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1（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1（含解析）一、单选题（共28分）1．如图甲所示，一小型交流发电机线圈的匝数为100，面积为，其电阻忽略不计；a、b两端与理想变压器相连，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电容器的电容为C，P、Q为其上、下极板。t=0时刻，线圈绕垂直于N、S两极间磁场（可视为匀强磁场）的水平轴OO′匀速转动，线圈产生的感应电动势e随时间t变化的关系如图乙所示。已知电容器的电容越大，交流电的频率越高，电容器对交流电的阻碍作用越小，电容器始终正常工作。下列说法不正确的是（　　） A．N、S两极间磁场的磁感应强度大小为B．若仅将P板上移，则通过滑动变阻器的电流将增大C．若仅将P板上移，则a、b两端的输入功率将减小D．若仅将滑动变阻器的阻值增大，则定值电阻的电功率将增大2．某偏僻山区靠小型发电机供电照明，供电电路如图甲所示，通过电灯的电流随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，若发电机的线圈共有1000匝，总内阻为2Ω，电灯的电阻为48Ω，不计输电线的电阻，则下列说法正确的是（　　）A．电路中的电流方向每秒改变50次B．穿过线圈的磁通量的最大值为C．穿过线圈的磁通量变化率的最大值为25Wb/sD．电灯的电功率为12.5W3．输电过程中电能的损耗不可避免，如图是常见的家庭输电线路模拟电路，控制电路输入电压恒定，理想变压器原、副线圈匝数可以调整，下列说法正确的是（　　） A．若将滑动变阻器的滑片移至最左端，稳定后滑片下移，同时滑片上移，电灯L变暗B．闭合开关，电灯L变暗C．将滑动变阻器的滑片向右移动，电灯L变暗D．将滑动变阻器的滑片向右移动，电灯L变亮4．如图，理想变压器原线圈与间距为0.5m的水平平行导轨连接，导轨间存在磁感应强度大小为1T、方向垂直导轨所在平面向下的匀强磁场，L为标有“2V，4W”字样的灯泡。长为0.5m、阻值为的导体棒垂直导轨在两导轨上做往复运动，其速度，灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．通过灯泡的电流的频率为 B．变压器原、副线圈的匝数之比可能为2∶1C．变压器原线圈两端的电压可能为5V D．导体棒消耗的电功率可能为5W5．图乙是降压变压器图甲给用户供电的电路示意图，表示输电线的总电阻、假设用户端为纯电阻用电器，总电阻为R。若变压器视为理想变压器、输入电压恒定，电表视为理想电表，当用户使用的用电器减少时，则（　　）A．用户总电阻R减少 B．电压表示数增大C．用电器R两端电压升高 D．电流表示数保持不变6．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7．手机无线充电利用了电磁感应原理。如图甲所示，充电基座内的送电线圈接入正弦式交变电流，会激发周期性变化的磁场，手机中安装有受电线圈，二者距离很近时，受电线圈会感应出交变电流，利用二极管整流和滤波电路处理，最终输出直流电为手机电池充电。图乙和图丙分别是手机中受电线圈经二极管整流前后电压与时间的关系图象。下列说法正确的是（　　）A．送电线圈接入正弦式电流的频率小于B．手机远离充电基座时，受电线圈中的电流大小不变C．受电线圈回路中的磁通量达到最大时，线圈两端的电压也达到最大D．将图乙和图丙中的电压分别加在同一电阻上，内产生的热量相同二、多选题（共12分）8．一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9．如图所示，甲图是远距离输电的电路示意图，乙图是用电器两端的电压随时间变化的图像。已知降压变压器的原线圈与副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，降压变压器的输出功率，发电机的输出电压为250 V，电路中的升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列结论正确的是（　　） A．降压变压器原线圈中电流的频率为100 HzB．流过输电线的电流大小为10 AC．发电机的输出功率为92 kWD．升压变压器原、副线圈的匝数之比10．如图所示，交流电源输出电压恒定，两个变压器为理想变压器，各个灯泡规格相同，当开关断开时发现除L6外其他灯泡发光亮度相同。关于此电路下列说法正确的是（　　） A．n1：n2=1：4B．n3：n4=1：3C．开关闭合稳定后L1变暗，L2变亮D．开关闭合稳定后L3、L4、L5均变暗三、实验题（共15分）11．在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验中，小李同学采用了如图所示的可拆式变压器（铁芯不闭合）进行研究。（1）实验还需如图所示的器材中的____________。A． B． C． D．（2）实验中，变压器的原线圈匝数为100，副线圈匝数为50，当副线圈所接电表的示数为，则所接电源电压挡位为________。A．            B．            C．            D．12．某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。（1）变压器铁芯的结构和材料应选用_______；A．整块的硅钢铁芯　　B．绝缘的铜片叠成　　C．绝缘的硅钢片叠成（2）下列说法正确的是_______；A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时用多用电表的“直流电压挡”C．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈D．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响（3）若变压器原、副线圈的匝数分别为80和40，测得变压器两端线圈的电压为4.3V和9.0V。可知变压器的原线圈两端电压是_______（选填 “4.3”或“9.0”）V；变压器的电压比与匝数比不相等，可能的原因是_______。四、解答题（共45分）13．某小型水电站发电机的输出功率P＝200kW，发电机的电压U1＝500V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R输＝4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V。已知输电线上损失的功率为发电机输出功率的5%，假设两个变压器均是理想变压器，求：（1）输电线上的电流。（2）升压变压器的匝数比。（3）降压变压器的输入电压。14．如图所示，正方形线圈绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动，转速为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行。闭合回路中线圈的电阻，外电阻。求：（1）从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式；（2）线圈转动过程中，电阻的功率；（3）从图示位置转过90°过程中的通过线圈截面的电荷量。15．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？16．如图所示，正方形线圈的边长是，共150匝，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速绕中心轴线匀速旋转时，求：（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（2）线图转过时电动势的瞬时值。
参考答案1．C【解析】【详解】A．从图像可知求得A错误；B．P板上移，由可知电容变小，电容的容抗变大，流过滑动变阻器的电流将变小，B错误；C．由B项分析可知，流过滑动变阻器的电流变小，由知，滑动变阻器的功率将减小，而R1的电压不变，其功率不变，则理想变压器的输出功率变小，由可知，a、b两端的输入功率将减小，C正确；D．原线圈电压不变，副线圈电压不变，定值电阻的电功率不变，D错误。故选D。2．B【解析】【详解】A．由图乙可知，一周期内电流方向变化两次，所以每秒改变A错误；B．电流的最大值为可得B正确；C．设磁通量变化率的最大值为em，电流的最大值为可得C错误；D．电流的有效值为灯的电功率为D错误。故选B。3．C【解析】【详解】A．若将滑动变阻器的滑片移至最左端，稳定后原线圈两端电压等于控制电路的输入电压，保持恒定，滑片下移，同时滑片上移，副线圈两端电压U2则有可知增大，增大，电灯L变亮，故A错误；B．闭合开关，整个电路的等效电阻变小，原线圈电流变大，则变大，电灯L变亮，故B错误；CD．将滑动变阻器的滑片向右移动，或将滑动变阻器的滑片向右移动，整个电路的等效电阻变大，原线圈电流变小，则变小，电灯L变暗，故C正确，D错误。故选C。4．B【解析】【详解】灯泡L的额定电压，额定电流阻值A．导体棒产生的感应电动势与时间的关系为则通过灯泡的电流的频率故A错误；B．电动势的有效值设变压器原、副线圈的匝数之比为，则原线圈中的电流原线圈两端的电压结合其中，解得或故B正确；C．变压器原线圈两端的电压可能为故C错误；D．导体棒消耗的电功率可能为故D错误。故选B。5．C【解析】【详解】当用户使用的用电器减少时，则用户总电阻R变大，因V2的读数由变压器初级电压和匝数比决定，可知V2读数不变，次级电流减小，则R0的电压减小，用电器R两端电压变大；因次级电流减小，则初级电流减小，即电流表A1示数减小。故选C。6．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。7．D【解析】【详解】A．送电线圈与受电线圈的频率相同，都为故A错误；B．手机远离充电基座时，受电线圈中感应电流变小，故B错误；C．受电线圈回路中的磁通量达到最大时，线圈中的感应电动势为零，线圈两端的电压为零，故C错误；D．将图乙和图丙中的电压分别加在同一电阻上，因为他们的电压有效值相等，故内产生的热量相同，故D正确。故选D。8．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。9．BD【解析】【分析】本题考查电能的输送。【详解】A．由用电器两端的电压随时间变化的图像可知故变压器不改变电流的频率，故A错误；B．由电功率可知，降压变压器的输出电流根据解得流过输电线的电流大小故B正确；C．发电机的输出功率故C错误：D．流过升压变压器原线圈的电流根据解得故D正确。故选BD。10．AD【解析】【详解】AB．开关闭合前五个灯泡发光亮度相同，设每个灯泡电压为U、电流为I，右侧变压器原副线圈电流比为1：3，则n3：n4=3：1电压比也为3：1，原线圈电压为3U，所以左侧变压器的副线圈电压为3U+U=4U而左侧变压器的输入电压与L1电压相同为U，可知n1：n2=1：4故A正确，B错误；CD．开关闭合后，因电源输出电压不变，则L1亮度不变，负载增加，总电阻减小，电源总电流变大，L2变亮，则右侧变压器的输入及输出电压均变小，L3、L4、L5均变暗，故C错误、D正确；故选AD。11．     AD     B【解析】【详解】（1）[1]本实验中，变压器的原线圈应接在交流电源上；为了知道原、副线圈的电压比和线圈匝数比之间的关系，还需要电压表，但由于是交流电，不能用直流电压表测量，故使用多用电表测量。故学生电源和多用电表两个器材不能缺少，选AD；（2）[2]理想变压器原、副线圈电压和匝数的关系为变压器的原线圈匝数为100，副线圈匝数为50，则原、副线圈匝数比为则原线圈两端电压故选B。12．     C     D     9.0     漏磁，铁芯或导线发热【解析】【详解】（1）[1]变压器铁芯的结构和材料是由绝缘的硅钢片叠成。故选C。（2）[2]A．为确保实验安全，实验中应使用降压变压器，即原线圈匝数应大于副线圈匝数，故A错误；B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；C．变压器开始正常工作后，由于互感，把电能由原线圈输送到副线圈，故C错误；D．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故D正确。故选D。（3）[3]因为原副线圈电压之比为匝数之比所以原线圈两端电压应为9.0V；[4]变压器的电压比与匝数比不相等，可能的原因是变压器漏磁，铁芯或导线发热导致的。13．（1）50A；（2）1：8；（3）3800V【解析】【详解】（1）损失功率为发电机输出功率的5%。则P损＝5%P总代入数据解得P损＝5%×200000W＝10000W设输电线上的电流为I，则P损＝I2R输＝10000W＝I2×4Ω解得I＝50A（2）设升压变压器输入功率为P1，输出功率为P2。输出电压为U2，由于P1＝P2＝2000000W又P2＝IU2＝50A×U2＝2000000W解得U2＝4000V根据主线圈与副线圈电压比与匝数的关系＝解得（3）设输电过程中损失的电压为，降压变压器的输入电压为U3，则14．（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）线圈转动的角速度为感应电动势最大值为由闭合电路欧姆定律得电流最大值为感应电流的瞬时表达式（2）感应电流有效值为电压有效值为电阻的功率（3）平均电动势为通过线圈截面的电荷量15．（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16．（1）；（2）【解析】【分析】分别将、的数值推出，代入一般式就得出了瞬时值表达式。求瞬时值时，只需把t的时刻代入表达式就可以了。【详解】（1）根据从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为代入数据可得（2）当时，电动势的瞬时值