2020-2021学年下学期高二物理选修3-2第五章交变电流 检测考卷
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年下学期高二物理选修3-2第五章交变电流 检测考卷 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 531.2KB | ||
| 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 | 2021-03-14 06:53:41 | ||
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文档简介
2020-2021学年下学期高二物理选修3-2第五章交变电流
检测考卷
一、选择题
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．这是因为用电高峰时(
)
A.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低
B.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小
C.总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大
D.供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小
2.线圈在匀强磁场中转动时产生交流电，则下列说法中正确的是（?
）
A.
当线圈位于中性面时，线圈中感应电动势最大
B.
当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电动势也是零
C.
线圈在磁场中每转一周，产生的感应电动势和感应电流的方向改变一次
D.
每当线圈越过中性面时，感应电动势和感应电流的方向就改变一次
3.如题图所示是某线圈转动产生的正弦式交变电压的波形图，由图可确定（
）
A.该交流电的周期是1
s
B.t＝1
s时，穿过线圈平面的磁通量变化率最大
C.电压的有效值是311
V
D.电压瞬时值的表达式为u＝220
sin
πt
（V）
4.交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机线圈内阻为r。在发电的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，理想变压器的原、副线圈的匝数比：：1，电动机线圈电阻为R，电路如图所示。理想电压表读数为U，理想电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物匀速上升。若电动机因摩擦造成的能量损失不计，下列说法正确的是（ ）
A.流经电动机的电流为
B.发电机的最大电动势
C.电动机的热功率为
D.重物匀速上升的速度
5.小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器T1升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器T2，经降低电压后再输送至各用户．设T1、T2都是理想变压器，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致（ ）
A.升压变压器初级线圈中的电流变小
B.升压变压器次级线圈两端的电压变小
C.高压输电线路的电压损失变大
D.降压变压器次级线圈两端的电压变大
6.如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过的过程中，下列判断正确的是（ ）
A.电压表的读数为
B.通过电阻R的电荷量为q=
C.电阻R所产生的焦耳热为Q=
D.当线圈由图示位置转过时的电流为
7.
如图所示，粗细均匀的单匝等边三角形导线框单位长度的电阻为r，绕着垂直于匀强磁场的轴OO’
匀速转动，转动的角速度为ω。若线框边长为L，磁感应强度为B，图中所示为t=0时刻线框与磁场平行，则下列说法中正确的是（ ）
A.此时线框中的磁通量最大
B.此时a、b两点的电压
C.若导线框转过90°后开始计时，则产生的交流电的有效值将会变小
D.从t=0时刻起，线框转过90°的时间内，流过线框横截面的平均电荷量
8.图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=22：3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15
Ω，额定电压为24
V。定值电阻R1=10
Ω、R2=5
Ω，
滑动变阻器R的最大阻值为10
Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（ ）
A.1
Ω
B.5
Ω
C.6
Ω
D.8
Ω
9.如图所示为一含有理想变压器的电路图，理想变压器原副线圈的匝数之比为2：l，U为正弦交流电源其有效值恒定，电阻R1、R2和R3为阻值相同的定值电阻，开关S闭合前，电阻R1和R2的功率分别为P1和P2，开关S闭合后，电阻R1和电阻R2的功率分别为和，则（ ）
A.
B.
C.
D.
10.
如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压，输出功率，输电线电阻，进行远距离输电时，电站的输出电压不变，下列说法中正确的是（ ）
A.用高压输电，输电线损耗功率为
B.输电线损耗比例为时，所用升压变压器的匝数比
C.若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小
D.若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大
11.如图所示，内阻为r的线圈面积为S，共N匝，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值为R的电阻连接，V为理想交流电压表，则下列说法正确的是（
）
A.以图示位置为计时零点，电流的表达式为
B.线圈从图示位置开始转过90°角的过程中，通过线圈导线截面的电荷量为
C.电压表的读数是
D.线圈在图示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大
12.如图所示为远距离输电的示意图，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2，发电厂的输出电压保持不变。在用电高峰时，并联的用电器增多。已知输电线的电阻不能忽略，变压器均为理想变压器。与平时相比，用电高峰时（ ）
A.降压变压器的输出电压将增大
B.输电线上损失电压将减小
C.电能的输送效率将减小
D.为了保证用户得到的电压和平时一样大，可以适当减小
二、填空题
13.修理汽车使用的移动电灯的电压不能超过36V，现有一个工人使用的灯泡标有“36V，100W”字样，通过一个次级线圈匝数为198匝的变压器把220V照明用电降压后给它供电。变压器的初级线圈的匝数是______，初级线圈中的电流是_____A。
14.利用垃圾发电可减少垃圾堆放，消除细菌和减少传染病传播，减少大气污染。中国第一座垃圾电站在深圳市，日处理垃圾吨，发电功率。当采用电压输电时，安装在输电线路起点的电度表和终点的电度表一昼夜读数相差
，则输电线上的总电阻为__，若要使输电线上损失的功率变为输送功率的
，则输电电压应提高到______。
15.如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，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__________。
16.现有一交流发电机模型，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为
10cm和20cm，内阻为
5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以
rad/s的角速度匀速转动，线圈通过电刷和外部
20Ω的电阻R相接．当电键S合上后，电压表示数为______
，电流表示数为______
，电阻R上所消耗的电功率为______。
三、解答题
17.发电机的端电压是220V，输出的电功率是44kW，输电线的总电阻是0.2Ω。求：
(1)用户得到的电功率和用电器两端的电压各是多少？
(2)若发电站用匝数比是1∶10的升压变压器，经相同的输电线后，再用匝数比是10∶1的变压器降压后供给用户，则用户得到的电功率和用电器两端的电压又是多少？
18.如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l1，宽度为l2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t=0时刻线圈平面与磁感线平行。
（1）表示出线圈经过图示位置时通过电阻R的感应电流的方向；
（2）写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）求线圈从t=0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势；
（4）交流电压表的示数（最终结果用表达式表示即可）；
（5）线圈转动一周外力所做的功；
（6）由图示位置转过90°角过程中通过电阻R的电荷量为多少？
19.如图所示，MN、PQ是两条水平、平行放置的光滑金属导轨，导轨的右端接理想变压器的原线圈，变压器的副线圈与R=20Ω电阻组成闭合回路，变压器的原副线圈匝数之比，导轨宽L=1m。质量m=2kg、电阻不计的导体棒ab与MN、PQ之间夹角为53°，在水平外力F作用下，从t=0时刻开始在磁场内往复运动，其速度随时间变化的规律是。垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度B=2T，导轨、导线和线圈电阻均不计。已知sin53°=0.8，求：
(1)ab棒中产生的电动势的表达式；
(2)电阻R上的电热功率P；
(3)从t=0到t1=0.05s的时间内，外力F所做的功。
参考答案
1.C
2.D
3.B
4.D
5.C
6.B
7.
D
8.A
9.BC
10.
AC
11.CD
12.CD
13.1210
14.40
40000
15.
16.
40
V
2A
80W
【解析】感应电动势的最大值，电源电动势的有效值：，电流表示数为：，电压表示数为：，电阻R上所消耗的电功率为：。
17.(1)，；(2)，
【解析】
(1)输电线上的电流为
则输电线上的功率为
用户端得到的功率
则输电线上的分压为
则用电器两端的电压为
(2)远距离输电示意图如图
根据理想变压器的电压规律可知副线圈电压为
输电线上的电流为
损失电压为
降压变压器输入端电压为
用户得到的电压为
功率为
18.（1）通过电阻R的感应电流的方向向上；（2）e=nB
l1l2ωcosωt?（V）；（3）；（4）；（5）；（6）
【解析】（1）根据右手定则可知，在图示位置时线圈中产生的感应电流方向dcba，则通过电阻R的感应电流的方向向上；
（2）最大感应电动势
Em=nBl1l2ω
从图示位置开始计时，所以感应电动势的瞬时值表达式为
e=nB
l1l2ωcosωt(V)
（3）线圈从t=0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势；
（4）电动势的有效值
交流电压表的示数
（5）线圈转动一周外力所做的功等于产生的电能
（6）由图示位置转过90°角过程中
19.(1)；(2)；(3)75J
【解析】
(1)ab棒中产生的电动势的表达式为
(2)设原线圈上电压的有效值为U1，则
设副线圈上电压的有效值为U2，则
解得；电阻R上的电热功率
(3)由以上分析可知，该正弦交流电的周期
从t=0到s，经历了四分之一个周期；设在这段时间内电阻R上产生的热量为Q，则
在s时刻，ab棒的速度为v，则
由能量守恒定律可得这段时间内外力F做的功
解得W=75J。
检测考卷
一、选择题
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．这是因为用电高峰时(
)
A.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低
B.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小
C.总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大
D.供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小
2.线圈在匀强磁场中转动时产生交流电，则下列说法中正确的是（?
）
A.
当线圈位于中性面时，线圈中感应电动势最大
B.
当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电动势也是零
C.
线圈在磁场中每转一周，产生的感应电动势和感应电流的方向改变一次
D.
每当线圈越过中性面时，感应电动势和感应电流的方向就改变一次
3.如题图所示是某线圈转动产生的正弦式交变电压的波形图，由图可确定（
）
A.该交流电的周期是1
s
B.t＝1
s时，穿过线圈平面的磁通量变化率最大
C.电压的有效值是311
V
D.电压瞬时值的表达式为u＝220
sin
πt
（V）
4.交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机线圈内阻为r。在发电的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，理想变压器的原、副线圈的匝数比：：1，电动机线圈电阻为R，电路如图所示。理想电压表读数为U，理想电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物匀速上升。若电动机因摩擦造成的能量损失不计，下列说法正确的是（ ）
A.流经电动机的电流为
B.发电机的最大电动势
C.电动机的热功率为
D.重物匀速上升的速度
5.小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器T1升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器T2，经降低电压后再输送至各用户．设T1、T2都是理想变压器，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致（ ）
A.升压变压器初级线圈中的电流变小
B.升压变压器次级线圈两端的电压变小
C.高压输电线路的电压损失变大
D.降压变压器次级线圈两端的电压变大
6.如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过的过程中，下列判断正确的是（ ）
A.电压表的读数为
B.通过电阻R的电荷量为q=
C.电阻R所产生的焦耳热为Q=
D.当线圈由图示位置转过时的电流为
7.
如图所示，粗细均匀的单匝等边三角形导线框单位长度的电阻为r，绕着垂直于匀强磁场的轴OO’
匀速转动，转动的角速度为ω。若线框边长为L，磁感应强度为B，图中所示为t=0时刻线框与磁场平行，则下列说法中正确的是（ ）
A.此时线框中的磁通量最大
B.此时a、b两点的电压
C.若导线框转过90°后开始计时，则产生的交流电的有效值将会变小
D.从t=0时刻起，线框转过90°的时间内，流过线框横截面的平均电荷量
8.图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=22：3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15
Ω，额定电压为24
V。定值电阻R1=10
Ω、R2=5
Ω，
滑动变阻器R的最大阻值为10
Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（ ）
A.1
Ω
B.5
Ω
C.6
Ω
D.8
Ω
9.如图所示为一含有理想变压器的电路图，理想变压器原副线圈的匝数之比为2：l，U为正弦交流电源其有效值恒定，电阻R1、R2和R3为阻值相同的定值电阻，开关S闭合前，电阻R1和R2的功率分别为P1和P2，开关S闭合后，电阻R1和电阻R2的功率分别为和，则（ ）
A.
B.
C.
D.
10.
如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压，输出功率，输电线电阻，进行远距离输电时，电站的输出电压不变，下列说法中正确的是（ ）
A.用高压输电，输电线损耗功率为
B.输电线损耗比例为时，所用升压变压器的匝数比
C.若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小
D.若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大
11.如图所示，内阻为r的线圈面积为S，共N匝，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值为R的电阻连接，V为理想交流电压表，则下列说法正确的是（
）
A.以图示位置为计时零点，电流的表达式为
B.线圈从图示位置开始转过90°角的过程中，通过线圈导线截面的电荷量为
C.电压表的读数是
D.线圈在图示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大
12.如图所示为远距离输电的示意图，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2，发电厂的输出电压保持不变。在用电高峰时，并联的用电器增多。已知输电线的电阻不能忽略，变压器均为理想变压器。与平时相比，用电高峰时（ ）
A.降压变压器的输出电压将增大
B.输电线上损失电压将减小
C.电能的输送效率将减小
D.为了保证用户得到的电压和平时一样大，可以适当减小
二、填空题
13.修理汽车使用的移动电灯的电压不能超过36V，现有一个工人使用的灯泡标有“36V，100W”字样，通过一个次级线圈匝数为198匝的变压器把220V照明用电降压后给它供电。变压器的初级线圈的匝数是______，初级线圈中的电流是_____A。
14.利用垃圾发电可减少垃圾堆放，消除细菌和减少传染病传播，减少大气污染。中国第一座垃圾电站在深圳市，日处理垃圾吨，发电功率。当采用电压输电时，安装在输电线路起点的电度表和终点的电度表一昼夜读数相差
，则输电线上的总电阻为__，若要使输电线上损失的功率变为输送功率的
，则输电电压应提高到______。
15.如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，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__________。
16.现有一交流发电机模型，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为
10cm和20cm，内阻为
5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以
rad/s的角速度匀速转动，线圈通过电刷和外部
20Ω的电阻R相接．当电键S合上后，电压表示数为______
，电流表示数为______
，电阻R上所消耗的电功率为______。
三、解答题
17.发电机的端电压是220V，输出的电功率是44kW，输电线的总电阻是0.2Ω。求：
(1)用户得到的电功率和用电器两端的电压各是多少？
(2)若发电站用匝数比是1∶10的升压变压器，经相同的输电线后，再用匝数比是10∶1的变压器降压后供给用户，则用户得到的电功率和用电器两端的电压又是多少？
18.如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l1，宽度为l2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t=0时刻线圈平面与磁感线平行。
（1）表示出线圈经过图示位置时通过电阻R的感应电流的方向；
（2）写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）求线圈从t=0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势；
（4）交流电压表的示数（最终结果用表达式表示即可）；
（5）线圈转动一周外力所做的功；
（6）由图示位置转过90°角过程中通过电阻R的电荷量为多少？
19.如图所示，MN、PQ是两条水平、平行放置的光滑金属导轨，导轨的右端接理想变压器的原线圈，变压器的副线圈与R=20Ω电阻组成闭合回路，变压器的原副线圈匝数之比，导轨宽L=1m。质量m=2kg、电阻不计的导体棒ab与MN、PQ之间夹角为53°，在水平外力F作用下，从t=0时刻开始在磁场内往复运动，其速度随时间变化的规律是。垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度B=2T，导轨、导线和线圈电阻均不计。已知sin53°=0.8，求：
(1)ab棒中产生的电动势的表达式；
(2)电阻R上的电热功率P；
(3)从t=0到t1=0.05s的时间内，外力F所做的功。
参考答案
1.C
2.D
3.B
4.D
5.C
6.B
7.
D
8.A
9.BC
10.
AC
11.CD
12.CD
13.1210
14.40
40000
15.
16.
40
V
2A
80W
【解析】感应电动势的最大值，电源电动势的有效值：，电流表示数为：，电压表示数为：，电阻R上所消耗的电功率为：。
17.(1)，；(2)，
【解析】
(1)输电线上的电流为
则输电线上的功率为
用户端得到的功率
则输电线上的分压为
则用电器两端的电压为
(2)远距离输电示意图如图
根据理想变压器的电压规律可知副线圈电压为
输电线上的电流为
损失电压为
降压变压器输入端电压为
用户得到的电压为
功率为
18.（1）通过电阻R的感应电流的方向向上；（2）e=nB
l1l2ωcosωt?（V）；（3）；（4）；（5）；（6）
【解析】（1）根据右手定则可知，在图示位置时线圈中产生的感应电流方向dcba，则通过电阻R的感应电流的方向向上；
（2）最大感应电动势
Em=nBl1l2ω
从图示位置开始计时，所以感应电动势的瞬时值表达式为
e=nB
l1l2ωcosωt(V)
（3）线圈从t=0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势；
（4）电动势的有效值
交流电压表的示数
（5）线圈转动一周外力所做的功等于产生的电能
（6）由图示位置转过90°角过程中
19.(1)；(2)；(3)75J
【解析】
(1)ab棒中产生的电动势的表达式为
(2)设原线圈上电压的有效值为U1，则
设副线圈上电压的有效值为U2，则
解得；电阻R上的电热功率
(3)由以上分析可知，该正弦交流电的周期
从t=0到s，经历了四分之一个周期；设在这段时间内电阻R上产生的热量为Q，则
在s时刻，ab棒的速度为v，则
由能量守恒定律可得这段时间内外力F做的功
解得W=75J。