2020-2021學年新教材物理人教版選擇性必修第二冊課后提升訓練：第三章　交變電流 測評

1、好好學習，天天向上第三章測評(時間：90分鐘滿分:100分）一、單項選擇題（本題共8小題，每小題3分,共24分。每個小題中只有一個選項是正確的)1。某小型發(fā)電機產生的交流電動勢為e=50sin（100t） v.對此電動勢，下列表述正確的有(）a.最大值是502 vb。頻率是100 hzc.有效值是25 vd。周期是0.02 s解析從中性面開始計時,交流電動勢的表達式為e=emsint，因e=50sin(100t)v,所以最大值em=50v，a錯誤；由=2f=100rad/s得f=50hz，b錯誤;有效值e=em2=252v,c錯誤;t=1f=0.02s,d正確。答案d2。如圖所示,在遠距離輸電

2、過程中,若保持升壓變壓器原線圈的輸入功率不變，下列說法正確的是()a.升高u1會增大輸電電流i2b。升高u1會增大線路的功率損耗c.升高u1會增大線路的電壓損耗d。升高u1會提高電能的利用率解析升高輸電電壓u1,由于輸入功率不變,則i1將減小,又因為i2=n1n2i1,所以i2將減小,故a錯誤；線路功率損耗p損=i22r,因此功率損耗在減小,電壓損失減小，故b、c錯誤；因線路損耗功率減小，故利用率將升高，故d正確。答案d3。(2018全國卷）一電阻接到方波交流電源上,在一個周期內產生的熱量為q方；若該電阻接到正弦交流電源上,在一個周期內產生的熱量為q正.該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為t,

3、如圖所示。則q方q正等于()a。12b。21c.12d.21解析對于方波交流電源，電壓的有效值和最大值相等，即u方=u0，在周期t內產生的熱量為q方=u02rt，對于正弦交流電源，電壓的有效值u正=u02,在周期t內產生的熱量為q正=(u02)2rt，整理可得q方q正=21,選項d正確。答案d4.（2018天津卷)教學用發(fā)電機能夠產生正弦式交變電流.利用該發(fā)電機（內阻可忽略）通過理想變壓器向定值電阻r供電,電路如圖所示，理想交流電流表a、理想交流電壓表v的讀數分別為i、u，r消耗的功率為p。若發(fā)電機線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼?2,則()a.r消耗的功率變?yōu)?2pb.電壓表v的讀數變?yōu)?2uc.電流表

4、a的讀數變?yōu)?id。通過r的交變電流頻率不變解析本題考查交變電流的產生和變壓器原理，清楚感應電動勢的決定因素是解題的關鍵,另外要知道交流電表測的是交變電流的有效值。發(fā)電機線圈轉速變?yōu)樵瓉硪话霑r，產生的電動勢的最大值和有效值均變?yōu)樵瓉淼囊话?變壓器匝數比不變，故副線圈上的電壓表示數變?yōu)樵瓉淼囊话?選項b正確;對負載電阻r，由p=u2r可得，r消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?4，即副線圈消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?4,故原線圈消耗的功率也變?yōu)樵瓉淼?4，而原線圈電壓變?yōu)樵瓉淼囊话?，故原線圈中的電流(電流表示數)變?yōu)樵瓉淼囊话?，選項a、c均錯誤；發(fā)電機線圈轉速變?yōu)樵瓉硪话霑r,線圈轉動的角速度變?yōu)橐话?由f=2可得交

5、變電流的頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，選項d錯誤。答案b5。(2017北京卷）如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u=2202sin（100t) v的交流電源上,副線圈接有r=55 的負載電阻,原、副線圈匝數之比為21，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是(）a.原線圈的輸入功率為2202 wb.電流表的讀數為1 ac.電壓表的讀數為1102 vd.副線圈輸出交流電的周期為50 s解析由u1u2=n1n2得u2=110v,故p入=p出=u22r=220w,a項錯誤。由i2=u2r得i2=2a，i1i2=n2n1,故i1=1a，電流表示數為1a，b項正確。電壓表示數為有效值，即110v，c項錯誤.t=

6、2=0.02s,故d項錯誤。答案b6。對于遠距離輸電,在p送一定的情況下，設輸電線路中的電流為i送，輸電線的總電阻為r線,為了節(jié)能，采用高壓u送輸電，下列說法正確的是(）a。由u送=i送r線，知輸電線路中的電流變大b.由p送=i送u送,知輸電線路中的電流變小c.由p耗=u送2r線，知輸電線路消耗功率增大d.由p送=i送2r線,知不會影響輸電線路中的電流解析由u線=i線r線，i送=i線，u送u線（u送=u到+u線),得u送i送r線,選項a錯;公式p送=i送u送，針對的是同一研究對象,故選項b對、d錯;p耗=i線2r線=i送2r線=p送u送2r線,因此u送增大時,輸電線路消耗功率p耗減小,故選項c

7、錯。答案b7。如圖所示,m為理想變壓器，電表均可視為理想電表，接線柱a、b接電壓u=311sin（314t)v的正弦交流電源。當滑動變阻器的滑片p向上滑動時,示數發(fā)生變化的電表是(）a.a1、a2b。a2、v2c.a1、a2、v2d.a1、a2、v1、v2解析由變壓器特點可知u1u2=n1n2,只要n1、n2的比值不變,u1不變,那么u2也不變；由電流之比i1i2=n2n1，知原線圈中電流因副線圈中電流的改變而改變,因滑動變阻器的電阻變化，a2的示數變化,所以a1的示數也會發(fā)生變化，故應選a。答案a8。將阻值為5 的電阻接到內阻不計的交流電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示.下列說法正確

8、的是()a。電路中交變電流的頻率為0。25 hzb.通過電阻的電流為2 ac.電阻消耗的電功率為2。5 wd.用交流電壓表測得電阻兩端的電壓是5 v解析電路中交變電流的頻率f=1t=25hz,a錯;通過電阻的電流應為有效值，即i=ur=552a=22a，用交流電壓表測得電阻兩端的電壓是522v，b、d錯；電阻消耗的電功率p=i2r=2。5w,c對。答案c二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求.全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分）9.如圖所示，將額定電壓為60 v的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開關s后

9、,用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表）的示數分別為220 v和2。2 a。以下判斷正確的是()a。變壓器輸入功率為484 wb.通過原線圈的電流的有效值為0。6 ac。通過副線圈的電流的最大值為2.2 ad.變壓器原、副線圈匝數比n1n2=113解析變壓器的輸入功率p1=p2=i2u2=2。260w=132w，選項a錯誤;由u1u2=n1n2得n1n2=u1u2=22060=113，選項d正確;由i1i2=n2n1得i1=n2n1i2=3112.2a=0.6a，選項b正確;根據i=im2得通過副線圈的電流的最大值i2m=2i2=1152a,選項c錯誤。答案bd10。（2017

10、天津卷)在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2 ,則（)a.t=0時,線圈平面平行于磁感線b。t=1 s時,線圈中的電流改變方向c.t=1.5 s時,線圈中的感應電動勢最大d.一個周期內,線圈產生的熱量為82 j解析t=0時,磁通量為零,故線圈平行于磁感線，故a正確;t=1s時,由題圖可知,磁通量為零,磁通量變化率最大，此時斜率方向不變,感應電流方向不變，故b錯誤；當t=1。5s時,磁通量最大但磁通量變化率為零,感應電動勢為0,故c錯誤;由題圖可知,有效值e=22em=22nm=22v，在一個周

11、期內產生的熱量q=e2rt=82j,故d正確.答案ad11.如圖甲為電熱毯電路示意圖，交流電壓u=311sin（100t） v,當開關s閉合時,電熱絲的電功率為p0；當開關s斷開時，加在電熱絲上的電壓如圖乙所示,則(）a。開關閉合時,交流電壓表的讀數為220 vb.開關閉合時,交流電壓表的讀數為311 vc。開關斷開時，交流電壓表的讀數為311 v，電熱絲功率為p02d。開關斷開時，交流電壓表的讀數為156 v,電熱絲功率為p02解析交流電壓表的讀數為有效值，計算熱功率要用有效值.開關接通時，交流電壓峰值um=311v，所以有效值u=um2=220v，a正確；開關斷開時,取一個周期t，電熱絲產

12、生的熱量減半,所以由p=qt，得電熱絲功率為p02,由p=u2r,得電壓有效值為u2=156v,電壓表示數為156v。答案ad12。如圖所示,圖乙中理想變壓器的原線圈接如圖甲所示的交變電流.理想變壓器原、副線圈的匝數比為203，定值電阻的阻值為11 ，滑動變阻器的總阻值為22 。下列說法中正確的是(）a。副線圈輸出電壓的頻率為50 hzb.滑動變阻器的滑片p向右滑動時,電阻r兩端的電壓不變c.滑動變阻器的滑片p滑到最右端時,通過電阻r的電流為8.45 ad.滑動變阻器的滑片p滑到最左端時，理想變壓器的輸入功率為132 w解析由交變電流的圖像可知，加在原線圈中電流的周期t=0.02s,頻率f=5

13、0hz,由于變壓器不能改變電源的頻率，副線圈輸出電壓的頻率為50hz,故a正確；滑動變阻器的滑片p向右移動時，電路總電阻變小,電流變大,由u=ir可知,電阻r兩端的電壓變大,故b錯誤；原線圈電壓的有效值u1=um2=440v,根據u1n1=u2n2可得副線圈的電壓u2=66v,滑動變阻器的滑片p滑到最右端時,通過電阻r的電流為i2=u2r=6a,故c錯誤；滑動變阻器的滑片p滑到最左端時，理想變壓器的輸入功率為p2=u22r+rp=132w,故d正確。故選ad.答案ad三、非選擇題（本題共6小題，共60分。按題目要求作答,計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數值計算的要注明單位）13.（6分)

14、(1）某學生選用匝數可調的可拆變壓器來“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”實驗時，原線圈接在學生電源上,用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是.a。原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋b.原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋c.原線圈接交流電壓,電表用直流電壓擋d。原線圈接交流電壓,電表用交流電壓擋（2)該學生繼續(xù)做實驗,先保持原線圈的匝數不變,增加副線圈的匝數,觀察到副線圈兩端的電壓（選填“增大”“減小”或“不變”);然后再保持副線圈的匝數不變，增加原線圈的匝數，觀察到副線圈兩端的電壓（選填“增大”“減小或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數的關系中采用的實驗方法是控制變量法。解

15、析(1）變壓器的工作原理是互感現象，故原線圈接交流電壓，輸出電壓也是交流電壓，故電表用交流電壓擋,故abc錯誤,d正確;（2）根據變壓比公式u1u2=n1n2,保持原線圈的匝數不變，增加副線圈的匝數，觀察到副線圈兩端的電壓增大；根據變壓比公式u1u2=n1n2,保持副線圈的匝數不變，增加原線圈的匝數，觀察到副線圈兩端的電壓減小。答案(1)d（2）增大減小14.(8分）有一個教學用的可拆變壓器,其鐵心粗細一致，如圖甲所示，它有兩個外觀基本相同的線圈a、b（內部導線電阻率、橫截面積相同），線圈外部還可以再繞線圈.(1)某同學用多用電表的同一歐姆擋先后測量了a、b線圈的電阻值，指針分別對應圖乙中的a

16、、b位置，則a線圈的電阻為，由此可推斷(選填“a或“b”)線圈的匝數較多。(2)如果把此變壓器看作理想變壓器，現要測量a線圈的匝數，提供的器材有:一根足夠長絕緣導線、一只多用電表和低壓交流電源。請完成以下填空：用絕緣導線在線圈b上繞制n匝線圈;將a線圈與低壓交流電源相連接；用多用電表的“交流電壓”擋分別測量a線圈的輸入電壓ua和(選填“繞制”或“b”)線圈的輸出電壓u；則a線圈的匝數為。（用已知和測得量的符號表示）甲乙解析（1）多用電表歐姆擋讀數=指針指示值倍率,a的讀數為24，倍率為1，所以電阻為24。根據電阻定律,導線越長,電阻越大，因為a的電阻比b的大,所以a線圈匝數多。(2）因為不知道

17、b線圈的匝數，所以要用交流電壓擋測繞制線圈的輸出電壓u。根據變壓器電壓比等于匝數比,有uau=nan，所以na=nuau。答案(1)24a（2）繞制nuau15。(8分）交流發(fā)電機電樞電阻為2 ,感應電動勢瞬時值表達式為e=389sin(100t） v，給電阻r=8 的用電器供電，則:(1)通過用電器的電流為多少？(2）電源輸出功率和發(fā)電總功率為多少？(3）發(fā)電機輸出端電壓為多少？解析(1）交流電動勢的有效值為e=em2=3892v=275v根據閉合電路歐姆定律i=er+r=2758+2a=27.5a。(2)發(fā)電機的輸出功率即電阻消耗的電功率p出=i2r=6050w發(fā)電總功率為p=ei=275

18、27。5w=7562.5w。（3)發(fā)電機的路端電壓為u=ir=27。58v=220v.答案(1）27。5 a(2）6 050 w7 562.5 w(3)220 v16。(8分）人們利用發(fā)電機把天然存在的各種形式的能(水流能、風能、煤的化學能)轉化為電能。為了合理利用這些能源，發(fā)電站要修建在靠近這些天然資源的地方。但是，用電的地方往往很遠.因此，需要高壓輸送線路把電能輸送到遠方.如果某發(fā)電站將u=6 000 v的電壓直接加在高壓輸送線路的入端向遠方供電，且輸送的電功率為p=800 kw.則此時安裝在高壓輸送線路的入端和終端的電能表一晝夜讀數就相差e=9 600 kwh。(1)求此種情況下，高壓線

19、路的輸電效率。（2)若要使此高壓輸電線路的輸電效率為98,則需要在發(fā)電站處應安裝一個變壓比n1n2是多少的變壓器?解析(1）此情況下,終端功率p=pet=800kw-9600kwh24h=400kw所以，輸電效率=pp100%=400kw800kw100=50.（2）設高壓輸送線路的導線電阻為r，由題意知：原來線路損耗p損1=i12r=400kw,且ui1=p現在線路損耗p損2=p(198)=i22r且ui2=p，uu=n1n2,解得n1n2=15。答案(1）50%(2)1517.（14分）如圖所示，間距為l的光滑平行金屬導軌ab、cd，水平地放置在豎直方向的磁感應強度為b的勻強磁場中,ac端接阻值為r的電阻。一長度為l、電阻為r0、質量為m的導體棒mn垂直放置在導軌上，在外力f的作用下從t=0時刻開始運動,其速度隨時間的變化規(guī)律是v=vmsin t，導軌的電阻值忽略不計。求：(1）從t=0到t=2的時間內電阻r產生的熱量q；（2）從t=0到t=2的時間內外力f做的功w。解析（1)導體棒mn切割磁感線產生的感應電動勢為e=blv=blvmsint，因此是按正弦規(guī)律變化的交變電流,且峰值em=blvm，則有效值為e=em2=blvm2，由歐姆定律得i=er+r0=blvm2(r+