人教版高中物理选修32第五章《交变电流》单元测试题（解析版）

第五章 交变电流单元测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案) 1.某变压器原、副线圈匝数比为559，原线圈所接电源电压按如图所示规律变化，副线圈接有负载下列判断正确的是()A 输出电压的最大值为36 VB 原、副线圈中电流之比为559C 变压器输入、输出功率之比为559D 交流电源有效值为220 V，频率为50 Hz2.用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则()A 输出电压的最大值是110 VB 变压器输入功率约为3.9 WC 变压器原、副线圈匝数比是12D 负载电流的函数表达式i0.05sin (100t)A3.如图为理想变压器原线圈所接电源电压波形，原、副线圈匝数比为n1n2101，串联在原线圈电路中的电流表示数为1 A，下列说法正确的是()A 变压器输出端所接电压表的示数为20VB 变压器输出功率为100 WC 变压器输出的交流电的频率为100 HzD 若n1100匝，则副线圈处穿过每匝线圈的磁通量变化率的最大值为2Wb/s4.某水电站，用总电阻为5 的输电线给940 km外的用户送电，其输出电功率是3106kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是()A 输电线上输送的电流大小为1105AB 输电线上损失电压为30 kVC 该输电系统的输电效率为95%D 若改用10 kV电压输电，则输电线上损失的功率为4.5108kW5.如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1n21 0001，n3n41100，图中电压表示数为220 V、电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为()A 2.2103WB 2.2102WC 2.2108WD 2.2104W6.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BC 100倍D7.在图中L为电感线圈，C为电容，A、B为两只相同的灯泡，将它们接在电压为u的交流电源上，两只灯泡的亮度一样若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法中正确的是()A 两灯泡的亮度不变B A灯泡亮度不变，B灯泡变亮C A灯泡变暗，B灯泡变亮D A灯泡变亮，B灯泡变暗8.如图所示，在A、B间接入正弦交流电U1220 V，通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值R20 的纯电阻负载供电，已知D1、D2为相同的理想二极管，正向电阻为0，反向电阻无穷大，变压器原线圈n1110匝，副线圈n220匝，Q为副线圈正中央抽头，为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U0，设电阻R上消耗热功率为P，则有()AU040V，P80 WBU040 V，P80 WCU040V，P20 WDU040 V，P20 W9.一正弦交流电的电流随时间变化规律图象如图所示，由图可知()A 用电流表测该电流其示数为14.1 AB 该交流电流的频率为100 HzC 该交流电流通过10 电阻时，电阻消耗的电功率为1 000 WD 该交流电流瞬时值表达式为i10sin 628t(A)10.一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是()ABCD11.随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2，在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是()A 输电线上损耗的功率为B 输电线上损耗的功率为C 若要减少输电线上损耗的功率，可以采用更高的电压输电D 采用更高的电压输电会降低输电的效率12.某矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势为eEmsint.若将线圈的转速增加1倍，保持其他条件不变，则产生的感应电动势为()AeEmsin 2tBe2Emsin 2tCe2Emsin 4tDe4Emsin 2t13.如图所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R和两个小灯泡L1、L2，最初电键S是断开的，现闭合电键S，则()A 副线圈两端电压变大B 灯泡L1变亮C 电流表A1示数变大D 电阻R中的电流变小14.如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时()A 穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大B 穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最大C 穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小D 穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最小15.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为e 10sin 4tV，则()A 该交变电动势的频率为2 HzB 零时刻线圈平面与磁场方向垂直Ct0.25 s时，e达到最大值D 在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次二、多选题 16.(多选)如图所示，甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是()A 灯L1比灯L2亮B 灯L3也能发光，但亮度最暗C 灯L2和L4亮度相同D 灯L4比灯L1亮17.(多选)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是()AP向下滑动时，灯L变亮BP向下滑动时，变压器的输出电压不变CP向上滑动时，变压器的输入电流变小DP向上滑动时，变压器的输出功率变大18.(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为112，原线圈两端的输入电压u220sin 100t(V)，电表均为理想电表，滑动变阻器R接入电路部分的阻值为10 .下列叙述中正确的是()A 该交流电的频率为50 HzB 电压表的读数为42VC 电流表的读数为4 AD 若滑动变阻器的滑片P向a端移动，电流表的读数变大19.(多选)线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流电动势e10sin 20t(V)，则下列说法正确的是()At0时，线圈平面位于中性面Bt0时，穿过线圈的磁通量最大Ct0.1 s时，交变电流将改变方向Dt0.4 s时，e有最大值10V20.(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，电阻R22 ，各电表均为理想电表，副线圈输出电压的变化规律如图乙所示下列说法正确的是()A 输入电压的频率为100 HzB 电压表的示数为220 VC 电流表的示数为1 AD 电阻R消耗的电功率是22 W三、实验题 21.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断_线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)_A线圈的匝数为nA_.(用所测物理量符号表示)四、计算题 22.如图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R55 ，两电表为理想电流表和电压表，变压器原、副线圈匝数比为n1n221，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压求(1)交流电压的函数表达式；(2)电流表的示数I.五、填空题 23.钳型电流表的工作原理如图所示当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流日常所用交流电的频率在中国和英国分别为50 Hz和60 Hz.现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10 A；若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是_A若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30 A；为使其在英国的测量值变为准确，应重新将其量程标定为_A.24.如图所示电路，当在a，b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当a，b两端加上同样电压的交变电流时，L1发光亮度变暗，而L2正常发光则A，B分别为_和_( 可选择：电阻、电容器、电感线圈 )25.某发电厂用2.2 kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率，前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为_，要将2.2 kV的电压升高到22 kV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈匝数应该是_匝.26.(多选)如图所示，某变电站用10 kV的高压向10 km外的小区供电，输送的电功率为200 kW.现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%，下列不同规格的输电线中，符合要求的是27.有一正弦交流电源，如图所示，电压有效值U120 V，频率为f50 Hz，向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U060V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间为_ s.六、简答题 28.如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源或直流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上连接电路，接通电源，小灯泡能发光(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？答案解析1.【答案】D【解析】由得，输出电压的最大值为36V，A选项错误；原、副线圈中电流之比，故B选项错误；理想变压器输入功率与输出功率相等，C错误；由图象易知D选项正确2.【答案】B【解析】输出电压的最大值是110V，故A错误；负载的功率PUI110W3.9 W，输入功率等于输出功率，故B正确；变压器原、副线圈匝数比等于电压之比22011021，故C错误；负载电流的函数表达式i0.05sin 100tA，故D错误3.【答案】D【解析】由ut图象可知，变压器原线圈所加交变电压的有效值U1200 V，将此值代入和，解得变压器输出端电压和电流分别为U2U1200 V20 V，I2I11 A10 A，故变压器输出端所接电压表的示数为20 V，输出功率为P2U2I22010 W200 W，选项A、B错误；由ut图象知交变电流的周期T0.02 s，故其频率fHz50 Hz，选项C错误；由法拉第电磁感应定律可得U2n2，则副线圈处穿过每匝线圈的磁通量变化率的最大值为Wb/s2Wb/s，选项D正确4.【答案】B【解析】IA6103A，A选项错误；U损IR61035 V30 kV，B选项正确；P损I2R1.8108W，100%94%，C选项错误；D选项，损失的功率大于输出的功率，显然是错误的5.【答案】C【解析】由电流互感器知高压输电线中电流I1 000 A，由电压互感器知高压U220103V，则高压输电线功率PUI2.2108W.6.【答案】D【解析】设电线上的电阻为r，则设变化前为：PUI，电线上的消耗功率为PI2r输送电压提高10倍，输送功率不变，所以电流变为I，则电线上消耗的功率变为P(I)2rI2rP，故选D.7.【答案】C【解析】频率越大，电感线圈的感抗越大，电容器的容抗越小，所以，将电源的频率增大时，A灯变暗，B灯变亮8.【答案】C【解析】在A、B间接入正弦交流电U1220 V，有：，得有效值U240 V而二极管的反向耐压值至少为U0，它是最大值，所以U040V，Q为副线圈正中央抽头，则R两端电压为20 V，所以R消耗的热功率为PW20 W，故选C.9.【答案】C【解析】电表测量的是有效值，故I10 A，故A错误；由图可知T0.02 s，故频率为f50 Hz，故B错误；消耗的功率为PI2R10210 W1 000 W，故C正确；角速度为100 rad/s该交流电流瞬时值表达式为i10sin 100t(A)，故D错误10.【答案】D【解析】由于发电机内部相对两磁极为表面呈半圆柱面形状，磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的轴向磁场，所以距转轴距离相等的各点磁感应强度大小相等，根据法拉第电磁感应定律可知回路中产生大小恒定的感应电动势，故A、B错误；当线圈转到竖直位置时，回路中感应电动势反向，所以C错误，D正确11.【答案】C【解析】设发电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率PPP0，PI2R，A、B错误在输送功率一定的情况下，采用更高的电压输电，可以减小输电线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C正确在输送功率一定的情况下，采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，故可提高输电的效率，D错误12.【答案】B【解析】根据公式EmNBS可得交流电的最大值变为原来的2倍，根据公式2n可得角速度变为原来的2倍，故产生的感应电动势为：e2Emsin 2t，故选B.13.【答案】C【解析】理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比，即，原线圈电源不变，原副线圈匝数不变，所以副线圈电压不变，选项A错副线圈中，电键闭合后，总电阻变小，总电流变大，即通过电阻R中的电流变大，选项D错即电流表A2示数变大，根据知I1变大，选项C对副线圈两端电压不变，而电阻两端电压变大，则L1两端电压变小，灯泡L1变暗，选项B错14.【答案】A【解析】由图可知线圈平面与磁感线平行，应处于垂直于中性面的位置，此时穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，所以A正确15.【答案】AB【解析】由瞬时表达式为e 10sin 2ftV得，交变电动势的频率为2 Hz，A正确；零时刻电动势为零，磁通量最大，线圈平面与磁场方向垂直，B正确；t 0.25 s时，e的瞬时值为零，C错误；频率2 Hz,1 s时间内，线圈中电流方向改变4次，D错误16.【答案】CD【解析】电压表示数相同，说明交流电压的有效值相同甲图中电容器与灯L1串联，电容器对电流有阻碍作用；乙图中电容器与灯L2并联，交变电流全部流过灯L2；丙图中电容器与灯L3串联且是直流电源，电容器隔直通交，所以没有电流流过灯L3，灯L3不亮；丁图中电容器与灯L4并联，电流全部流过灯L4.综合以上分析，C、D两项正确17.【答案】BD【解析】由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压U2不变，滑片P滑动时，对灯泡两端的电压没有影响，故灯泡亮度不变，选项A错误；滑片P下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，选项B正确；滑片P上滑，电阻减小，副线圈输出电流I2增大，则原线圈输入电流I1增大，选项C错误；此时变压器输出功率P2U2I2将变大，选项D正确18.【答案】AC【解析】根据原线圈两端输入电压的表达式可知，交流电的频率fHz50 Hz，A正确；原线圈电压的有效值为U1220 V，由U1U2n1n2，得U240 V，电压表的读数为40 V，B错误；电流表的读数为I4 A，C正确；若滑动变阻器的滑片P向a端移动，接入电路的电阻增大，而U2不变，电流表示数变小，D错误19.【答案】ABC【解析】t0时刻，e0，所以此时磁通量变化率最小，磁通量最大，故位于中心面位置，A、B正确，t0.1 s时，e0，位于中心面位置，电流方向将发生变化，C正确，t0.4 s时，带入可得e0，D错误，故选A、B、C.20.【答案】BD【解析】由ut图象知，电压的周期T2102s，则频率f50 Hz，选项A错误；副线圈电压的有效值为22 V，故原线圈电压有效值为220 V，选项B正确；副线圈的电流有效值I21 A，I1I20.1 A，选项C错误选项D正确21.【答案】(1)A(2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UAn【解析】(1)A由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的(2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nAn.22.【答案】(1)u220sin 100tV(2)2 A【解析】(1)由交流电规律可知uumsint，代入图中数据可得u220sin 100tV.(2)根据理想变压器特点和欧姆定律有：，I，联立得：I2 A.23.【答案】1225【解析】当导线中电流的频率由50 Hz变为60 Hz时，若导线中电流大小相同，则它在铁芯中产生的磁场的变化率增大为原来的1.2倍，导线中为10 A电流时示数为12 A；若电流表指针偏角相同，则线圈中的磁通量变化率相同，导线中电