人教版选修3-2交变电流单元测试(3

1、一、单项选择题（本大题共6小题，每小题6分，共36分。在四个选项中， 只有一个选项符合题目要求）1. 矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则下列判断不正确的是（）A .线圈平面与磁场方向垂直B. 线圈中的感应电动势的方向将发生变化C. 通过线圈的磁通量达到最大值D. 通过线圈的磁通量的变化率达到最大值2. （重庆高考）如图所示，理想变压器的原线圈接入 u= 11 000.2 sin 10Ct（n的交变电压，副线圈通过电阻r二6 Q的导线对“220 ）880 W”的电器Rl供电，该 电器正常工作。由此可知（）A .原、副线圈的匝数比为50 : 1B. 交变电压的频率为

2、100 HzC. 副线圈中电流的有效值为4 AD. 变压器的输入功率为880 W3. 图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示 的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上， 变压器原、副线圈的匝数分 别为n1、n2, OV为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5 000 V时, 就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。下列判断正确的是（）A .电压表的示数等于5 VB. 电压表的示数等于5 2 VC. 实现点火的条件是駡1 000D. 实现点火的条件是乎1 000n14. 一正弦式交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知（）A .该交流电的电压瞬时值的

3、表达式为 u= 100sin 25t V B.该交流电的频率为50 HzC.该交流电的电压的有效值为100.2 VD.若将该交流电压加在阻值为 R= 100 Q的电阻两端，则电阻消耗的功率 是50 W5通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率 P,原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损 耗的电功率为Pi，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk,线路损耗的电功率P2为P2，则Pi和芮分别为（）PR 1m P 21c PR 1P 2A. FFT，一B. fR，一Cr，2D.苛 fR，kU nkU 5 nkU nkU 1孑6. 如图所示，面积为S

4、的矩形线圈共有N匝，内阻为r，绕00轴以角速 度匀速转动，当从图示位置转过 90的过程中，下列说法正确的是（）A.电压表的读数是NB SRR+ r1n11aii 1 1 12NBSB.通过电阻R的电荷量是R+7C.外力做功是tN2B2 左4 R+ rD.电阻R上产生的焦耳热是n2b2 rS.2 R+ r二、多项选择题（本大题共3小题，每小题6分，共18分，全部选对得6分, 选对但不全的得3分，有选错的得0分）7. 只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化的图象如图所示，贝U下列说法正确的是 （）A. t = 0时刻线圈平面与中性面平行B. t= 0.1 s

5、时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C. t= 0.2 s时刻，线圈中有最大感应电动势D. t = 0.3 s时刻，线圈中有最大感应电流8. 如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为 T,转轴O1O2垂直 于磁场方向，线圈电阻为2从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1 A。那么（）A 线圈消耗的电功率为4WB. 线圈中感应电流的有效值为2 A2 nC 任意时刻线圈中的感应电动势为 e= 4cosyt2T 2 nD.任意时刻穿过线圈的磁通量为 二一sin tn I9. 如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图， 变压器输入电压是市电 网的电压，不会有很大的波

6、动。输出电压通过输电线输送给用户， 输电线的电阻 用Ro表示，滑动变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头 P向下 移动时，下列判断正确的是（）A. 相当于用电器的数目增加B. Vi示数随V2示数的增大而增大C. Ai示数随A2示数的增大而增大D. 变压器的输入功率增大三、非选择题（本大题共3小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方 程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）10. （12分）一矩形线圈有100匝，面积为50 cm2，线圈内阻r= 2 Q在匀强 磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动， 从线圈平面与磁场平行时开始计时，已 知磁感应强度B= 0.5 T,线圈的转速n= 1

7、200 r/min，外接一用电器，电阻为 R =18 Q试写出R两端电压瞬时值的表达式。11. （16分）如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压为 220 V的正弦交流电 源上，两副线圈匝数分别为n2= 16匝、购=144匝，通过理想二极管、单刀双掷 开关与一只“ 36 V，18 W”的灯泡相连（灯泡电阻不变），当开关接1时，灯泡正 常发光，求：(1)原线圈的匝数 n1；(2)当开关接 2 时，灯泡两端电压的有效值 U12 (18 分)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能 (水流能、煤等燃料 的化学能 )转化为电能，为了合理地利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天 然资源的地方， 但用电的地

8、方却分布很广， 因此需要把电能输送到远方。 某电站 输送电压为U = 6 000 V,输送功率为P = 500 kW，安装在输电线路的起点和终 点的电度表一昼夜读数相差 4 800 kW h(即4 800度电)。试求：(1) 输电效率和输电线的电阻；(2) 若要使输电损失的功率降到输送功率的 2%，发电站应使用多高的电压向 外输电？答案1. 解析：选D知道线圈通过中性面这个特殊位置时各物理量及它们的变 化情况：线圈各边都不切割磁感线，即感应电流等于零；磁感线垂直于该时 刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率为零；交变电流的方向在中 性面的两侧是相反的，每当线框转过中性面时，感应电动势和感

9、应电流方向就改 变一次，A、B、C正确，D错误。2. 解析：选C 根据接入电压u= 11 0002 sin 100,输入电压有效值为P11 000 V,要使220 V,880 W”的电器正常工作，则通过用电器的电流为1=打=4A，副线圈输出电压为 U出二Ir + U = 4X6 V + 220 V= 244 V，原、副线圈匝数比 等于输入电压与输出电压之比，为 2 750： 61, A错误，C正确；交流电的频率 f =扌=耳= 50 Hz, B错误；变压器的输出功率P出=PrL + Pr = 880 W+ 42X 62 n 2 nUm 5U 2=一 2W = 976 W，D 错误。3解析：选C

10、 电压表示数为电压有效值，由题图乙可得A、B错误；当副线圈电压峰值为5 000 V时，=护二1 000,由于引发电火花n1 Um1的条件是副线圈电压峰值大于 5 000 V,故丁1 000, C正确，D错误4解析：选D从图中可知，1V,故交流电的频率f=25 Hz,U2电阻上时的热功率 P=r = 50 W,交流电周期T = 4X10一2 s,峰值电压Um= 100有效值U = Um = 50 2 V,加在R= 100 Q的一2冗瞬时值表达式u= Um sint= 100sin 50 t V,A、B、C错误，D正确。5. 解析：选D当副线圈与原线圈的匝数比为k时，副线圈输出电压为kU, 输出电

11、流I=许，线路损耗的电功率为P1 = i2r= U2R, A、C错误；若将副线p 圈与原线圈的匝数比提高到nk,副线圈输出电压为nkU,输出电流1=孑茁， 线路损耗的电功率为P2=i 2r= nkUi 2r，p2=*，B错误，D正确。2 n 一 一6. 解析：选C由题意可知，周期T =,线圈转动过程中产生的最大电 动势为Em= NB，电动势的有效值为 E =黑=&，电压表的读数为Uv =r+?R=+R；从图示位置转过90勺过程中，通过电阻的电荷量为q=N一 EAtN NBSW 为 W= Q =I 垢 A =At=N- = -NB；依据能量守恒，外力做功R+ rR+ rR+ r R+ r2 2E

12、2 T 冗NBS 2 3 a* R+ r 4 4 R+ r 电阻R上产生的焦耳热为Qr=(E $ T nNBS)23RR+ r R4 = 4 R+ r 2上可知，A、B、D错误，C正确。7. 解析：选BCD 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若以线圈通过中性面 为计时起点，感应电动势瞬时表达式为 e= Emsin 3t计时开始时，穿过线圈的 磁通量为最大值 m = BS, e= 0。而图示开始时 =0，但A最大，则此时e= Em，可见磁通量的变化与感应电动势的变化规律存在“互余”关系， A错误，B、C、D正确。8. 解析：选AC 从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦式交变电流的 感应电动势的一般表

13、达式为 e= Emcos 0,且该式的成立与转轴的位置无关（转轴e eE 1平行于磁感线的情况除外），则感应电流i = R = ECOS 0,由题给条件有1= Em X2,Em = 4 V，贝U Im = 2 A，I 有效 =2 A， 电功率P= I有效R= 4 W，A正确，B错误；e2 n 十 “_2 n2T 丄厶 2T 2 n=4cos 3 = 4cosyt，C 正确；由 Em= BS3=m得m=q，故=nsinyt，D错误。9. 解析：选ACD 原线圈电压U1由市电网决定，不会随用户电阻的变化而变化，而副线圈两端电压 U2由原线圈电压及原、副线圈匝数比确定，故也不 发生变化，B错误；当滑

14、动变阻器触头 P向下移动时，用户用电器总电阻减小， 相当于用电器数目增加，而U2不变，所以电流12变大，即A2示数变大，输出功 率变大，这就决定了输入功率也变大，又因为U1不变，故I1变大，即A1示数变大，A、C、D正确。10. 解析：线圈转动的角速度 3= 240 n rad/s产生感应电动势的最大值 Em= NB3 = 10 n V线圈感应电动势e= Emcos 3= 10 n cos 40 VR故R两端电压u = eX= 9n cos 40t VR+ r答案：u = 9n cos 40t VU1 n111. 解析：（1）当开关接1时灯泡正常工作，所以U3= 36 V，根据匚3=得n1 =U1n3U3220X 14436匝=880匝U23,（2）设当开关接2时，副线圈两端电压为 则屮=十U23n2+ n3故 U23 =220 X 160V = 40 V2 2根据有效值的定义知T= 40 + 0所以灯泡两端电压的有效值U = 20 2 V，即 28.28 V。答案：(1)880 匝 (2)28.28 V(或 20 2 V)12. 解析：(1)依题意输电线上损失的功率为4 800P 损=24