2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第二册 第三章 交变电流 单元检测卷2（含解析）

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2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第二册 第三章 交变电流 单元检测卷2（含解析）一、单选题（共28分）1．如图所示的变压器为理想变压器，所有电表均为理想电表，原线圈接一发电机。如果发电机内的磁感应强度B变为原来的一半，发电机线圈内阻不计，则下列说法正确的是（　　）A．两电表的读数均变为原来的一半 B．变压器的输入功率变为原来的一半C．R消耗的电功率变为原来的八分之一 D．交变电流的频率变为原来的一半2．如图所示，理想变压器原线圈接电压为的正弦交流电，开关接1时，原、副线圈的匝数之比为，滑动变阻器接入电路的阻值为，电压表和电流表均为理想交流电表。下列说法中正确的有（　　）A．变压器输入功率与输出功率之比为B．内滑动变阻器上产生的热量为C．仅将从1拨到2，电流表示数减小D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小3．如图，用两台理想变压器进行远距离输电，第一台升压变压器原线圈的电压恒定不变。当输送功率为P0时，降压变压器输出端用户可得到的功率为0.99P0。为了能输送更大的电功率，将两台变压器之间的线路更换，新线路电阻为原线路电阻的一半，其他输电设备不变。线路中电能的损失除两变压器之间的电线发热外，其他损失不计，升压变压器原线圈输入电压恒定。关于该新的输电线路，下列说法正确的是线路电阻（　　）A．若实际输送功率是2P0，则输电线损失功率为0.01P0B．若实际输送功率是2P0，则输电线损失功率为0.02P0C．若用户实际功率是1.98P0，则实际输送的总功率为2.02PoD．若用户实际功率是0.99P0，则实际输送的总功率为P04．如图所示，理想变压器原线圈与灯泡A相连接，副线圈与三个灯泡和一个电流表相连接，四个灯泡完全相同，当输入电路中接入交流电时，四个灯泡均能正常发光，以下说法正确的是（　　）A．1s内通过电流表的电流方向改变50次B．变压器原、副线圈匝数之比为4∶1C．灯泡的额定电压为55 VD．若副线圈中D灯突然烧坏，其余三个灯泡均会烧坏5．图甲为一理想变压器，其原副线圈匝数比为5∶1，副线圈所接电阻R＝10 Ω，原线圈两端输入电压u是如图乙所示的正弦交流电。则下列说法正确的是（　　）A．原线圈的输入电压u＝100sin 100πt（V）B．电流表的示数为0.4 AC．电压表的示数为D．在1 min内电阻R产生的的电热为1200 J6．理想变压器与三个阻值相同的定值电阻R1、R2、R3组成如图所示的电路，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2。在a、b间接入正弦式交变电流，则下列说法正确的是（　　）A．R1、R2、R3两端的电压之比为2∶1∶2B．R1、R2、R3消耗的功率之比为4∶1∶4C．a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2D．a、b间输入电压与变压器输入电压之比为3∶17．如图所示，理想变压器有A、B两组副线圈，原线圈接入正弦交流电，A组副线圈接有阻值为的电阻，B组副线圈接有阻值恒为的灯泡。已知，，原线圈和A、B两组副线圈两端电压分别为、、，通过的电流分别为、、，，原线圈输入功率和A、B两组副线圈的输出功率分别为、、，则下列说法正确的是（　　）A． B．C． D．二、多选题（共12分）8．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，为定值电阻，为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小．下列说法中正确的是（　　） A．R处出现火警时副线圈两端电压减小B．R处出现火警时电阻消耗的电功率增大C．图乙中电压的有效值为D．因原线圈直接接在电源上，故原线圈中的电流不会因的变化而变化9．一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势峰值为V，线圈匀速转动的角速度为。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2kΩ，线圈内阻不计，从中性面开始计时。则下列说法正确的是（　　）A．电动势瞬时表达式为B．电路中电路的电流的峰值为AC．1s内电流方向改变50次D．若发电机转速加倍，则外电阻在相同的时间内产生的热量变为原来的4倍10．如图所示含有理想变压器的电路中，电阻、的阻值分别为2Ω、3Ω，电流表、和电压表、均为理想交流电表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。此时，电流表、的示数之比为1：2，下列说法正确的是（　　）A．电压表、示数之比为2：1B．电压表、示数之比为7：3C．电阻、电功率之比为1：3D．电阻、电功率之比为1：6三、实验题（共15分）11．如图所示为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系的电路图，我们把两个线圈套在同一闭合铁芯上，一个线圈连接到电源的输出端，另一个线圈连接到小灯泡上，试回答下列问题： （1）原线圈应连接到学生电源的___________（选填直流、交流）输出端；（2）将与小灯泡相连接的线圈减少一定的匝数，装置其他部分不变，继续完成实验，发现灯泡亮度将___________（填“变亮”或“变暗”）。（3）某同学想用220V交流电作为小型收录机的电源实验，他添置了一台220V/6V变压器（如图所示），看到它上面只有a、b、c、d四个引出线头，又没有表明接法的说明书。根据我们掌握的有关知识，可以判定，220V的电源应该接__________间。（填写a、d或b、c）12．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是________；（填字母）A．干电池组       B．低压交流电源       C．直流电压表       D．多用电表（2）为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过_______；（填字母）A．       B．       C．（3）在实验中，某同学保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压将_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。（4）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为，则原线的输入电压可能为_______；（填字母）。A．       B．       C．       D．四、解答题（共45分）13．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压 ，副线圈两端电压为，输出端连有完全相同的两个灯泡和，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数 求：（1）原线圈等于多少匝？（2）当开关断开时，电流表的示数 则电流表的示数为多少？（3）在（3）情况下，当开关闭合时，电流表的示数等于多少？14．某同学制作一个简易的手摇发电机，用总长为L的导线绕制成N匝正方形线圈，将线圈放入磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动．发电机（内阻可忽略）输出端和理想变压器原线圈相连，副线圈回路负载电阻为R，原、副线圈匝数比为，其简化示意图如图，求：（1）发电机产生的电动势最大值；（2）电阻R消耗的电功率P。15．如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm，ad边长l2=25cm，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里。求：（1）t=0时感应电流的方向；（2）感应电动势的瞬时值表达式；（3）线圈转一圈外力做的功；（4）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。16．某水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为200V。要求在输电线上损失的功率控制为5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：（1）画出该输电电路图（2）输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
参考答案1．A【解析】【详解】磁场的磁感应强度变为原来的一半，由知，原线圈中输入电压变为原来的，根据知，副线圈输出电压变为原来的，即电压表示数变为原来的，由电功率公式可知，消耗的功率变为原来的，由欧姆定律可知通过的电流变为原来的，根据知，原线圈中的电流也变为原来的，由于发电机的转速没发生变化，故交流电的频率不变。故A正确，BCD错误。故选A。2．B【解析】【详解】A．根据理想变压器的特点可知，变压器的输入功率与输出功率相等，故A错误；B．根据原、副线圈的电压与匝数的关系有代入数据可得内滑动变阻器上产生的热量为故B正确；C．若只将从1拨到2，则减小，根据原、副线圈的电压与匝数的关系可知，副线圈的电压增大，副线圈中的电流增大，原线圈中的电流增大，即电流表示数变大，故C错误；D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，原、副线圈的匝数比不变，原线圈输入电压不变，则副线圈的输出电压不变，即电压表示数不变，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，电流表的示数变小，故D错误。故选B。3．B【解析】【详解】AB．对于原输电线路，输送的电功率为，用户可得到的功率为，则原输电线路上损失的电功率为。设升压变压器副线圈的电压为U，原输电线路的总电阻为r，有更换新的输电线后，设输送功率为P，由于升压变压器原线圈输入电压恒定，故副线圈输出电压不变，输电线上的电流为，输电线路损失的功率为若实际输送功率是时，A项错误，B项正确；C．用户得到的功率与输送功率之间的关系为若用户的实际功率为，则此时实际输送的总功率为，C项错误；D．若实际输送的总功率为时，则损失的功率用户得到的实际功率应，故D项错误。故选B。4．C【解析】【详解】A．由题知，交流电的频率，通过电流表的电流方向1 s内要改变100次，A错误；B．四个灯泡均正常工作，设灯泡额定电流为I，额定电压为U0，则原线圈中的电流副线圈中的电流根据理想变压器电流与线圈匝数成反比，有B错误；C．副线圈电压根据理想变压器电压与线圈匝数成正比，有则根据题意得解得C正确；D．当副线圈中D灯突然烧坏，副线圈中电阻增大，则电流减小，故原线圈中电流减小，灯泡A两端的电压变小，则变压器输入电压增大，副线圈两端电压增大，B、C两灯泡会烧坏，D错误。故选C。5．B【解析】【详解】A．由图乙可知原线圈的输入电压A错误；C．根据可知副线圈电压的有效值因此电压表的示数为20V，C错误；B．流过副线圈电流根据可得流过原线圈的电流因此电流表的示数为0.4A，B正确；D．在1 min内电阻R产生的的电热D错误。故选B。6．C【解析】【详解】A．设R3的电流为I，电压为U，则有根据理想变压器原理可得原线圈两端电压电流为，R2与原线圈是并联关系，则有，R1两端的电压与电流为，所以R1、R2、R3两端的电压之比为5∶1∶2，A错误；D．a、b间输入电压为所以a、b间输入电压与变压器输入电压之比为D错误；B．由可得，R1、R2、R3消耗的功率与其电压的平方成正比，则有P1∶P2∶P3＝25∶1∶4B错误；C．a、b间输入功率为变压器输入功率为所以a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2，C正确。故选C。7．AD【解析】【详解】B．根据电压比电压匝数比可得B错误；ACD．A组副线圈的电流为B组副线圈的电流为可得可得A、B两组副线圈的输出功率分别为原线圈输入功率为可得根据解得可得AD正确，C错误；故选AD。8．BC【解析】【详解】AD．由于原线圈电压不变，匝数比不变，副线圈两端电压不变，出现火警时R处温度升高，阻值减小，副线圈的电流增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，电流表示数增大，AD错误；B．根据AD分析可知出现火警时副线圈的电流增大，电阻消耗的电功率增大，B正确；C．由电流热效应知，电压有效值 ，C正确。故选BC。9．AD【解析】【分析】【详解】A．由交流电的变化规律可得，从中性面开始计算时，线圈中电动势的瞬时表达式为故A正确；B．由欧姆定律得电路中电流的峰值为故B错误；C．交流电的频率为电流在一个周期内方向改变2次，则1s内电流方向改变100次，故C错误；D．线圈电动势的最大值为若发电机转速加倍，则电动势的最大值变为原来的2倍，则线圈产生的电动势的有效值变为原来的2倍，由可知功率变为原来的4倍，则外电阻在相同的时间内产产生的热量变为原来的4倍，故D正确。故选AD。10．BD【解析】【详解】AB．设电流表的示数为，则电流表的示数为，则电压表的读数为设原线圈两端的电压为，则解得根据欧姆定律可知，电阻两端的电压为则电压表的读数为则电压表、示数之比为A错误，B正确；CD．电阻的功率为电阻的功率为则电阻、电功率之比为C错误，D正确。故选BD。11．     交流     变暗     b、c【解析】【详解】（1）[1]变压器只能作用于交流电，所以原线圈应连接到学生电源的交流输出端。（2）[2]副线圈匝数减少，根据变压器原副线圈的电压关系可知，副线圈的电压降低，所以灯泡会变暗。（3）[3]根据线圈匝数与电压的关系可得，220V的电源应该接b、c间。12．     BD##DB     B     减小     D【解析】【详解】（1）[1]因为变压器两端要接入交流电源，才能起到变压的作用，所以不能用干电池，要用由交流输出的低压交流电源，故A错误，B正确；本实验不需要滑动变阻器，故B错误；测量交流电压不能用直流电压表，要用多用电表，故C错误，D正确。故选BD。（2）[2]为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过12V（3）[3]因为原副线圈的电压之比满足即所以保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数时，副线圈两端的电压将减小；（4）[4]因为当左侧线圈“0”“8”间接入时，左侧线圈匝数为8n，右侧线圈接“0”“4”接线柱时，右侧线圈匝数为4n，所以当变压器为理想变压器时满足则因为实际情况时，变压器有漏磁，且线圈有焦耳热产生，故左侧输入电压应该大于6V。故选D。13．（1）匝；（2）；（3）【解析】【详解】（1）输入电压，电压表的示数由电压与变压器匝数的关系可得解得（2）当开关S断开时，有解得（3）当开关闭合时，有当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有副线圈中总电流为由解得14．（1）；（2）【解析】【详解】（1）线框的面积为则感应电动势为解得（2）感应电动势的有效值由电阻的功率为解以上式得15．（1）线圈感应电流方向为adcba。；（2）314cos100πt (V)；（3）98.6 J；（4）0.1 C【解析】【详解】（1）根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba。（2）线圈的角速度图示位置的感应电动势最大，其大小为代入数据得感应电动势的瞬时值表达式（3）电动势的有效值线圈匀速转动的周期线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即代入数据得（4）从t=0起转过90°过程中，Δt内流过R的电荷量代入数据得16．（1）（2）200V，4000V；（3）升压变压器匝数比为1:16，降压变压器匝数比为19:1【解析】【详解】（1）输电线路示意图如图所示（2）输电线损失的功率为解得输电线上通过的电流为输电线上损失的电压为升压变压器的输出功率等于发电机的输出功率，所以解得（3）降压变压器的输入电压为根据理想变压器匝数与电压的关系，可得升压变压器的匝数比为降压变压器的匝数比为