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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-2 第四章《交流电》单元测试-B卷提高篇（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3分，共24分）
1．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时( )
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大
D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压
2.在收音机线路中，天线接收下的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图装置电路，其中代号a、b应选择的元件是 ( )
A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈 B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈
C．a是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈 D．a是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈
3.如图所示电路，电阻与电阻阻值相同，都为R，和并联的D为理想二极管正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大，在A、B间加一正弦交流电??V，则加在上的电压有效值为( )
A. 10?V B. 20?V C. 15?V D. ?V
4.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴，线圈绕匀速转动，如图所示，矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )
A. 峰值是 B. 峰值为2 C. 有效值为 D. 有效值为
5．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电上，电电动势随时间变化的规律如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz B．通过电阻的电流为 A
C．电阻消耗的电功率为2.5 W D．用交流电压表测得电阻两端的电压为5 V
6．（2019·北京市顺义区高三第二次统练）如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕转轴OO′匀速转动，轴OO′垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是( )
A．交流电压表V1的示数等于NBωL2
B．变压器的输入功率与输出功率之比为n1: n2
C．交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值
D．在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最小
7．（2019·江西省名校高三5月联合考）某电风扇挡位变换器的电路如图所示，它可视为一个可调压的理想变压器，总匝数为2 400匝的原线圈两端输入电压（V）的交变电源，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为240匝、600匝、1200匝、2400匝。电动机M的内阻r=8 Ω、额定电压U=220 V，额定功率P=110 W，下列说法正确的是( )
A．交变电源的频率为100 Hz
B．当选择挡位3后，电动机两端电压的有效值为110 V
C．当由挡位3变为挡位2后，原线圈的电流变大
D．当选择挡位4后，电动机的输出功率为110 W
8．（2019·辽宁省沈阳市东北育才学校高三第八次模拟）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=10:1，原线圈输入交变电压u=sinl00πt（V），在副线圈中接有理想交流电流表、阻值为22 Ω的定值电阻R和电容器C。下列说法中正确的是( )
A．电阻R中电流方向1 s内变化50次 B．电流表示数是1 A
C．电阻R消耗的电功率为22 W D．电容器的耐压值至少是22 V
二、多选题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）
9.如图所示,图甲、乙中电源为交流电源,图丙中电源为直流电源,各电路中线圈自感系数相同且直流电阻不计,各电压表示数都相同.下列说法正确的是 ( )
A.灯L1比灯L2亮 B.灯L3比灯L1亮
C.灯L2与灯L3一样亮 D.灯L1与灯L3一样亮
10．如图所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图丙所示的电流，则( )
A．在t1到t2时间内，甲、乙相吸 B．在t2到t3时间内，甲、乙相斥
C．t1时刻两线圈间作用力为零 D．t2时刻两线圈间吸引力最大
11.如图所示，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中曲线a、b所示，则 ( )
A. 两次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3：2
C. 曲线a表示的交变电动势频率为25H D. 曲线b表示的交变电动势有效值为10V
12.如图所示，一个100匝的矩形线圈abcd放置在磁感应强度为B的有界匀强磁场中，磁场只分布在bc的左侧，线圈以bc为轴旋转，转动的角速度为，图中ad边正垂直于纸面向外转动，电路中接入一个启辉电压为50V的氖泡，已知角速度，线圈的两条边，，磁感应强度，则下列说法正确的是( )
A. 该线圈产生交流电的有效值为50V B. 该线圈产生交流电的有效值为
C. 1s内氖泡闪光的时间为 D. 1s内氖泡闪光100次
13．（2019·四川省成都市高三三模）一不计电阻的矩形导线框，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的正弦交流电如图甲所示。把该交流电接在图乙中理想变压器的a、b两端，Rt为热敏电阻（温度升高时，其电阻减小），R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A．在t=l.5×10-2 s时刻，线框平面与磁场方向垂直
B．该交流电电压的瞬时值表达式为
C．Rt处温度升高时，Vl表示数与V2表示数的比值增大
D．Rt处温度升高时，V2表示数与A表示数的比值不变
14．某小型水电站的电能输送示意图如图5?5?7所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220 sin 100 πt(V)，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )
A．通过R0电流的有效值是20 A
B．降压变压器T2原、副线圈的电压之比为4∶1
C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压
D．升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率
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）有一交流发电机模型，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图所示，求：
(1)电动势的最大值和有效值；
(2)当t＝ s时，电动势的瞬时值，并指出此时线圈相对于磁场的位置；
(3)已知线圈面积为16 cm2，共25匝，计算匀强磁场的磁感应强度。
16．（12分）15.15.交流发电机的原理如图甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为R＝2.0Ω，求：
(1)线圈电阻上产生的电热功率是多少；
(2)保持线圈匀速运动，1min内外界对线圈做的功是多少．
17．（14分）如图5?4?24所示，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏“220 V 60 W”的电灯用电．求：
(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；
(2)接通电路时次级线圈的端电压；
(3)每盏灯的实际功率．
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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-2 第四章《交流电》单元测试-B卷提高篇（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3分，共24分）
1．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时( )
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大
D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压
【答案】 C
【解析】 此时用电器多，负载大，电阻小(因为用电器都是并联的)而变压器输出电压U不变，由I＝可知，干路电流大，输电线上损失电压大，电灯两端电压小，故用电高峰时比深夜暗，故C正确．
2.在收音机线路中，天线接收下的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图装置电路，其中代号a、b应选择的元件是 ( )
A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈 B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈
C．a是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈 D．a是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈
【答案】C
【解析】电容器具有“通高频、阻低频”作用，这样的电容器电容应较小，故a处放电容较小的电容器。电感线圈在该电路中要求做“通低频、阻高频”，所以b处应接一个高频扼流线圈。答案：C
3.如图所示电路，电阻与电阻阻值相同，都为R，和并联的D为理想二极管正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大，在A、B间加一正弦交流电??V，则加在上的电压有效值为( )
A. 10?V B. 20?V C. 15?V D. ?V
【答案】D
【解析】加在上的电压周期与正弦交流电的周期相等，但半个周期最大值为，另半个周期最大值为，所以根据可得，D正确。
4.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴，线圈绕匀速转动，如图所示，矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )
A. 峰值是 B. 峰值为2 C. 有效值为 D. 有效值为
【答案】D
【解析】由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U＝，即U＝，故选项C错误；选项D正确。
5．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电上，电电动势随时间变化的规律如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz B．通过电阻的电流为 A
C．电阻消耗的电功率为2.5 W D．用交流电压表测得电阻两端的电压为5 V
【答案】C
【解析】由图可知，该交变电流的周期为T＝4×10－2s，故频率为f＝＝25 Hz；通过电阻的电流最大值为Im＝＝1 A，有效值I＝＝0.707 A，电阻消耗的电功率为P＝I2R＝2.5 W。交流电压表测得的应为电阻两端电压的有效值U＝IR＝ V＝3.5 V。答案：C
6．（2019·北京市顺义区高三第二次统练）如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕转轴OO′匀速转动，轴OO′垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是( )
A．交流电压表V1的示数等于NBωL2
B．变压器的输入功率与输出功率之比为n1: n2
C．交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值
D．在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最小
【答案】C
【解析】交流电压的最大值等于NBωL2，电压表V1示数为有效值，A错误；理想变压器的输入与输出功率之比为1:1，故B错误；交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值，选项C正确；在图示位置时线圈平面与磁场平行，线圈中磁通量为零，感应电动势最大，故D错误。
7．（2019·江西省名校高三5月联合考）某电风扇挡位变换器的电路如图所示，它可视为一个可调压的理想变压器，总匝数为2 400匝的原线圈两端输入电压（V）的交变电源，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为240匝、600匝、1200匝、2400匝。电动机M的内阻r=8 Ω、额定电压U=220 V，额定功率P=110 W，下列说法正确的是( )
A．交变电源的频率为100 Hz
B．当选择挡位3后，电动机两端电压的有效值为110 V
C．当由挡位3变为挡位2后，原线圈的电流变大
D．当选择挡位4后，电动机的输出功率为110 W
【答案】B
【解析】A、根据原线圈两端输入电压的瞬时值表达式知，交变电源的频率，选项A错误；B、当选择挡位3后，副线圈的匝数为1 200匝，根据电压与匝数成正比得，即，解得，电动机两端电压的有效值为110 V，故选项B正确；C、当由挡位3变为挡位2后，根据电压与匝数成正比知副线圈两端的电压减小，输出功率变小，输入功率变小，根据知原线圈的电流变小，故选项C错误；D、当选择挡位4后，副线圈的匝数为24 00匝，根据电压比规律得副线圈两端的电压为220 V，电动机正常工作，流过的电流，电动机的发热功率热，电动机的输出功率出，故选项D错误。
8．（2019·辽宁省沈阳市东北育才学校高三第八次模拟）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=10:1，原线圈输入交变电压u=sinl00πt（V），在副线圈中接有理想交流电流表、阻值为22 Ω的定值电阻R和电容器C。下列说法中正确的是( )
A．电阻R中电流方向1 s内变化50次 B．电流表示数是1 A
C．电阻R消耗的电功率为22 W D．电容器的耐压值至少是22 V
【答案】C
【解析】原线圈输入交变电压u=220sin100πt（V），频率f=50 Hz，电流方向变化次数为2f，则电阻R中电流方向1 s内变化100次，选项A错误。根据理想变压器的规律可知副线圈两端的电压为：知，则U2=22 V，，因交流电也能通过电容器，可知电流表的读数大于1 A，选项B错误；电阻R消耗的电功率为：，故C正确；电容器的最小耐压值对应交流电压的最大值22V，故D错误。
二、多选题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）
9.如图所示,图甲、乙中电源为交流电源,图丙中电源为直流电源,各电路中线圈自感系数相同且直流电阻不计,各电压表示数都相同.下列说法正确的是 ( )
A.灯L1比灯L2亮 B.灯L3比灯L1亮
C.灯L2与灯L3一样亮 D.灯L1与灯L3一样亮
【答案】BC
【解析】图甲中线圈对交流有阻碍作用,灯L1两端电压小于电压表示数U;图乙中线圈与灯泡并联,灯L2两端电压等于电压表示数U;图丙中线圈对直流电没有阻碍作用,灯L3两端电压等于电压表示数U.故灯L2与灯L3一样亮且都比灯L1亮,B、C正确,A、D错误.
10．如图所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图丙所示的电流，则( )
A．在t1到t2时间内，甲、乙相吸 B．在t2到t3时间内，甲、乙相斥
C．t1时刻两线圈间作用力为零 D．t2时刻两线圈间吸引力最大
【答案】ABC
【解析】甲回路电流减弱时，据楞次定律，乙回路将产生与甲同向环绕的感应电流。甲、乙电流之间通过磁场发生相互作用，甲、乙相吸。同理，当甲中电流增强时，甲、乙互相排斥。故选项A、B都正确。在t1时刻，甲中电流产生的磁场变化率为零，则乙线圈感生电流瞬时值为零，而t2时刻，虽然乙中感生电流最强，但此时甲中电流瞬时值为零，所以t1、t2时刻，甲、乙电流间相互作用都为零。答案：ABC
11.如图所示，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中曲线a、b所示，则 ( )
A. 两次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3：2
C. 曲线a表示的交变电动势频率为25H D. 曲线b表示的交变电动势有效值为10V
【答案】ABC
【解析】在t=0时刻，感应电动势为零，此时线圈一定处在中性面上；故A正确；由图可知，a的周期为4×10-2s；b的周期为6×10-2s，则由n=1/T可知，转速与周期成反比，故转速之比为：3：2；故B正确；曲线a的交变电流的频率f=1/T=25H ；故C正确；曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2，曲线a表示的交变电动势最大值是15V，根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是10V，则有效值为；故D错误；故选ABC。
12.如图所示，一个100匝的矩形线圈abcd放置在磁感应强度为B的有界匀强磁场中，磁场只分布在bc的左侧，线圈以bc为轴旋转，转动的角速度为，图中ad边正垂直于纸面向外转动，电路中接入一个启辉电压为50V的氖泡，已知角速度，线圈的两条边，，磁感应强度，则下列说法正确的是( )
A. 该线圈产生交流电的有效值为50V B. 该线圈产生交流电的有效值为
C. 1s内氖泡闪光的时间为 D. 1s内氖泡闪光100次
【答案】BCD
【解析】线圈产生感应电动势的最大值为Em=nBSω=50V，由于磁场有边界，线圈只有半个周期在磁场中，则，得交流电压的有效值U=25V，所以A错误，B正确；线圈产生感应电动势的最大值为Em=50V，而启辉电压为50V的氖泡，当交流电压大于等于50V时，氖泡即可发光，根据交流电压瞬时表达式e=50sinωt，由此可知，一个周期内，氖泡发光时间为四分之一周期，那么1s内氖泡闪光的时间为0.25s，故C正确；由于角速度ω=100πrad/s，因此周期T=0.02s，而在一个周期内，氖泡发光次数为2次，那么1s内氖泡闪光100次，故D正确；故选BCD。
13．（2019·四川省成都市高三三模）一不计电阻的矩形导线框，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的正弦交流电如图甲所示。把该交流电接在图乙中理想变压器的a、b两端，Rt为热敏电阻（温度升高时，其电阻减小），R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A．在t=l.5×10-2 s时刻，线框平面与磁场方向垂直
B．该交流电电压的瞬时值表达式为
C．Rt处温度升高时，Vl表示数与V2表示数的比值增大
D．Rt处温度升高时，V2表示数与A表示数的比值不变
【答案】BC
【解析】A、在t＝l.5×10﹣2s时刻，交变电压最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，穿过该线圈的磁通量为零，线框平面与磁场方向平行，故A错误；B、由图知，最大电压，周期0.02 s，角速度是，则该交流电电压的瞬时值表达式为，故B正确；C、Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，故副线圈两端电压不变，设副线圈两端电压为，Rt温度升高时，阻值减小，则副线圈所在电路的电流，电流变大，根据闭合电流欧姆定律：，故V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C正确；D、Rt处温度升高时，阻值减小，V2表示数与A表示数的比值等于电阻Rt，故减小，故D错误。
14．某小型水电站的电能输送示意图如图5?5?7所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220 sin 100 πt(V)，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )
A．通过R0电流的有效值是20 A
B．降压变压器T2原、副线圈的电压之比为4∶1
C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压
D．升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率
【答案】 AB
【解析】 T2副线圈两端交流电压u＝220sin 100πt(V)，电压有效值为220 V，则通过R0的电流有效值I＝ A＝20 A，A项正确；由原、副线圈电压与匝数的关系知B项正确；由于输电线有电阻，所以升压变压器T1的输出电压和输出功率大于降压变压器T2的输入电压和输入功率，C、D错误．
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）有一交流发电机模型，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图所示，求：
(1)电动势的最大值和有效值；
(2)当t＝ s时，电动势的瞬时值，并指出此时线圈相对于磁场的位置；
(3)已知线圈面积为16 cm2，共25匝，计算匀强磁场的磁感应强度。
【答案】(1)5 V 3.5 V (2)5 V 线圈平面跟磁感线平行(4)0.4 T
【解析】 (1)由图象可知电动势的最大值Em＝5 V，根据正弦交流电的最大值和有效值的关系，故有效值为：E＝Em＝3.5 V。
(2)因为e＝Emsinωt＝5sin100πt，当t＝ s时，
e＝5sin100π× V＝5 V。
这时线圈平面跟磁感线平行。
(3)由于Em＝nBSω，所以
B＝＝ T＝0.4 T。
16．（12分）15.15.交流发电机的原理如图甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为R＝2.0Ω，求：
(1)线圈电阻上产生的电热功率是多少；
(2)保持线圈匀速运动，1min内外界对线圈做的功是多少．
【答案】(1) 4W. (2) 240J.
【解析】
（1）由I﹣t图可知，该线圈产生的交流电周期为4.0×10﹣2s，通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值Im=2.0 A；
根据交变电流的产生原理，发电机线圈每转动一周，交变电流完成一次周期性的变化，所以矩形线圈转动的周期T=4.0×10﹣2s。
流过线圈电阻电流的有效值I=
线圈电阻上产生的电热功率为=4 W
（2）外界对线圈做功转化成电能再转化成电热，1分钟内外界对线圈做的功
17．（14分）如图5?4?24所示，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏“220 V 60 W”的电灯用电．求：
(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；
(2)接通电路时次级线圈的端电压；
(3)每盏灯的实际功率．
【答案】 (1)220 V 0 (2)214.66 V (3)57.1 W
【解析】 (1)设空载时次级线圈的端电压为U2，则
＝
解得U2＝U1＝220 V
因为空载，次级线圈的负载电阻R2→∞，电流I2＝0，则
P＝I2U2＝0.
(2)接通电路后，100盏电灯并联的总电阻为
R外＝＝≈8.07 Ω
次级线圈中的电流
I′2＝＝ A＝26.6 A
次级线圈的端电压U′2＝I′2R外＝214.66 V.
(3)每盏灯的实际功率
P′＝U′2＝×214.66 W＝57.1 W.
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