高中物理人教版选修3-2课后练习质量检测卷 第5章 交变电流word含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-2课后练习质量检测卷 第5章 交变电流word含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 316.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-12 17:03:33 | ||
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文档简介
交变电流
(时间：90分钟 满分：100分)
一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．如图所示，磁带录音机既可用作录音，也可用作放音，其主要部件为匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b，不论是录音或放音过程，磁带或磁隙软铁会存在磁化现象．下面是对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的描述，正确的是( )
A．放音的主要原理是电磁感应，录音的主要原理是电流的磁效应
B．录音的主要原理是电磁感应，放音的主要原理是电流的磁效应
C．放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用
D．录音和放音的主要原理都是电磁感应
解析：选A 放音的主要原理是磁生电，所以是电磁感应现象，录音的主要原理是电生磁，是电流的磁效应，故A正确，B、C、D均错误．
2．如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是( )
A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈
B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器
C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器
D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管
解析：选B 由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确．
3．(2018·全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示，则Q方∶Q正等于( )
A．1∶ B．∶1
C．1∶2 D．2∶1
解析：选D 据Q热＝T得：Q方＝T、Q正＝T，两式相除就有Q方∶Q正＝2∶1，故选D.
4．(2018·江苏卷)采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为( )
A．55 kV B．110 kV
C．440 kV D．880 kV
解析：选C 输电线上损耗的功率P＝I2r，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，电流I要减小为原来的，当输送功率一定时，输电电压要升高为原来的2倍，选项C正确．
5．(2018·天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的，则( )
A．R消耗的功率变为P
B．电压表V的读数为U
C．电流表A的读数变为2I
D．通过R的交变电流频率不变
解析：选B 根据ω＝2πn可知转速变为原来的，则角速度变为原来的，根据Em＝NBSω可知电动机产生的最大电动势变为原来的，根据U＝可知发电机的输出电压有效值变为原来的，即原线圈的输出电压变为原来的，根据＝可知副线圈的输入电压变为原来的，即电压表示数变为原来的，根据P＝可知R消耗的电功率变为P，A错误，B正确；副线圈中的电流为I2＝，即变为原来的，根据＝可知原线圈中的电流也变为原来的，C错误；转速减小为原来的，则频率变为原来的，D错误．
6．(2016·全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1，R2和R3的阻值分别为3 Ω，1 Ω，4 Ω，?为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )
A．2 B．3
C．4 D．5
解析：选B 设变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，当开关S断开时，电流表的示数为I，副线圈电流为I，因此有(U－IR1)I＝2I2(R2＋R3)；当S闭合时，电流表的示数为4I，同理有(U－4IR1)4I＝2(4I)2R2，联立解得原、副线圈匝数比为3，故选B.
7．在如图(a)的电路中，电阻R2＝6R1，D1、D2为理想二极管，当输入图(b)的正弦交流电时，电压表的示数为( )
A． B．
C． D．U0
解析：选C 由题意可知，0～时间内两电阻串联，则电路总电阻R＝R1＋R2
根据欧姆定律得出R1两端电压U1＝R1＝
～T时间内电压反向，回路中只有电阻R1，则电路总电阻R′＝R1
根据欧姆定律得出R1两端电压U2＝＝U0，
根据交流电的有效值定义得·＋·＝T
解得U＝U0，故C正确．
8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝3∶1，L1、L2为两相同灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C＝10 μF.当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电压时，下列说法中正确的是( )
A．灯泡L1一定比L2暗
B．电容器C所带电荷量的最大值为6×103 C
C．电容器C放电周期为2×10－2 s
D．副线圈两端的电压最大值为12 V
解析：选D 原线圈有正弦交流电，则副线圈中也有正弦式交流电．由于L1与电阻相串联，而L2与电感器相串联，灯泡L1与L2，是谁亮和暗，取决于电感和电阻谁的阻碍作用大，本题未给条件无法判断，故A错误；由变压器的变压比＝可知，副线圈两端的电压的最大值：U2m＝＝×36 V＝12 V，故D正确；电容器所带电荷量的最大值：Q＝CU2m＝10×10－6×12 C＝1.2×10－4 C，故B错误；电容器与二极管串联，含有电容的支路一次充电结束后就相当于断路，不存在周期，故C错误．
二、多选题(本题共7小题，每小题3分，共21分，全选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)
9．甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端．其中输入的交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．则两图中负载电阻R上得到的电流特征是( )
A．图甲中R得到的是交流成分
B．图甲中R得到的是直流成分
C．图乙中R得到的是低频成分
D．图乙中R得到的是高频成分
解析：选AC 当交变电流加在电容器上时，有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；乙图中电容器通过交流高频成分．阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误．
10．室外天线放大器能将室外接收到的微弱电视信号放大，使得电视机更清晰．放大器放置在室外的天线附近，为它供电的电源盒放置在室内，连接电源盒与放大器的两条电线兼有两种功能：既是天线放大器的50 Hz低频电源线，同时又将几百兆赫兹高频电视信号送入室内，供电视机使用．即低频电流和高频电流共用一个通道．室内电源盒的内部电路如图所示，关于电容器C和电感线圈L的作用．下面说法中正确的是( )
A．电容器C的作用是阻高频电视信号、通低频电流
B．电容器C的作用是阻低频电流、通高频电视信号使之输送到电视机
C．电感线圈L的作用是阻碍高频电视信号进入变压器
D．电感线圈L的作用是阻低频电流、通高频电视信号
解析：选BC 高频电视信号是交流电，电容器有通高频、阻低频的特点，故A错误，B正确；电感线圈L的作用是通低频、阻高频，故能够阻碍高频电视信号进入变压器，故C正确，D错误．
11．将电阻R、理想电压表V、开关S和交流电源按照如图甲所示方式连接，其中R＝30 Ω，合上开关S后，交流电源输出的正弦交变电压u随时间t变化的关系如图乙所示．则( )
A．电压表V的示数是36 V
B．R消耗的电功率是21.6 W
C．通过R的电流瞬时值表达式为i＝1.2sin 100πt(A)
D．通过R的电流最大值为1.2 A
解析：选BC 从图乙可以看出，R两端电压的最大值为36 V，所以电压表的示数为U＝ V＝18 V，故A错误；根据P＝得：消耗的电功率P＝ W＝21.6 W，故B正确；根据乙图可知，交流电的周期为0.02 s，则ω＝，电流的最大值Im＝＝ A＝1.2 A，所以通过R的电流瞬时值表达式为i＝1.2sin 100πt(A)，故C正确，D错误．
12．如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动．设线圈转动到图示位置的时刻t＝0，则( )
A．在t＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为0，电压表的读数也为0
B．1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次
C．在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小
D．在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变
解析：选BC 图示位置线圈处于中性面，通过线圈的磁通量最大，电动势为0，电流为0，但电压表的读数为电压的有效值，不是0，A错误；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为2f＝2×＝，B正确；R两端再并联电阻时，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，C正确；并联上电容后，由于电路与交变电源相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，D错误．
13．图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q为滑动头．现令Q从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至灯泡L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值，电功率指平均值)．下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )
解析：选BC 滑动头向上匀速滑动的过程中，变压器副线圈匝数均匀增加，根据理想变压器电压和匝数的关系可知，＝，则U2＝n2，C选项正确；随着灯泡变亮，其本身电阻也逐渐增大，灯泡的I2-t图象斜率逐渐减小，B选项正确；根据理想变压器电流和匝数关系可知，＝，解得I1＝I2，流过原线圈的电流逐渐增大，A选项错误；灯泡消耗的功率P2＝，P2-t图象不是正比例函数关系，D选项错误．
14．图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是( )
A．电压表的示数等于5 V
B．电压表的示数等于 V
C．实现点火的条件是＞1 000
D．实现点火的条件是＜1 000
解析：选BC 交流电压表测的是交流电的有效值，对正弦交流电，其电压有效值U＝，B正确，A错误；根据题意，副线圈电压峰值大于5 000 V时就可以点燃气体，对理想变压器＝＞＝1 000，C正确，D错误．
15．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则( )
A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C．原线圈两端原来的电压有效值约为68 V
D．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V
解析：选AD 负载电阻减小为5R0时，有＝，可得U2＝6 V，由＝可得U1＝24 V，原线圈两端电压的最大值为U1＝24 V≈34 V，选项A正确；保持变压器输入电流不变即I1不变，由＝知，负载电阻变化前后副线圈电流I2不变，则＝，可得U2′＝12 V，根据＝可得原线圈两端电压U1′＝48 V，选项D正确．
三、非选择题(本题共5小题，共55分)
16．(8分)如图所示，交流发电机的矩形线圈边长ab＝cd＝0.4 m，ad＝bc＝0.2 m，线圈匝数N＝100匝，电阻r＝1 Ω，线圈在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R＝9 Ω，求：
(1)线圈转动时感应电动势的最大值；
(2)电压表的示数(计算结果可用π和根号表示)．
解析：(1)电动势的最大值Em＝NBSω＝160π V.
(2)电动势的有效值E＝＝80π V
电压表示数即路端电压U＝IR＝R＝72π V.
答案：(1)160π V (2)72π V
17．(10分)如图所示，变压器原线圈n1＝800匝，副线圈n2＝200匝，灯泡A标为“10 V 2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω，将交变电流u＝100sin 100πt(V)加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：
(1)副线圈两端电压(有效值)；
(2)电动机D的电功率．
解析：(1)原线圈两端电压(有效值)
U1＝＝ V＝100 V
由变压器变压比规律＝知，副线圈两端电压
U2＝U1＝25 V.
(2)电动机两端电压UD＝U2－UA＝15 V
通过电动机的电流I＝IA＝＝0.2 A
电动机的功率PD＝UDI＝3 W.
答案：(1)25 V (2)3 W
18．(12分)某台交流发电机的结构可以简化为多匝线框在匀强磁场中旋转产生正弦式交流电．当线框匀速转动时，电动势瞬时值表达式e＝10sin 50πt(V)．其他条件不变，现只将线框转速变为原来的两倍，发电机输出端接入如图所示电路．已知发电机内阻r＝1 Ω，R1＝4 Ω，R2＝R3＝10 Ω，求：
(1)理想交流电压表的示数；
(2)通过电阻R1的电流的最大值；
(3)电阻R2在1分钟内产生的焦耳热．
解析：(1)根据正弦式交流电产生规律可知，感应电动势峰值Em＝nBSω＝10 V，转速增加一倍，则峰值变为原来的两倍，Em′＝20 V，有效值E＝＝20 V，电压表测量路端电压，外电阻R＝R1＋＝9 Ω，电压表的示数U＝·E＝18 V.
(2)根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R1的电流的最大值Im＝＝2 A.
(3)根据正弦式交流电规律可知，流过R1的电流的有效值I＝＝2 A，根据并联电路的电流特点可知，流过R2的电流I′＝＝1 A,1 min内产生的热量Q＝I′2R2t＝600 J.
答案：(1)18 V (2)2 A (3)600 J
19．(12分)如图所示，在铁芯上绕着两个线圈A和C，线圈A两端接一电源，线圈C两端接一阻值为10 Ω的电阻R.已知线圈A的匝数为11；线圈C的电阻为5 Ω，匝数为7，横截面积为0.3 m2.
(1)若A接的是一电动势为11 V的电池组，则电阻R两端的电压等于多少？
(2)若A接某电源(电源上端为正极)使铁芯中的磁感应强度B随时间变化如图所示，求电阻R两端的电压值并指出流经电阻R的电流方向；
(3)求(2)中t＝0.35 s时刻穿过线圈C的磁通量大小．
解析：(1)根据电磁感应定律可知，若A接的是一电动势为11 V的电池组，线圈A产生稳定的磁场，穿过线圈C的磁通量不变，没有感应电动势产生，电阻R两端的电压等于零．
(2)若线圈A产生如图所示的磁场，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈C产生的感应电动势E＝n＝n·S＝0.6 V.
根据闭合电路欧姆定律可知，电阻R两端的电压U＝·R＝0.4 V，根据楞次定律可知，流经电阻R的电流方向向下．
(3)分析B-t图象可知，t＝0.35 s时，B＝0.1 T，穿过线圈C的磁通量大小Φ＝BS＝0.03 Wb.
答案：(1)零 (2)0.4 V 方向向下 (3)0.03 Wb
20．(13分)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、煤等燃料的化学能)转化为电能，为了合理地利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方，但用电的地方却分布很广，因此需要把电能输送到远方．某发电站输送电压为U＝6 000 V，输送功率为P＝500 kW，安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜读数相差4 800 kW·h(即4 800度电)．试求：
(1)输电效率和输电线的电阻；
(2)若要使输电损失的功率降到输送功率的2%，发电站应使用多高的电压向外输电？
解析：(1)依题意输电线上损失的功率为
P损＝ kW＝200 kW
则输电效率η＝＝×100%＝60%
根据P损＝I2R线，又P＝IU
所以R线＝＝ Ω＝28.8 Ω.
(2)设升压至U′可满足要求，则输送电流I′＝
输电线上损失的功率为
P损′＝I′2R线＝P×2%＝10 000 W
联立以上各式，代入数据解得
U′≈2.68×104 V.
答案：(1)60% 28.8 Ω (2)2.68×104 V
(时间：90分钟 满分：100分)
一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．如图所示，磁带录音机既可用作录音，也可用作放音，其主要部件为匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b，不论是录音或放音过程，磁带或磁隙软铁会存在磁化现象．下面是对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的描述，正确的是( )
A．放音的主要原理是电磁感应，录音的主要原理是电流的磁效应
B．录音的主要原理是电磁感应，放音的主要原理是电流的磁效应
C．放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用
D．录音和放音的主要原理都是电磁感应
解析：选A 放音的主要原理是磁生电，所以是电磁感应现象，录音的主要原理是电生磁，是电流的磁效应，故A正确，B、C、D均错误．
2．如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是( )
A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈
B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器
C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器
D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管
解析：选B 由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确．
3．(2018·全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示，则Q方∶Q正等于( )
A．1∶ B．∶1
C．1∶2 D．2∶1
解析：选D 据Q热＝T得：Q方＝T、Q正＝T，两式相除就有Q方∶Q正＝2∶1，故选D.
4．(2018·江苏卷)采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为( )
A．55 kV B．110 kV
C．440 kV D．880 kV
解析：选C 输电线上损耗的功率P＝I2r，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，电流I要减小为原来的，当输送功率一定时，输电电压要升高为原来的2倍，选项C正确．
5．(2018·天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的，则( )
A．R消耗的功率变为P
B．电压表V的读数为U
C．电流表A的读数变为2I
D．通过R的交变电流频率不变
解析：选B 根据ω＝2πn可知转速变为原来的，则角速度变为原来的，根据Em＝NBSω可知电动机产生的最大电动势变为原来的，根据U＝可知发电机的输出电压有效值变为原来的，即原线圈的输出电压变为原来的，根据＝可知副线圈的输入电压变为原来的，即电压表示数变为原来的，根据P＝可知R消耗的电功率变为P，A错误，B正确；副线圈中的电流为I2＝，即变为原来的，根据＝可知原线圈中的电流也变为原来的，C错误；转速减小为原来的，则频率变为原来的，D错误．
6．(2016·全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1，R2和R3的阻值分别为3 Ω，1 Ω，4 Ω，?为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )
A．2 B．3
C．4 D．5
解析：选B 设变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，当开关S断开时，电流表的示数为I，副线圈电流为I，因此有(U－IR1)I＝2I2(R2＋R3)；当S闭合时，电流表的示数为4I，同理有(U－4IR1)4I＝2(4I)2R2，联立解得原、副线圈匝数比为3，故选B.
7．在如图(a)的电路中，电阻R2＝6R1，D1、D2为理想二极管，当输入图(b)的正弦交流电时，电压表的示数为( )
A． B．
C． D．U0
解析：选C 由题意可知，0～时间内两电阻串联，则电路总电阻R＝R1＋R2
根据欧姆定律得出R1两端电压U1＝R1＝
～T时间内电压反向，回路中只有电阻R1，则电路总电阻R′＝R1
根据欧姆定律得出R1两端电压U2＝＝U0，
根据交流电的有效值定义得·＋·＝T
解得U＝U0，故C正确．
8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝3∶1，L1、L2为两相同灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C＝10 μF.当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电压时，下列说法中正确的是( )
A．灯泡L1一定比L2暗
B．电容器C所带电荷量的最大值为6×103 C
C．电容器C放电周期为2×10－2 s
D．副线圈两端的电压最大值为12 V
解析：选D 原线圈有正弦交流电，则副线圈中也有正弦式交流电．由于L1与电阻相串联，而L2与电感器相串联，灯泡L1与L2，是谁亮和暗，取决于电感和电阻谁的阻碍作用大，本题未给条件无法判断，故A错误；由变压器的变压比＝可知，副线圈两端的电压的最大值：U2m＝＝×36 V＝12 V，故D正确；电容器所带电荷量的最大值：Q＝CU2m＝10×10－6×12 C＝1.2×10－4 C，故B错误；电容器与二极管串联，含有电容的支路一次充电结束后就相当于断路，不存在周期，故C错误．
二、多选题(本题共7小题，每小题3分，共21分，全选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)
9．甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端．其中输入的交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．则两图中负载电阻R上得到的电流特征是( )
A．图甲中R得到的是交流成分
B．图甲中R得到的是直流成分
C．图乙中R得到的是低频成分
D．图乙中R得到的是高频成分
解析：选AC 当交变电流加在电容器上时，有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；乙图中电容器通过交流高频成分．阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误．
10．室外天线放大器能将室外接收到的微弱电视信号放大，使得电视机更清晰．放大器放置在室外的天线附近，为它供电的电源盒放置在室内，连接电源盒与放大器的两条电线兼有两种功能：既是天线放大器的50 Hz低频电源线，同时又将几百兆赫兹高频电视信号送入室内，供电视机使用．即低频电流和高频电流共用一个通道．室内电源盒的内部电路如图所示，关于电容器C和电感线圈L的作用．下面说法中正确的是( )
A．电容器C的作用是阻高频电视信号、通低频电流
B．电容器C的作用是阻低频电流、通高频电视信号使之输送到电视机
C．电感线圈L的作用是阻碍高频电视信号进入变压器
D．电感线圈L的作用是阻低频电流、通高频电视信号
解析：选BC 高频电视信号是交流电，电容器有通高频、阻低频的特点，故A错误，B正确；电感线圈L的作用是通低频、阻高频，故能够阻碍高频电视信号进入变压器，故C正确，D错误．
11．将电阻R、理想电压表V、开关S和交流电源按照如图甲所示方式连接，其中R＝30 Ω，合上开关S后，交流电源输出的正弦交变电压u随时间t变化的关系如图乙所示．则( )
A．电压表V的示数是36 V
B．R消耗的电功率是21.6 W
C．通过R的电流瞬时值表达式为i＝1.2sin 100πt(A)
D．通过R的电流最大值为1.2 A
解析：选BC 从图乙可以看出，R两端电压的最大值为36 V，所以电压表的示数为U＝ V＝18 V，故A错误；根据P＝得：消耗的电功率P＝ W＝21.6 W，故B正确；根据乙图可知，交流电的周期为0.02 s，则ω＝，电流的最大值Im＝＝ A＝1.2 A，所以通过R的电流瞬时值表达式为i＝1.2sin 100πt(A)，故C正确，D错误．
12．如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动．设线圈转动到图示位置的时刻t＝0，则( )
A．在t＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为0，电压表的读数也为0
B．1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次
C．在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小
D．在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变
解析：选BC 图示位置线圈处于中性面，通过线圈的磁通量最大，电动势为0，电流为0，但电压表的读数为电压的有效值，不是0，A错误；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为2f＝2×＝，B正确；R两端再并联电阻时，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，C正确；并联上电容后，由于电路与交变电源相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，D错误．
13．图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q为滑动头．现令Q从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至灯泡L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值，电功率指平均值)．下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )
解析：选BC 滑动头向上匀速滑动的过程中，变压器副线圈匝数均匀增加，根据理想变压器电压和匝数的关系可知，＝，则U2＝n2，C选项正确；随着灯泡变亮，其本身电阻也逐渐增大，灯泡的I2-t图象斜率逐渐减小，B选项正确；根据理想变压器电流和匝数关系可知，＝，解得I1＝I2，流过原线圈的电流逐渐增大，A选项错误；灯泡消耗的功率P2＝，P2-t图象不是正比例函数关系，D选项错误．
14．图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是( )
A．电压表的示数等于5 V
B．电压表的示数等于 V
C．实现点火的条件是＞1 000
D．实现点火的条件是＜1 000
解析：选BC 交流电压表测的是交流电的有效值，对正弦交流电，其电压有效值U＝，B正确，A错误；根据题意，副线圈电压峰值大于5 000 V时就可以点燃气体，对理想变压器＝＞＝1 000，C正确，D错误．
15．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则( )
A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C．原线圈两端原来的电压有效值约为68 V
D．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V
解析：选AD 负载电阻减小为5R0时，有＝，可得U2＝6 V，由＝可得U1＝24 V，原线圈两端电压的最大值为U1＝24 V≈34 V，选项A正确；保持变压器输入电流不变即I1不变，由＝知，负载电阻变化前后副线圈电流I2不变，则＝，可得U2′＝12 V，根据＝可得原线圈两端电压U1′＝48 V，选项D正确．
三、非选择题(本题共5小题，共55分)
16．(8分)如图所示，交流发电机的矩形线圈边长ab＝cd＝0.4 m，ad＝bc＝0.2 m，线圈匝数N＝100匝，电阻r＝1 Ω，线圈在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R＝9 Ω，求：
(1)线圈转动时感应电动势的最大值；
(2)电压表的示数(计算结果可用π和根号表示)．
解析：(1)电动势的最大值Em＝NBSω＝160π V.
(2)电动势的有效值E＝＝80π V
电压表示数即路端电压U＝IR＝R＝72π V.
答案：(1)160π V (2)72π V
17．(10分)如图所示，变压器原线圈n1＝800匝，副线圈n2＝200匝，灯泡A标为“10 V 2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω，将交变电流u＝100sin 100πt(V)加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：
(1)副线圈两端电压(有效值)；
(2)电动机D的电功率．
解析：(1)原线圈两端电压(有效值)
U1＝＝ V＝100 V
由变压器变压比规律＝知，副线圈两端电压
U2＝U1＝25 V.
(2)电动机两端电压UD＝U2－UA＝15 V
通过电动机的电流I＝IA＝＝0.2 A
电动机的功率PD＝UDI＝3 W.
答案：(1)25 V (2)3 W
18．(12分)某台交流发电机的结构可以简化为多匝线框在匀强磁场中旋转产生正弦式交流电．当线框匀速转动时，电动势瞬时值表达式e＝10sin 50πt(V)．其他条件不变，现只将线框转速变为原来的两倍，发电机输出端接入如图所示电路．已知发电机内阻r＝1 Ω，R1＝4 Ω，R2＝R3＝10 Ω，求：
(1)理想交流电压表的示数；
(2)通过电阻R1的电流的最大值；
(3)电阻R2在1分钟内产生的焦耳热．
解析：(1)根据正弦式交流电产生规律可知，感应电动势峰值Em＝nBSω＝10 V，转速增加一倍，则峰值变为原来的两倍，Em′＝20 V，有效值E＝＝20 V，电压表测量路端电压，外电阻R＝R1＋＝9 Ω，电压表的示数U＝·E＝18 V.
(2)根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R1的电流的最大值Im＝＝2 A.
(3)根据正弦式交流电规律可知，流过R1的电流的有效值I＝＝2 A，根据并联电路的电流特点可知，流过R2的电流I′＝＝1 A,1 min内产生的热量Q＝I′2R2t＝600 J.
答案：(1)18 V (2)2 A (3)600 J
19．(12分)如图所示，在铁芯上绕着两个线圈A和C，线圈A两端接一电源，线圈C两端接一阻值为10 Ω的电阻R.已知线圈A的匝数为11；线圈C的电阻为5 Ω，匝数为7，横截面积为0.3 m2.
(1)若A接的是一电动势为11 V的电池组，则电阻R两端的电压等于多少？
(2)若A接某电源(电源上端为正极)使铁芯中的磁感应强度B随时间变化如图所示，求电阻R两端的电压值并指出流经电阻R的电流方向；
(3)求(2)中t＝0.35 s时刻穿过线圈C的磁通量大小．
解析：(1)根据电磁感应定律可知，若A接的是一电动势为11 V的电池组，线圈A产生稳定的磁场，穿过线圈C的磁通量不变，没有感应电动势产生，电阻R两端的电压等于零．
(2)若线圈A产生如图所示的磁场，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈C产生的感应电动势E＝n＝n·S＝0.6 V.
根据闭合电路欧姆定律可知，电阻R两端的电压U＝·R＝0.4 V，根据楞次定律可知，流经电阻R的电流方向向下．
(3)分析B-t图象可知，t＝0.35 s时，B＝0.1 T，穿过线圈C的磁通量大小Φ＝BS＝0.03 Wb.
答案：(1)零 (2)0.4 V 方向向下 (3)0.03 Wb
20．(13分)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、煤等燃料的化学能)转化为电能，为了合理地利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方，但用电的地方却分布很广，因此需要把电能输送到远方．某发电站输送电压为U＝6 000 V，输送功率为P＝500 kW，安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜读数相差4 800 kW·h(即4 800度电)．试求：
(1)输电效率和输电线的电阻；
(2)若要使输电损失的功率降到输送功率的2%，发电站应使用多高的电压向外输电？
解析：(1)依题意输电线上损失的功率为
P损＝ kW＝200 kW
则输电效率η＝＝×100%＝60%
根据P损＝I2R线，又P＝IU
所以R线＝＝ Ω＝28.8 Ω.
(2)设升压至U′可满足要求，则输送电流I′＝
输电线上损失的功率为
P损′＝I′2R线＝P×2%＝10 000 W
联立以上各式，代入数据解得
U′≈2.68×104 V.
答案：(1)60% 28.8 Ω (2)2.68×104 V