表。下列说法不正确的是( )
A．电流表的示数为2 A
B．线圈转动的角速度为50 πrad／s
C．流过灯泡的电流方向每秒钟改变50次
D．0.01 s时穿过线圈的磁通量最大
【答案】D
【解析】原线圈的电压的有效值为=100 V，由电压与匝数成正比可得副线圈的电压有效值为：；副线圈上的电流：，由电流与匝数成反比得，所以电流表读数为2 A，故A正确。根据图象可以知道，交流电的周期是0.04 s，由，故B正确；交流电的周期是0.04 s，在每一个周期内交流电的方向改变2次，所以流过灯泡的电流方向每秒钟改变次数：次，故C正确。由图象可知，在t=0.01 s时，电压最大，此时是磁通量的变化率最大，此时穿过线圈的磁通量为零，故D错误；此题选择错误的选项，故选D。
6．（2019·山东省济南市高三第三次模拟）手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是( )
A．交流电压的变化周期变为原来的一半
B．穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半
C．交流电压的最大值变为原来的一半
D．交流电压的有效值变为原来的倍
【答案】C
【解析】根据可知，当线圈的转速变为原来的一半时，周期变为原来的2倍，选项A错误；穿过线圈的磁通量的最大值为，与转速无关，选项B错误；当线圈的转速变为原来的一半时，角速度变为原来的一半，根据E=nBSω可知，交流电压的最大值变为原来的一半，选项C正确；根据可知，交流电压的有效值变为原来的一半，选项D错误。
7．在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需把低频成分输送到下一级装置，如图所示，则下列做法合理的是 ( )
A．在ab间接入一个电容器
B．在ab间接入一个低频扼流圈
C．在ab间接入一个高频扼流圈
D．在ab间接入一个电容器或高频或低频扼流圈都可以
【答案】C
【解析】电容器是“通高频，阻低频”，低频扼流圈是“通直流，阻交流”，而高频扼流圈“通低频，阻高频”，C对。
8.如图5-5-2所示为远距离输电的简化电路图.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】理想变压器输入功率与输出功率相等,即P=U1I1=U2I2,故用户端的电压U2=U1,选项A正确,选项C错误;输电线上的电压降ΔU=U-U1=I1r,选项B错误;理想变压器输电线上损失的功率为r,选项D错误.
二、多选题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）
9．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝220sin100πt V，则( )
A．交流电的频率是100π Hz B．t＝0时，线圈位于中性面
C．交流电的周期是0.02 s D．t＝0.05 s时，e有最大值
【答案】 BC
【解析】 由瞬时值表达式知：感应电动势按正弦规律变化，所以t＝0时，线圈位于中性面。角速度ω＝100π rad/s。
因ω＝2πf，所以f＝＝ Hz＝50 Hz；
由T＝得T＝ s＝0.02 s；当t＝0.05 s时，
e＝220sin5π V＝0。故B、C选项正确。
10．矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交变电流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是( )
A．交变电流电压的有效值为36 V
B．交变电流电压的最大值为36 V，频率为0.25 Hz
C．2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大
D．1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快
【答案】 BC
【解析】 由图象可知，该交变电流为正弦交变电流，电压的最大值为36 V，有效值为36 V，周期T＝4 s，则f＝＝0.25 Hz，故A错误，B正确；1 s末电压达到最大值，线框平面应与磁场平行，故D错误；2 s末交流电压为零，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，故C正确。
11.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是( )
A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大
B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向
C．电动势的最大值是157 V
D．在t＝0.4 s时，磁通量变化率达最大，其值为3.14 Wb/s
【答案】 CD
【解析】 由Φ－t图象可知Φmax＝BS＝0.2 Wb，T＝0.4 s，又因为N＝50，所以Emax＝NBSω＝NΦmax·＝157 V，C正确；t＝0.1 s和0.3 s时，Φ最大，e＝0，变向；t＝0.2 s和0.4 s时，Φ＝0，e＝Emax最大，故A、B错误，根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知当t＝0.4 s时，最大，＝＝ Wb/s＝3.14 Wb/s，D正确。
12．如图甲所示，U形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以如图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的作用时间是( )
A．0～t1 B．t1～t2 C．t2～t3 D．t3～t4
【答案】AC
【解析】0～t1时间内，电流I由c→d且逐渐增大，由安培定则知，穿过abEF回路的磁感应强度垂直纸面向里，且逐渐增强，因此磁通量增大，由楞次定律判定金属棒ab中的电流方向由a→b；再由左手定则可判定，此过程中ab棒所受安培力向左，选项A正确。同理，可判定出t1～t2、t3～t4时间内ab棒所受安培力向右，t2～t3时间内ab棒所受安培力向左。答案：AC
13．如图5?4?14所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接一定值电阻R.调节触头P，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后( )
A．原线圈中的电流之比为4∶1
B．副线圈中的电流之比为2∶1
C．变压器的输入功率之比为4∶1
D．变压器的输出功率之比为1∶2
【答案】BC
【解析】 使副线圈匝数变为原来的一半，即n′2＝，根据公式＝及＝，可得副线圈两端的电压变为原来的，所以副线圈中的电流变为原来的，B正确；根据公式＝及＝，可得＝，原线圈中的电流将变为原来的，所以A正确；根据P＝I2R，副线圈中消耗的电功率变为原来的，所以变压器的输出功率之比为4∶1，理想变压器的输出功率和输入功率相等，所以C正确，D错误．
14．（2019·山东省潍坊市高三模拟训练）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=11:5，原线圈接ul=110sin100πt V的交流电，电阻R1=R2=25 Ω，D为理想二极管，则( )
A．通过电阻R1的电流为2 A
B．二极管的反向耐压值应大于50 V
C．原线圈的输入功率为大于50 W
D．通过原线圈的电流为
【答案】BC
【解析】由表达式知原线圈电压有效值为，根据，得副线圈两端电压为，则通过电阻R1的电流为；故A错误；输出电压最大值为50 V；故要使电路正常工作，反向耐压值应大于50 V，故B正确；根据电流热效应，，所以R2两端的电压为，则通过R2的电流为，输出端的总功率，故输入功率也为75 W，故C正确；原线圈的电流，故D错误。故选BC。
三、计算题（本大题共四题，15题12分，16题12分，17题14分，共38分）
15．（12分）随着全世界可利用能的减少和环境污染的形势日趋严峻，我国适时地提出了“节能减排”的重要规划，为了为“节能减排”工作做出贡献，不少发电站开发了风力发电，如图所示是风力发电机的外观图，发电的原理是叶轮旋转带动磁场中的线圈旋转，产生交变电流，当叶轮转速在20转/秒左右时，通过齿轮箱将使线圈转速稳定到1500转/秒，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动，线圈的匝数为n＝100匝、所围成矩形的面积S＝0.04 m2，在线圈所在空间内存在磁场B＝2×10－2 T。以线圈与磁感线垂直时为计时起点，求：
(1)线圈中产生的感应电动势的表达式；
(2)在转过的时间内，线圈中产生的平均感应电动势。
【答案】 (1)e＝240πsin3000πt V (2)480 V
【解析】(1)线圈运动的角速度为：
ω＝2πN＝3000π rad/s
线圈从中性面开始计时，所以感应电动势的表达式为：
e＝nBSωsinωt
＝100×2×10－2×0.04×3000πsin3000πt V
＝240πsin3000πt V
(2)转过的时间内，线圈中产生的平均感应电动势为：
E＝n＝n＝n＝＝480 V
16．（12分）发电机的转子是匝数为100，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度B＝0.05 T的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100π rad/s的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时。线圈和外电路的总电阻R＝10 Ω。线圈从计时开始，到转过60°过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？
【答案】1×10－2C
【解析】E＝n，又I＝，且I＝，Δt＝t。
所以，通过线圈某一截面的电荷量q＝It＝Δt＝
从中性面计时，转过60°，如图所示
ΔΦ＝BΔS＝BS(1－cos 60°)＝BS
q＝＝ C＝1×10－2C。
17．（12分）如图5?5?8甲所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝250 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30 kW，它通过总电阻r线＝2.0 Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220 V的白炽灯，总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化.
(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？
(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，已知用户变压器的降压比为40∶1，如图乙所示．当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？
【答案】 (1)131 V 14.9 kW (2)12.5 W
【解析】 (1)由P用＝求得用户总的电阻R用＝2.2 Ω，
电路中的电流为I＝＝＝59.5 A
U灯＝IR用＝130.9 V＝131 V
P输＝U0I＝14 875 W＝14.9 kW.
(2)P用＝U4I4，U4＝220 V，
I4＝＝100 A
＝，I3＝＝2.5 A
P损＝Ir线＝12.5 W.
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