人教版高中物理交变电流综合集训单元测试

1、名校名 推荐2019 届高考物理状元必刷题库电磁学专题（ 16）交变电流综合集训一、单选题1. （ 10 分）图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象, 当调整线圈转速后 , 所产生正弦交流电的图象如图线b 所示 , 以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()A. 在图中 t=0 时刻穿过线圈的磁通量均为零B. 线圈先后两次转速之比为2:1C.交流电 a 的瞬时值为D.交流电 b 电压的最大值为5V2. （ 10 分） 如图甲所示 , 矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动, 输出交流电的电动势图象如图乙所示, 经原副线圈的匝数比为1:10 的理想变压器给一个

2、灯泡供电如图丙所示 , 副线圈电路中灯泡额定功率为22W.现闭合开关 , 灯泡正常发光。则()A.t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零B. 交流发电机的转速为100r/sC.变压器原线圈中电流表示数为1AD.灯泡的额定电压为220 2 V3. （ 10 分）如图所示装置中,cd 杆原来静止 . 当 ab 杆做如下那些运动时,cd 杆将向右移动()A. 向右匀速运动B. 向右加速运动C.向左加速运动D. 向右减速运动4. （10 分） 一理想变压器的原、 副线圈的匝数比为 3:1, 在原、 副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻 , 原线圈一侧接在电压为 220 V 的正弦交流电源上 , 如

3、图所示 . 设副线圈回路中1名校名 推荐电阻两端的电压为U , 原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k , 则 ()A.U66V1, k9B.U22V1, k9C.U66V1, k3D.U22V1, k35. （ 10 分） 图示电路中 , 变压器为理想变压器 , a 、 b 接在电压有效值不变的交流电源两端,R0 为定值电阻 ,R 为滑动变阻器 . 现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置, 观察到电流表 A1的示数增大0.2 A , 电流表 A2 的示数增大了0.8 A , 则下列说法正确的是()A. 电压表 V1 示数增大B. 电压表 V2 、 V3 示数均增大C.该变压器起升压作用D

4、.变阻器滑片是沿cd 的方向滑动6. （ 10 分） 图为远距离输电示意图 , 两变压器均为理想变压器, 升压变压器 T 的原、副线圈匝数分别为 n 、 n , 在 T 的原线圈两端接入一电压u Umsint 的交流电源 , 若输送电功率12为 P , 输电线的总电阻为2 r , 不考虑其他因素的影响, 则输电线上损失的电功率为 ()2名校名 推荐A. n1 U m2n24rB. n2 U m2n14r22C.4n1Prn2U m22D.4n2Prn1U m二、多选题7. （ 10 分） 如图所示 , 甲为一台小型交流发电机构造示意图. 线圈逆时针转动 , 产生的电动势随时间按余弦规律变化,

5、其 e-t图像如图乙所示。 发电机线内阻为 2 , 匝数为 1000, 外接灯泡的电阻为18 , 则 ()A. 在 2.010 -2 s 时刻 , 电流表的示数为 0.3AB. 发电机的输出功率为 3.24WC.在 1s内 , 回路中电流方向改变 25 次D.在 4.010 -2 s 时刻 , 穿过线圈的磁通量变化率为3 2Wb / s5008. （ 10 分） 如图 , 单匝矩形导线框 abcd 与匀强磁场垂直, 线框电阻不计。线框绕与cd 边重合的固定转轴以恒定角速度从图示位置开始匀速转动, 理想变压器匝数比为 n1:n 2。开关 S 断开时 , 额定功率为 P 的灯泡 L1 正常发光 ,

6、 电流表示数为 I, 内阻不计 , 下列说法正确的是()3名校名 推荐A. 线框中产生的电流为正弦式交变电流B. 线框从图中位置转过时 , 感应电动势瞬时值为P4IC.灯泡 L1 的额定电压等于n1Pn2 ID.如果闭合开关S, 则电流表示数变大9. （ 10 分） 如图所示的电路中, 理想变压器原线圈接图示正弦交变电压。闭合S 后 , 额定电压为 20V 的用电器正常工作, 理想交流电流表A 的示数为0.1A, 已知图中元件D 具有正向电流导通、反向电流截止的作用, 下列判断正确的是()A. 交变电流的频率为100HB. 变压器原副线圈匝数比为11 2 :1C.用电器额定功率为22WD.在用

7、电器电阻不变的情况下断开幵关S, 用电器功率将变为原来的一半10. （ 10 分） 某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长, 他将每 100 米导线卷成一卷 , 共卷成 8 卷来代替输电线路。 第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连, 测得输电线上损失的功率为P1。第二次采用如图所示的电路输电, 其中变压器T1 与电源相连 , 其原、副线圈的匝数比为n1:n 2, 变压器 T2 与用电器相连 , 测得输电线上损失的功率为P2。下列说法正确的是 ()A. 第二次实验也可研究远距离直流输电B.T 1 是升压变压器,T 2 是降压变压器C.若输送功率一定 , 则 P2 : P1n12 :

8、n22D.实验可以证明 , 增大输电电流能减小远距离输电的能量损失11. （ 10 分） 如图甲所示 , 将阻值为 R 5? 的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上, 电流随时间变化的规律如图乙所示, 电流表串联在电路中测量电流的大小. 下列说法中正确的是( )4名校名 推荐甲乙丙丁A. 电阻 R 两端电压变化规律的函数表达式为u 2.5sin(200 t)VB. 电阻 R 消耗的电功率为 1.25 WC.如图丙所示 , 若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生, 当线圈的转速提升一倍时 , 电流表的示数为 1 AD.这一交变电流与图丁所示电流的有效值之比为1212. （ 10分） 某同学

9、在研究电容、电感对恒定电流与交变电流的影响时, 采用了如图所示的电路 , 其中 S 为双刀双掷开关 ,L 1、 L2 是两个完全相同的灯泡 , 已知把开关接 3、 4 时 , 电路与交流电源相通 , 稳定后的两个灯泡亮度相同。则该同学在如下操作中观察到的实验现象正确的是 ()A. 开关置于1、 2, 稳定后 ,L 1发光 ,L 2 不发光B. 开关置于1、 2, 稳定后 ,L 、 L两个灯泡均发光 , 但 L比 L 亮1212C.开关置于3、 4, 保持电压有效值不变, 增大交流电频率 , 则 L2 比 L1 亮D.开关置于3、 4, 保持电压有效值不变, 增大交流电频率 , 则 L1 比 L

10、2 亮三、计算题13. （ 10 分） 如图所示 , 一小型发电机内有n=100 匝的矩形线圈, 线圈所围面积S=0. 10m 2,线圈电阻可忽略不计, 在外力作用下矩形线圈在磁感应强度B=0. 10T 的匀强磁场中, 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R=100 的电阻构成闭合回路。求:1. 线圈中产生感应电动势的最大值;5名校名 推荐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;3. 线圈匀速转动 10s, 电流通过电阻 R 产生的焦耳热。14.（ 10 分） 某村在较远的地方建立了一座小型

11、水电站, 发电机的输出功率为100kW,输出电压为 500V, 输电导线的总电阻为10 , 导线上损耗的电功率为4kW,该村的用电电压是220V.1. 输电电路如图所示 , 求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比;2. 如果该村某工厂用电功率为60kW,则该村还可以装 “220V,40W”的电灯多少盏 ?15.（ 10 分） 如图所示 , xOy 平面为光滑水平面, 现有一长为d 宽为 L 的单匝线框 MNPQ 在外力 F 作用下 , 沿 x 轴正方向以速度v 做匀速直线运动, 空间存在竖直方向的磁场, 磁感应强度( 式中 B0 为已知量 ), 规定竖直向下方向为磁感应强度正方向, 线框电阻为

12、R , t0 时刻MN 边恰好在 y 轴处 , 求 :1. t 0 时刻 , 通过线框 MNPQ 的电流大小与方向 ;2. 外力 F 与位移 x 的关系式 ;3. 经过 tdQ 。, 线圈中产生的电热v6名校名 推荐参考答案一、单选题答案： C解析：试题分析 :t=0时刻两个正弦式电流的感应电动势瞬时值均为零, 线圈都与磁场垂直,则穿过线圈的磁通量都最大; 由图读出正弦交流电周期为和, 则周期之比为, 由, 则线圈先后两次转速之比为; 正弦式电流 a 的瞬时值为; 根据正弦式电流的感应电动势最大值公式, 可得正弦式电流的感应电动势最大值之比为, 则正弦式电流b 的最大值为, 所以正确选项为C。

13、2. 答案： C解析：由图乙可知,t=0.01s时 , 电动势为零 . 此时穿过线框回路的磁通量最大, 故 A 错。由图1n1得 U 2220V , 故 D 错 . 由乙可知发电机的转速为50r / s , 故 B 错。由得 U 1TU 2n2I U222W 得 I20.1A , 再由 In1得 I11A , 故 C 正确。2I 2n23. 答案： B解析： A、 ab 杆向右匀速运动, 在 ab 杆中产生恒定的电流, 该电流在线圈L1 中产生恒定的磁场, 在 L2 中不产生感应电流,cd 不受安培力作用 , 所以 cd 杆不动 . 故 A 错误 .B、ab 杆向右加速运动 , 根据右手定则

14、, 知在 ab 杆上产生增大的a 到 b 的电流 , 根据安培定则 ,在 L1 中产生向上增强的磁场, 该磁场向下通过 L2, 根据楞次定律 , 在 cd 杆上产生 c 到 d 的电流, 根据左手定则 , 受到向右的安培力 , 向右运动 . 故 B 正确 .C、ab 杆向左加速运动 , 根据右手定则 , 知在 ab 杆上产生增大的b 到 a 的电流 , 根据安培定则 ,在 L 中产生向下增强的磁场, 该磁场向上通过 L , 根据楞次定律 , 在 cd 杆上产生 d 到 c 的电12流, 根据左手定则 , 受到向左的安培力 , 向左运动 . 故 C 错误 .D、ab 杆向右减速运动 , 根据右手

15、定则 , 知在 ab 杆上产生减小的a 到 b 的电流 , 根据安培定则 ,在 L1 中产生向上减弱的磁场, 该磁场向下通过 L2, 根据楞次定律 , 在 cd 杆上产生 d 到 c 的电流, 根据左手定则, 受到向左的安培力, 向左运动 . 故 D 错误 .故选 :B.4. 答案： A解析：本题考查变压器的工作原理.设变压器原、 副线圈电压分别为U1 、U 2 , 电流分别为 I 1 、I 2 , 可知 I 1U 0 U 1 , I 2U 2 ,RR7名校名 推荐又因为 U 0220V ,U 13,I11, 可解得 U 266V , U1198V , I 1 22,U 21I 23R66,

16、原线圈中 PUUI, 副线圈中 PUI, 易知P1 , 故 A 正确 .I 201221R112P295. 答案： D解析：对于理想变压器, 原线圈电压决定副线圈电压, 所以 V1 、 V2 示数均不变 ,A 、 B 错误 .A1 、 A2 中电流与原、副线圈中电流相同, 由 I 1 : I 2n2: n1 , 可知 n1n2 , 为降压变压器 ,C错误 .副线圈所连接的电路电压不变, 电流变大 , 则电阻变小 , 即滑动变阻器沿 cd 的方向滑动,D 正确 .6. 答案： C解析：电源提供的交流电最大值为U m , 因此有效值 U 1U m , 经过升压变压器 , 根据2U1n1,得 U 2

17、n2U m, 输电电流 IP2n1 PU 2n22nU 2, 所以输电线上损失的功率n2U m1n12P2P I 2 2r 4r ,C 正确 .n2U m二、多选题7. 答案： AD解析：由乙图得电源电动势E=6V,则电流6 2 Wb / s32 Wb / s A=0.3A,故 A 项t 1000500正确由 PI 2R1.62W可知 ,B项错每个周期内电流方向改变两次 , 故 1S 内电流方向改变 50 次 ent,C 项错。由e=n, 可知 ,Wb/s, 故 D 正确 .8. 答案： ABD解析：感应电动势为eEm sint , 感应电动势为正弦式交变电压, 则电流也为正弦式交变电流 ,

18、故 A项正确。线框从图中位置转过后. 速度方向与磁感应强度方向夹角为, 此时感44应电动势瞬时值为2 Em , 设原线圈电压为U1 , 副线圈电压 U 2 , 原线圈电流为I . 副线圈电2流为 I 2 , 所以有 U 1n1 , PU 2 I 2 , In2, 联立得 U 1P2P ，所以 Em2U1U 2n2I 2n1II8名校名 推荐则线框从图中位置转过时 , 感应电动势瞬时值为P故 B项正确。由 B 项分析可知 , 灯泡4IL1n2PS, 副线圈电阻减小 , 功率增大 , 理想变压器额定电压 U 2, 故 C 项错误。闭合开关n1I原副线圈的功率相等, 副线圈功率增大 , 则原线圈功率

19、也增大, 故电流表示数变大 , 故 D项正确。9. 答案： CD解析：交变电压的周期150 Hz , 故 A 项错误。用电器能够正常工作 ,T= 0.02s, 频率 fT说明副线圈两端电压为20V, 原线圈中交变电压有效值为220 V, 故原副线圈匝数比为 11:1,故 B 项错误。原线圈电流为0.1 A, 故副线圈电流I 2n1 I11.1A, 用电器额定功率n2PUI 2 22W , 故 C项正确 : 在用电器电阻不变的情况下断开开关S, 由于元件 D具有正向电流导通、反向电流截止的作用 , 在一个周期内 , 用电器将有一半周期不工作 , 一半周期正常工作 , 故用电器功率将变为原来的一半

20、 , 故 D 项正确。10. 答案： BC解析：变压器只能改变交变电流的电压, 所以第二次实验只能研究远距离交流输电, 故 A 错误 ;远距离输电采用高压输电, 通过减小输电线上的电流 , 以减少功率损耗 , 到用户区采用降压变压器降压 , 所以 T1 是升压变压器 ,T 2 是降压变压器 , 故 B 正确 ; 第一次实验输电线上的电流P ,2I输电线上损失的功率P1I 2 RP2 , 第二次实验 , 升压变压器副线圈上的电压U 1U1U 2n2 U 1 , 输电线上的电流I P,输电线上损失的功率n1U 2P22P2P2U 12n12I R2R,22 , 故 C正确 ; 实验可以证明 , 减

21、小输电电流能减小远距离输U2P1U 2n2电的能量损失 , 故 D错误。11. 答案： AD解析：图乙所示电流的最大值I m0.5A , 周期 : T 0.01s, 角速度200 rad / s , 由欧姆定律得I mRVRu2.5sin(200 t )VU m. 所以两端电压的表达式为. 该电流的有2.5效值 I0.5A , 电阻 R 消耗的电功率P I 2 R , 解得 P0.625W .A 的示数为有效值 , 该2交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生,当转速提升一倍时 , 电动势的最9名校名 推荐大值 Em nBS为原来的2 倍 , 电路中电流的有效值也是原来的2 倍. 图乙中的正弦交变电流的有效值为 I2, 但大小恒为 0.5 A .A . 图丁所示的交变电流虽然方向发生变化212. 答案： AC解析：三、计算题13. 答案： 1.100 V; 2.1.010 -2 C3.4.9 10 3J解析： 1. 线圈中感应电动势的最大值Em=nBS =100V( 说明 :314V 也同样可以 )2. 设从线圈平面通过中性面时开始, 线圈转过 90所用时间为t .线圈中的平均感应电动势En BSt通过电阻 R的平均电流 IEnBSRR t在t 时间内通过电阻横截面的电荷量q I tnBS1.010 2