2021人教版選修3-2第五章交變電流單元測(cè)試題.doc

1、2021人教版選修3-2第五章交變電流單元測(cè)試題.doc 8 2021 人教版選修 3 3 2 2 第五章交變電流單元測(cè)試題 一、單選題（本大題共 0 10 小題，共 0 40.0 分） 1. 一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法正確的是（ ） A. t =0 時(shí)刻線圈平面與中性面垂直 B. t =0.01 s 時(shí)刻 的變化率達(dá)到最大 C. t =0.02 s 時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大 D. 該線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示 2. 如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡 a 和 b 當(dāng)輸入電壓 U

2、為燈泡額定電壓的 10 倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光下列說法正確的是（ ） A. 原、副線圈砸數(shù)之比為 9：1 B. 原、副線圈砸數(shù)之比為 1：9 C. 此時(shí) a 和 b 的電功率之比為 9：1 D. 此時(shí) a 和 b 的電功率之比為 1：10 3. 用高壓輸電技術(shù)遠(yuǎn)距離輸電，如果發(fā)電廠輸出功率為 P ，輸電電壓為 U ，輸電線的總電阻為 R ，則輸電線上損失的功率為（ ） A. B. C. D. 4. 如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 4：1，電壓表和電流表均為理想交流電表，原線圈接如圖乙所示的正弦交流電，圖中 R 為 NTC 型熱敏電阻（阻值隨溫度的升高而減?。?， R 1 為定值電阻

3、，下列說法正確的是（ ） A. 交流電壓 M 的表達(dá)式 u =36 sin50 t （ V ） B. R t 處溫度升高時(shí)，電流表 A 的示數(shù)變大，電壓表 V 2 示數(shù)減小 C. 變壓器原、副線圈中的電流之比隨 R t 處溫度的變化而變化 D. R t 處溫度升高時(shí)，變壓器原線圈的輸入功率變大 5. 如圖所示，為一交流電的電流隨時(shí)間而變化的圖象，此交流電流的有效值是（ ） A. 5 A B. 5 A C. A D. 10 A 6. 如圖所示，兩個(gè)標(biāo)有"6 V ,2 W '的相同的燈泡 A , B ，分別與電容器 C 和自感線圈 L 相連后接在 6 V 電源的兩端，已知自感線圈

4、的自感系數(shù)很大、內(nèi)阻不計(jì)，電容器的耐壓值足夠大。則（ ） A. 若電源是直流電源，閉合開關(guān)時(shí)， A 燈緩慢地變亮 B. 若電源是直流電源，閉合開關(guān)穩(wěn)定后再斷開時(shí)， A 燈會(huì)亮一下再熄滅 C. 若電源是交流電源，閉合開關(guān)穩(wěn)定后， A 燈不會(huì)亮 D. 若電源是交流電源，閉合開關(guān)穩(wěn)定后， B 燈可能會(huì)被燒壞 7. 如圖所示，理想變壓器的交流輸入電壓 U 1 =220 V ，有兩組副線圈，其中 n 2 =36 匝與標(biāo)有"9 V ，9 W '的燈相連， n 3 與"6 V ，12 W '的電燈相連，且均能正常發(fā)光則 n 1與 n 3 的匝數(shù)分別為（ ） A. 880

5、24 B. 660 27 C. 880 27 D. 660 24 8. 如圖所示，一理想變壓器的原線圈接有電壓為 U 的交流電，副線圈接有電阻 R 1 、光敏電阻 R 2 （阻值隨光照增強(qiáng)而減?。?，開關(guān) K 開始時(shí)處于閉合狀態(tài)，下列說法正確的是（ ） A. 當(dāng)光照變?nèi)鯐r(shí)，變壓器的輸入功率增加 B. 當(dāng)滑動(dòng)觸頭 P 向下滑動(dòng)時(shí)，電阻 R 1 消耗的功率增加 C. 當(dāng)開關(guān) K 由閉合到斷開，原線圈中電流變大 D. 當(dāng) U 增大時(shí)，副線圈中電流變小 9. 如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，發(fā)電機(jī)的輸出電壓 U 1 和輸電線的電阻、理想變壓器匝數(shù)均不變，且 n 1 ： n 2 = n 4 ：n 3 當(dāng)用戶消耗的

6、功率增大時(shí)，下列表述正確的是（ ） A. 用戶的總電阻增大 B. 用戶的電壓 U 4 增加 C. U 1 ： U 2 = U 4 ： U 3 D. 用戶消耗的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率 10. 如圖所示是遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)的輸出電壓恒定，輸電線上損耗的功率為 P R ，變壓器原副線圈的電壓以 及電流用圖中的量表示則當(dāng)用戶用電處于高峰期時(shí)，下列說法正確的是（ ） A. U 2 變大 B. P R 增大 C. U 4 變大 D. I 1 變小 二、多選題（本大題共 5 5 小題，共 25. .0 0 分） 11. 如圖所示，邊長為 L 的正方形線圈 abcd ，其匝數(shù)為

7、 n ，總電阻為 r ，外電路的電阻為 R ， ab 的中點(diǎn)和 cd 的中點(diǎn)的連線 OO 恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ，若線圈從圖示位置開始，以角速度 繞 OO 軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷中正確的是（ ） A. 閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式 e = nBL2 sin t B. 在 t = 時(shí)刻，磁場(chǎng)穿過線圈的磁通量最大，但此時(shí)磁通量的變化率為零 C. 從 t =0 時(shí)刻到 t = 時(shí)刻，電阻 R 上產(chǎn)生的熱量為 Q = D. 從 t =0 時(shí)刻到 t = 時(shí)刻，通過 R 的電荷量 Q = 12. 如圖（ a ）所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比 n 1 ： n 2 =55：

8、4，原線圈接有交流電流表 A 1 ，副線圈電路接有交流電壓表 V 、交流電壓表 A 2 、滑動(dòng)變阻器 R 等，所有電表都是理想電表，二極管 D 正向電阻為零，反向電阻無窮大，燈泡 L 的阻值恒定原線圈接入的交表電流電壓的變化規(guī)律如圖（ b ）所示，則下列說法正確的是（ ） A. 交流電壓表 V 的讀數(shù)為 32 V B. 燈泡 L 兩端電壓的有效值為 32 V C. 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭 P 向下滑動(dòng)時(shí)，電流表 A 2 示數(shù)增大， A 1 示數(shù)增大 D. 由圖（ b ）可知交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度為 100 rad / s 13. 如圖所示， l 1 和 l 2 是高壓輸電線，甲、乙是兩個(gè)互感器若已

9、知甲和乙的原、副線圈匝數(shù)比分別為 1000：1 和 1：100，兩個(gè)電表的示數(shù)分別為 10 A 和 220 V 則（ ） A. 電表 A 是電壓表 B. 電表 A 是電流表 C. 線路輸送的電功率為 2.2108 W D. 線路輸送的電功率為 2.2104 W 14. 如圖是某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的圖象，根據(jù)圖象可以判定（ ） A. 此交變電流的頻率為 5 Hz B. 此交變電流的周期為 0.1 s C. 將標(biāo)有"12 V 、3 W '的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)光 D. 圖象上對(duì)應(yīng)的 0.1 s 時(shí)刻，發(fā)電機(jī)中的線圈剛好轉(zhuǎn)至中性面 15. 如圖所示為某發(fā)電站向

10、某用戶區(qū)供電的輸電原理圖， T 1 為匝數(shù)比為 n 1 ： n 2 的升壓變壓器， T 2 為匝數(shù)比為 n 3 ： n 4 的降壓變壓器若發(fā)電站輸出的電壓有效值為 U 1 ，輸電導(dǎo)線總電阻為 R ，在某一時(shí)間段用戶需求的電功率恒為 Po ，用戶的用電器正常工作電壓為 U 2 ，在滿足用戶正常用電的情況下，下列說法正確的是（ ） A. T 1 原線圈中的電流有效值為 B. T 2 副線圈中的電流有效值為 C. 輸電線上損耗的功率為 D. 輸電線上損耗的功率為 三、計(jì)算題（本大題共 3 3 小題，共 350 .0 分） 16. 如圖所示，線圈 abcd 的面積是 0.05 m2 ，共 100 匝，

11、線圈的總電阻為 1，外接電阻 R =9，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B = T ，當(dāng)線圈以300 r /min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)問： （1）若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； （2）線圈轉(zhuǎn)過 s 時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值多大？ （3）電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？ （4）從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng) s 通過電阻 R 的電荷量是多少？ 17. 有一臺(tái)內(nèi)阻為 1 發(fā)電機(jī)，供給一學(xué)校照明用，如圖所示，升壓比為 1：4，降壓比為 4：1，輸電線的總電阻 R =4，全校共 22 個(gè)班，每班有"220 V ，40 W '燈 6 盞，若保證全部電燈正常發(fā)光，則： （1）發(fā)電

12、機(jī)輸出功率多大？ （2）發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)多大？ （3）輸電效率是多少？ 18. 如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一邊長為 a 的正方形線圈繞垂直于磁感線的軸 OO "勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知線圈的匝數(shù)為 n ，電阻為 R ，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ，求： （1）線圈由中性面位置轉(zhuǎn)動(dòng) 90的過程中通過線圈橫截面的電荷量 q （2）每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，在線圈中產(chǎn)生的電熱 Q 答案和 解析 【答案】 1. B 2. A 3. C 4. A 5. B 6. B 7. A 8. B 9. C 10. B 11. CD 12. AC 13. AC 14. AD 15. BC 16. 解：（1）轉(zhuǎn)速 n

13、 =300 r /min=5 r / s ，故頻率 f = n =5 Hz =2 f =25 rad / s =10 rad / s 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 E m = nBS =100 0.0510=50 V ， 因?yàn)閺闹行悦骈_始計(jì)時(shí)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化， e = E m sin t =50sin 10 t V （2）當(dāng) t = s 時(shí)， e =50sin （10 ） V 43.3 V （3）電動(dòng)勢(shì)的有效值為 E = = V 35.4 V ， 電流表示數(shù) I = = A =3.54 A ， 電壓表示數(shù) U = IR =3.549 V =31.86 V （4） s 內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過的角度 =

14、t = 2 = 該過程中，= BS - BS cos= BS ， q = t = N = = C 答：（1）若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式是 e =50sin 10 t V ； （2）線圈轉(zhuǎn)過 s 時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是 43.3 V （3）電路中，電壓表示數(shù)是 31.86 V ，電流表的示數(shù)是 3.54 A （4）從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng) s 通過電阻 R 的電荷量是 C 17. 解：（1）降壓變壓器的輸出功率為： P = nP 燈 =40226=5280 W 降壓變壓器副線圈的電流為： I 3 = =622 A =24 A ， 由 = = 降壓變壓器原線圈的電流為： I

15、 2 = I 3 = 24 A =6 A 輸電線損失的功率為： P = R =62 4 w =144 W 所以輸入功率為： P 1 = P + P =5280+144=5424 W （2）降壓變壓器原線圈電壓為： U 2 = U 3 =4220=880 V 輸電線上損失的電壓為： U = I 2 R =64 V =24 V 則發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出電壓為： U 2 = U 2 + U =880+24=904 V 所以發(fā)電機(jī)原線圈電壓為： U 1 = 904=226 V 根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知發(fā)電機(jī)原線圈中電流為： I 1 = 6=24 A ， 發(fā)電機(jī)內(nèi)阻分壓： U r =241=24 V 電動(dòng)勢(shì)為： E

16、 = U 1 + U r =226+24=250 V （3）用戶獲得的實(shí)際功率為： P 用 =22406=5280 W ； 則輸電效率為：= 100%= 100%=97.3%； 答：（1）發(fā)電機(jī)輸出功率為 5424 W ； （2）發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)為 250 V ； （3）輸電效率為 97.3% 18. 解：（1）轉(zhuǎn)動(dòng) 90過程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： E = n = 通過的電荷量為： q = It = = （2）線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，其大小為： E m = NB a2 ， 因此交流電的有效電壓為： E = ， 所以轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量為： Q = = = ， 答：（1）線圈由中性面位置轉(zhuǎn)動(dòng) 90的

17、過程中通過線圈橫截面的電荷量 q 為 （2）每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，在線圈中產(chǎn)生的電熱 Q 為 【解析】 1. 【分析】 交變電流產(chǎn)生過程中，線圈在中性面上時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，線圈與中性面垂直時(shí)，通過的磁通量最小，電動(dòng)勢(shì)為大，根據(jù)圖象分析答題。 要掌握交流電產(chǎn)生過程特點(diǎn)，特別是兩個(gè)特殊位置：中性面和垂直中性面時(shí)，掌握電流產(chǎn)生過程即可正確解題。 【解答】 A .由甲圖可知， t =0 時(shí)刻磁通量最大，線圈在中性面位置，而不是垂直，故 A 錯(cuò)誤； B . t =0.01 s 時(shí)刻，磁通量等于零，此時(shí)線圈與磁場(chǎng)平行，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量 的變化率達(dá)最大，故B 正確； C . t =0.0

18、2 s 時(shí)刻，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故 C 錯(cuò)誤； D .由甲圖知交流電動(dòng)勢(shì)的圖象應(yīng)為正弦圖象，故 D 錯(cuò)誤。 故選 B 。 2. 解： AB 、燈泡正常發(fā)光，則其電壓均為額定電壓 U ，則說明原線圈輸入電壓為 9 U ，輸出電壓為 U ；則可知，原副線圈匝數(shù)之比為 9：1，故 A 正確； B 錯(cuò)誤； CD 、根據(jù)公式 可得 ，由于小燈泡兩端的電壓相等，所以根據(jù)公式 P = UI 可得兩者的電功率之比為1：9；故 CD 錯(cuò)誤； 故選： A 根據(jù)燈泡電壓與輸入電壓的關(guān)系可明確接在輸入端和輸出端的電壓關(guān)系，則可求得匝數(shù)之比；根據(jù)變壓器電流之間的關(guān)系和功率公式可明確功率之比 本題考查變壓器原理

19、，要注意明確輸入電壓為燈泡兩端電壓與輸入端電壓之和，從而可以確定輸入端電壓；則可求得匝數(shù)之比 3. 解：因?yàn)檩斔凸β蕿?P ，輸送電壓為 U ，所以輸送電流為 I = ，根據(jù)公式 P = I2 R得輸電線上損失的功率為： P = I2 R =，故 C 正確， ABD 錯(cuò)誤 故選： C 本題要求導(dǎo)線上損失的功率，則最直接公式為： P = I2 R ；也可以根據(jù)P = ，但其中的電壓應(yīng)為導(dǎo)線兩端的電壓 本題考查遠(yuǎn)距離輸電中輸電線上損失功率的計(jì)算，要注意明確各功率公式的準(zhǔn)確含義及題目中各物理量的意義，絕不能盲目的套公式 4. 解： A 、原線圈接的圖乙所示的正弦交流電，由圖知最大電壓 36 v ，周

20、期 0.02 S ，故角速度是 =100，u =36 sin100 t （ V ），故 A 正確； B 、由 B 知 R t 處溫度升高時(shí)，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，電壓表示數(shù)減小，故 B 錯(cuò)誤； C 、理想變壓器的輸入、輸出功率之比應(yīng)為 1：1，則 R t 處溫度升高時(shí)副線圈中電流增大時(shí)，變壓器原、副線圈中的電流之比仍然是 n 2 ： n 1 保持不變故 C 錯(cuò)誤； D 、 R t 處溫度升高時(shí)阻值減小，副線圈中電流增大， R 1 分擔(dān)的電壓增大， R t 分擔(dān)的電壓減小，消耗的功率不可判斷，故 D 錯(cuò)誤； 故選： A 由圖乙可知交流電壓最大值 U m =36 V ，周期 T =0.02 秒，可由周期求出角速度的值，則可得交流電壓 u 的表達(dá)式 u = U m sin t