学年高中物理第五章交变电流水平测试新人教版选修

1、学年高中物理第五章交变电流水平测试新人教版选修学年高中物理第五章交变电流水平测试新人教版选修PAGE学年高中物理第五章交变电流水平测试新人教版选修第五章交变电流水平测试本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。第卷(选择题，共40分)一、选择题(本大题共10小题，每题4分，共40分。在第16题给出的四个选项中，只有一个选项正确；在第710题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1.以以下列图，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsint的图是()答

2、案A分析线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势eBSsint，由此判断，只有A选项切合。2.测电笔中的氖管启辉电压为86.6V，把它接到有效值电压为70.7V、频率为50Hz的余弦交流电源上，则氖管()A.不能够发光B.能发光，每秒发光50次C.能发光，每秒发光100次D.能发光，每秒发光200次答案C分析交变电流电压的最大值为eqr(2)70.7V100V，大于启辉电压86.6V，故能发光，一个周期内发光两次，每秒发光100次。3.以以下列图，电路中有四个圆满相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的

3、匝数比n1：n2和电源电压U1分别为()A122UB124UC.214UD212U答案C分析设灯泡正常发光时，额定电流为I0。由题图可知，原线圈中电流I原I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副2I0，U副U，依照理想变压器的基本规律：I原n1I副n2得n1n221；eqf(U原,U副)eqf(n1,n2)得U原2U，因此U14U。C项正确。4.频率为50Hz的交变电流，其电压u120eqr(2)sint(V)，把它加在激发电压、熄灭电压均为85V的霓虹灯的两端，则在半个周期内霓虹灯点亮的时间是()A.eqf(1,50)sB.eqf(1,100)sC.eqf(1,150)sD.eqf(1,20

4、0)s答案C分析频率为50Hz的交变电流，周期T0.02s，电压u120eqr(2)sint(V)，最大值Um120eqr(2)(V)，画出一个周期内交流电的ut图象以以下列图，其中阴影部分对应的时间0t1表示霓虹灯不能够发光的时间，依照对称性，一个周期内霓虹灯不能够发光的时间为4t1，当uU085V时，由上式得t1eqf(1,600)s，再由对称性求得半个周期内能发光的时间为：teqf(T,2)2t1eqf(1,150)s，因此C正确。5.以以下列图，用理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，变压器降压后用总电阻为R的输电线对用电器供电，设两盏灯泡的电阻相同，且都在发光，若将滑动变阻器的触

5、头P向N搬动，会出现的现象是()A电流表的示数变大，灯泡L1、L2均变暗B.电流表的示数变小，灯泡L1、L2均变暗C.电流表的示数变大，灯泡L1变亮，L2变暗D.电流表的示数不变，灯泡L1变暗，L2变亮答案C分析副线圈输出电压不变，滑动变阻器的触头P向N搬动的过程中，并联部分电阻减小，副线圈中的电流增大，原线圈电流变大，电流表的示数变大。副线圈中电流增大，则输电线电阻的电压增大，灯泡L2两端的电压减小，因此灯泡L2的电流减小，灯泡L1的电流增大，即灯泡L1变亮，灯泡L2变暗。6.以以下列图，理想变压器的初、次级线圈分别接着定值电阻R1、R2，且R1R2，初、次级线圈的匝数比n1n221，交流电

6、源电压为U，则()AR1两端的电压为eqf(1,5)UBR1两端的电压为eqf(3,5)UC.R2两端的电压为eqf(U,5)DR2两端的电压为eqf(1,2)U答案A分析设电阻R2的电流为I，则变压器的输出电压为：IR；R1R2R，依照变流比公式，输入电流为eqf(I,2)；依照变压比公式，输入电压为2IR；串连电路的电压等于各个元件的电压之和，故：Ueqf(I,2)R12IR即Ueqf(1,2)IR2IR解得Ieqf(2U,5R)依照欧姆定律，R1两端的电压为：eqf(I,2)Reqf(U,5)；依照欧姆定律，R2两端的电压为：IReqf(2U,5)；应选A。7.某中学的学生食堂新安装了磁

7、卡就餐系统，使用不到一周，便出现了电源总开关总是无法接通的问题。经检查，电源总开关中漏电保护器切断了电源。漏电保护器电路以以下列图，变压器A处用火线与零线双股平行绕制成线圈，今后接到磁卡机上，B处有一个输出线圈，一旦线圈B中的电流经放大器放大后便推动漏电保护器切断电源。造成漏电保护器切断电源的原因判断为磁卡机用电端()A.零线与火线之间漏电B.火线与地之间漏电C.零线与地之间漏电D.磁卡机装得过多，造成电流太大答案BC分析由题意知，火线和零线双股平行绕在铁芯上，故只有火线与零线中电流大小不等时，才会引起漏电保护器切断电源，故可能是火线与地之间漏电，也可能是零线与地之间漏电。B、C正确。8.如图

8、甲所示，为一台小型发电机构造表示图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其et图象如图乙所示。发电机线圈的内阻为1，外接灯泡的电阻为9，则()A.电压表的示数为6VB.发电机的输出功率为4WC.在1.0102s时辰，穿过线圈的磁通量最大D.在2.0102s时辰，穿过线圈的磁通量变化率最大答案CD分析依照et图象可知产生的交变电流的电动势最大值为6eqr(2)V，有效值为6V，依照闭合电路欧姆定律可求得电压表的示数为Ueqf(9,91)6V5.4V，A错误；依照电功率公式得发电机的输出功率为Peqblc(rc)(avs4alco1(f(6,91)29W3.24W，B错误；依照et图

9、象可知在1.0102s时辰，电动势为零，说明此时线圈处于中性面，磁通量最大，C正确；在2.0102s时辰，电动势为最大，说明此时线圈处于与中性面垂直的地址，磁通量最小，但是磁通量的变化率最大，D正确。9.某小型水电站的电能输送表示图如图甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则()A.乙图中电压的瞬市价表达式为u220eqr(2)sin100t(V)B.乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220V，因此eqf(n1,n2)eq

10、f(n4,n3)C.经过升压变压器的电流频率比经过降压变压器的电流频率大D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案AD分析由于输电线上电阻会损失电压、电功率，使得U2U3，故P2P3，选项D正确；由于eqf(n1,n2)eqf(U1,U2)，eqf(n4,n3)eqf(U4,U3)，由于U1U4220V，U2U3，因此eqf(n1,n2)eqf(n4,n3)，选项B错误；由交流电及变压器基础知识可知选项A正确，C错误。10.以以下列图，一理想变压器的原、副线圈匝数分别为2200匝和110匝，将原线圈接在输出电压u220eqr(2)sin100t(V)的交流电源两端。副线圈上只接有一个

11、电阻R，与原线圈串连的理想交流电流表的示数为0.20A。以下说法中正确的选项是()A变压器副线圈中电流的有效值为0.01AB.电阻R两端电压的有效值为11VC.电阻R的电功率为44WD.穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为eqf(r(2),10)Wb/s答案BCD分析交流电流表显示的是电流的有效值，可知原线圈电流有效值为0.20A，由eqf(I1,I2)eqf(n2,n1)可得I24A，A错误；原线圈两端电压有效值为220V，由eqf(U1,U2)eqf(n1,n2)得U211V，B正确；电阻R的功率为PUI114W44W，C正确；穿过变压器铁芯的磁通量变化率最大时，电路中有最大电压，由En

12、eqf(,t)得，eqf(,t)eqf(Em,n)eqf(Um,n)eqf(220r(2),2200)Wb/seqf(r(2),10)Wb/s。D正确。第卷(非选择题，共60分)二、填空题(本大题共2小题，共16分，把答案填在题中横线上或按题目要求作答。)11.(6分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝，将原线圈接在220V的交流电源上，副线圈上电压为_V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为_Wb/s。答案24eqf(r(2),6)分析由eqf(U1,U2)eqf(n1,n2)得U2eqf(n2,n1)U124V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率等于每一匝线圈中产生的自感电动势的最

13、大值，由Eneqf(,t)得eqblc(rc)(avs4alco1(f(,t)meqf(Em,n)eqf(220r(2),1320)Wb/seqf(r(2),6)Wb/s。12.(10分)一含有理想变压器的电路以以下列图，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3、1和4。为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为_。答案3分析设原、副线圈匝数比为n，原线圈电流为I原，则副线圈电流为I副nI原，U副nI原R副，原线圈的电压为U原n2I原R副。由于电源电压素来不变，因此3I5n2I12I4n

14、2I，解得n3。三、计算题(本大题共4小题，共44分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位。)13.(10分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n100。穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，以以下列图，发电机内阻r5.0，外电路电阻R95。已知感觉电动势的最大值Emnm，其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串连在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数。答案1.41A分析感觉电动势的最大值：EmnBSnm。设线圈在磁场中转动的周期为T，则有eqf(2,T)。依照欧姆定律，电路中的电流的最大值为：Imeqf(Em,Rr)

15、，有效值：Ieqf(r(2),2)Im。由题中给定的t图象可得：m1.0102Wb，T3.14102s。解以上各式，并代入数据，得：I1.41A。14.(10分)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S0.05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感觉强度Beqf(r(2),)T。为了带动两个标有“220V11kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路以以下列图，求：(1)发电机的输出电压有效值为多少？(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串连的交流电

16、流表的示数为多大？答案(1)1100V(2)51(3)20A分析(1)由2f，EmNBS1100eqr(2)V，得输出电压的有效值为U1eqf(Em,r(2)1100V。(2)依照eqf(U1,U2)eqf(n1,n2)得eqf(n1,n2)eqf(5,1)。(3)依照P入P出2.2104W，由P入U1I1，解得I120A。15.(12分)以以下列图，一理想变压器的原线圈接在电压为220V的正弦交流电源上，两副线圈匝数分别为n216匝、n3144匝，经过理想二极管、单刀双掷开关与一只“36V18W”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

17、接2时，灯泡两端电压的有效值。答案(1)880匝(2)20eqr(2)V分析(1)依照eqf(n1,n3)eqf(U1,U灯)解得原线圈的匝数n1880匝。(2)开关接2时，有eqf(n1,n2n3)eqf(U1,U)，解得副线圈上电压U40V。设交变电流的周期为T，理想二极管有单导游电性，因此eqf(U2,R)eqf(T,2)eqf(U2,R)T，此时灯泡两端电压有效值为U20eqr(2)V。16.(12分)以以下列图，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L10.4m、L20.25m，其匝数n100匝，总电阻r1.0，线圈的两个尾端分别与两个互相绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并经过电刷和R3.0的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感觉强度B1.0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度2.0rad/s。求：(1)电阻R两端电压的最大值；(2)从线圈经过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的地址)开始计时，经过eqf(1,4)周期经过电阻R的电荷量；(3)在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。答案(1)15V(2)2.5C(3)157J分析(1)线圈中感觉电动势的最大值EmnBS，其中SL1L2，则EmnBSnBL1L220V，线圈中感觉电流的最大值Imeqf(Em,R