20182019学年粤教版高中物理选修21 第三章 电磁感应与交变电流 单元测试

2019-2019学年粤教版高中物理选修2-1 第三章 电磁感应与交变电流 单元测试一、单选题1.在远距离输电中，输电线电阻一定，输送电功率一定，如果将输电电压提高到原来的10倍，则输电线上消耗的功率减小到原来的( ) A.10倍B.1/10C.100倍D.1/1002.电子式互感器是数字变电站的关键装备之一如图所示，某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压，ac间的电阻是cd间电阻的（n1）倍，某次测量中输出端数字电压表的示数为U，则输入端的电压为（ ）A.nUB.C.（n1）UD.3.如图所示，一矩形线圈abcd ， 已知ab边长为l1 ， bc边长为l2 ， 在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为( )A.0.5Bl1l2sin tB.0.5Bl1l2cos tC.Bl1l2sin tD.Bl1l2cos t4.如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为：u=220 sin100t（V）的交流电源，在副线圈两端并联接入规格为“22V，22W”的灯泡10个，灯泡均正常发光除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是（ ）A.变压器原、副线圈匝数比为10 ：1B.电流表示数为1AC.电流表示数为10AD.副线圈中电流的频率为5Hz5.一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2115，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10的电阻则()A.流过电阻的最大电流是20AB.与电阻并联的电压表的示数是141VC.变压器的输入功率是1103WD.在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是2103J6.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图连接下列说法中正确的是（ ）A.电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，电流计指针均不会偏转C.电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流计指针静止在中央零刻度D.电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转7.某同学模拟“远距离输电”，将实验室提供的器材连接成如图所示电路，A，B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变保持A的输入电压不变，开关S断开时，灯L1正常发光则（ ）A.紧闭合S，L1变亮B.紧闭合S，A的输入功率变小C.仅将滑片P上移，L1变亮D.仅将滑片P上移，A的输入功率变小8.某小型水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1100 V送电，则线路损失为10 kW，若以3300 V送电，则线路损失功率可变为（ ） A.33 kWB.11 kWC.30 kWD.11 kW9.调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么（ ）A.由甲图可知CD两端输入交流电压U的表达式为 B.当动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小10.下列设备中利用电磁感应现象制成的是（） A.发电机B.电磁继电器C.电磁铁D.电动机二、多选题11.如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5A的保险丝L，原线圈匝数n1=600匝，副线圈匝数n2=120匝当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接（ ）A.阻值为14.4的电阻B.并联两盏“36V，40W”的灯泡C.工作频率为10 Hz的电视D.耐压值为36V的电容器12.如图所示，理想变压器原线圈a、b两端接正弦交变电压u，u=220 sin100t（V），交流电压表V接在副线圈c、d两端（不计导线电阻），原、副线圈的匝数比n 1：n 2=10：1原来开关S是断开的，则当S闭合一段时间后（ ）A.交流电压表示数不变，示数为22VB.交流电流表示数为0C.灯泡L的亮度与开关S闭合前相同D.若开关S始终闭合，仅改变u，使u=220 sin200t（V），则交流电流表的示数增大13.如图甲所示，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乙中曲线a、b所示，则（ ）A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直B.曲线a表示的交变电动势频率为50HzC.曲线a、b对应的线圈角速度之比为3：2D.曲线b表示的交变电动势有效值为5 V三、填空题14.如图所示的电表均为理想的交流电表，保险丝P的熔断电流为2A，电容器C的击穿电压为300 V，若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节R0和R接入电路中的阻值，使P恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流表的读数为_A，电路中电流的最大值为_A，电压表的读数为_V（结果中可保留根号）15.一正弦式交流电的电流随时间变化关系为i=10 sin314t，则其电流的有效值为_A，频率为_HZ，接上R=10电阻后，1s内产生的热量为_J 16.有一台家庭使用交流电的洗衣机上标有额定电压为“220V”的字样，这“220V”指交流电电压的_（填“瞬时值”、“有效值”、“最大值”），洗衣机工作时消耗的电能_洗衣机发热产生的内能（填“大于”、“等于”、“小于”） 四、解答题17.某发电机输出功率是100kW，输出电压是250V，从发电机到用户间的输电线总电阻R是8，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V，求升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比各是多少？五、综合题18.有一台内阻为1发电机，供给一学校照明用，如图所示，升压比为1：4，降压比为4：1，输电线的总电阻R=4，全校共22个班，每班有“220V，40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：（1）发电机输出功率多大？ （2）发电机电动势多大？ 19.如图所示，一小型发电机内有n100匝矩形线圈，线圈面积S0.10 m2 ， 线圈电阻可忽略不计在外力作用下矩形线圈在B0.10 T匀强磁场中，以恒定的角速度100 rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，发电机线圈两端与R100 的电阻构成闭合回路求： （1）线圈转动时产生感应电动势的最大值； （2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90角的过程中，通过电阻R横截面的电荷量 答案解析部分一、单选题1.【答案】D 【解析】【分析】设电线上的电阻为r，则设变化前为：，电线上的消耗功率为输送电压提高10倍，输送功率不变，所以电流变为，则电线上消耗的功率变为,故选D。【点评】电能的耗损主要指的是电流的热效应而产生的，输电功率不变，输电线的电阻不变，要减小输电线路上的电能损失，必须通过增大电压的办法来减小电流，从而减少电能的耗损。2.【答案】A 【解析】【解答】解：ac和cd是串联形式，由串联电路电压和电阻成正比，ac间的电阻是cd间电阻的（n1）倍，则当某次测量中输出端数字电压表的示数为U，ac间的电压为（n1）U，故输入电压为U+（n1）U=nU，故A正确，BCD错误故选：A【分析】由ac和cd是串联形式，有串并联知识可知电压与电阻成正比，可以解得结果3.【答案】D 【解析】【解答】 因为开始时刻线圈平面与磁感线平行，即从垂直于中性面开始运动，所以开始时刻线圈中感应电动势最大为EmBl1l2 ， 感应电动势的表达形式应为余弦形式，因此在t时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2cos t。故选D【分析】本题考查描述交变电流的物理量的计算，比较简单。4.【答案】B 【解析】【解答】解：A、灯泡正常发光，灯泡两端的电压22V，原线圈两端电压有效值为220V，原、副线圈匝数之比为220：22=10：1，A错误B、副线圈的电流为 =10A，电流与匝数成反比，所以电流表示数为1A，B正确C错误；D、由表达式知交流电的角速度=100rad/s，所以交流电的频率50Hz，D错误故选：B【分析】根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，即可求得结论5.【答案】C 【解析】【分析】A、由图象可知，原线圈中电压的最大值为，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压最大值为，副线圈的电阻为10，所以流过电阻的最大电流是；错误B、由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，电压表测量的是电压的有效值，所以电压表的读数为100V；错误C、原副线圈的功率是相同的，输入功率和电阻的功率相等，所以；正确D、由焦耳定律有；错误故选C。【点评】根据图象求得输出电压的有效值、周期和频率等，掌握理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系是解决本题的关键。6.【答案】A 【解析】【解答】解：A、电键闭合后，线圈A插入或拔出时，穿过B的磁通量都会发生变化，都会产生感应电流，电流计指针都会偏转，故A正确，B错误；C、电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，线圈A中的电流发生变化，穿过B的磁通量发生变化，B中会产生感应电流，电流计指针发生偏转，故C错误；D、电键闭合后，只要滑动变阻器的滑片P移动，不论是加速还是匀速，穿过B的磁通量都会变化，都会有感应电流产生，电流计指针都会偏转，故D错误；故选A【分析】穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中会产生感应电流，根据题意判断磁通量是否变化，然后答题7.【答案】D 【解析】【解答】解：A、闭合s，则消耗功率增大，B副线圈中电流增大，B原线圈电流也增大，则R上损失的电压和功率增大，则B输入电压UB1=UA2IR，减小，灯泡两端电压UB2减小，故灯泡会变暗，故A错误；B、有上分析知A的输入电流增大，电压不变，根据P=UI知输入功率增大，故B错误；CD、仅将滑片P上移，A副线圈匝数减小，则输出电压减小，B的输入电压减小，灯泡电压也减小，故L1变暗，消耗功率减小，则A输入功率减小，故C错误，D正确；故选：D【分析】理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压有输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系理想变压器电压和匝数关系8.【答案】B 【解析】【解答】根据P损 可知，热损失功率跟输送电压的平方成反比，故B选项符合题意。故答案为：B。【分析】电能在传输的过程中总功率保持不变，电流与电压成反比，而整个传送的过程中，只有热消耗。9.【答案】D 【解析】【解答】解：A、由甲可知，交流电电压最大值为36 V；周期为0.02S，则表达式为36 sin（ t）=36 sin（100t），故A错误；B、变压器只能改变电流和电压，不能改变交流电的周期和频率，故B错误；C、当滑片向下移动时，输出端电阻减小，则电流增大，电流表示数增大；但电压不变，故C错误；D、由C的分析可知，总电流增大，故R1分压增大，并联部分电压减小，故R2两端的电压减小，电功率减小，故D正确；故选：D【分析】由甲图可知交流电的表达式；P移动改变了副线圈的匝数，滑片移动改变了负载的电阻，结合变压器的特点和欧姆定律去分析10.【答案】A 【解析】【分析】电磁感应现象的内容是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流A、发电机的前提是运动，结果是产生电流，利用电磁感应现象原理，符合题意；B、电磁继电器是利用电流周围存在着磁场，不符合题意；C、电磁铁，利用电流的磁效应原理，不符合题意。D、电动机的前提是供电，结果是产生运动，利用通电导体在磁场中受力的原理，不符合题意；故选A。【点评】 发电机、动圈式话筒利用电磁感应现象原理，带电动机的用电器、扬声器利用通电导体在磁场中受力原理，带电磁铁的仪器利用是电流的磁效应原理，是一道基础题。二、多选题11.【答案】A,B 【解析】【解答】解：由原线圈电流最大为0.5A知副线圈允许的最大电流为 =2.5AA、由乙图知输入电压有效值为180V，所以副线圈两端电压有效值为 =36V，接阻值为14.4的电阻时，电流为 =2.5A，此时原线圈中是流I1= =0.5A，可以正常工作，故A正确；B、并联两盏的“36V 40W”灯泡时，电流为2 2.5A，B正确；C、由乙图知周期为0.02s频率为50Hz，不能为10Hz的电视供电；故C错误；D、副线圈两端电压峰值为36 V，超过电容的耐压值；故D错误；故选：AB【分析】根据保险丝计算出副线圈中允许的增大电流，由乙图可知电源的峰值和周期，结合欧姆定律进行判断12.【答案】A,C,D 【解析】【解答】解：A、原来开关S是断开的，则当S闭合一段时间后，电阻变小，原线圈电压不变，匝数比不变，所以副线圈电压不变，原线圈电压的有效值为 ，根据电压与匝数成正比，得 ，电压表示数为22V，故A正确；B、电容器通交流，隔直流，交流电流表读数为有效值，交流电流表的示数不为0，故B错误；C、原来开关S是断开的，则当S闭合一段时间后，灯泡两端的电压不变，所以灯泡的亮度不变，故C正确；D、角速度由100变为200，由=2f知交流电的频率变大，容抗减小，交流电流表示数变大，故D正确；故选：ACD【分析】根据电压与匝数成正比求得副线圈电压，电压表示数为有效值，电容器不断的充电和放电，电流表示数不为0；原线圈电压频率变大，电容器的容抗减小，电流表的示数变大13.【答案】C,D 【解析】【解答】解：A、在t=0时刻，线圈一定处在中性面上，此时磁通量最大；故A错误；B、由图可知，a的周期为4102s；b的周期为6102s，曲线a的交变电流的频率f= =25Hz；故B错误；C、则由n=可知，转速与周期成反比，故转速之比为：3：2；故C正确；C、曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2，D、根据Em=nBS得曲线b表示的交变电动势最大值是10V，则有效值为U= ；故D正确；故选：CD【分析】根据图象可分别求出两个交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等三、填空题14.【答案】2；300 【解析】【解答】解：据题意知，使P恰好不被熔断，其电流为有效值，所以电流表的示数为2A，电路中电流的最大值为：= C恰好不被击穿，击穿电压为交流电的最大值，电压表的示数为交流电的有效值，即为：U= = =300V；答案：2， ，300【分析】首先明确电容器C的击穿电压为300V是交流电的最大值，保险丝P的熔断电流为2A为有效值；利用交流电最大值和有效值的关系即可求解15.【答案】10；50；1000 【解析】【解答】解：由图可知，该交流电的最大值为Im=10 A，周期为T=0.02s，所以有：有效值I= =10A；频率f= ；根据焦耳定律得一周期内产生的热量Q=I2Rt=102101J=1000J；故答案为：10，50，1000【分析】根据图象可读出该交流电的周期和最大值，然后根据频率和周期，最大值与有效值的关系可直接求解根据焦耳定律求出一周期内产生的热量16.【答案】有效值；大于 【解析】【解答】一台使用交流电的电洗衣机上标有额定电压为“220V”的字样，电器额定值，都是指有效值，故这“220V”是指交流电压的有效值，由于洗衣机为非纯电阻电路，消耗的电能只有小部分转化为内能，故洗衣机工作时消耗的电能大于洗衣机发热产生的内能故答案为：有效值，小于【分析】用电器上标注的额定值，都指的是有效值；洗衣机为非纯电阻电路，消耗的电能只有小部分转化为内能四、解答题17.【答案】解：由P=UI可得：升压变压器的原线圈输入电流： 输电线上损失的功率： 由P损=I2R得；输电线上的电流 由 得：升压变压器的匝数比 用户得到的功率 P4=P3=P1P损=1001035103W=95103W由P=UI可得：降压变压器原线圈两端的电压 由 得：降压变压器的匝数比： 答：升压变压器和降压变压器的匝数比1分别为：1：16 190：11 【解析】【分析】发电机输出功率是100kW，输出电压是250V，根据P=UI可计算出升压变压器原线圈的输入电流I1 ， 在根据输电线上的功率损失