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4（含解析）

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4（含解析）

一、单选题（共28分）

1．如图甲乙分别是两种交流电的、关系图像，则两种交流电的有效值之比为（　　）

A．1 B． C． D．

2．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∶1

C．灯泡的额定电压为55 V

D．若副线圈中D灯突然烧坏，其余三个灯泡均会烧坏

3．街头变压器给用户供电的示意图如图。变压器的输入电压是市电网的电压，非常稳定，输出电压通过输电线输送给用户。输电线的电阻用R0表示，滑动变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器的滑片P向下移动时，下列说法正确的是（　　）

A．V1表的示数减小 B．A1表的示数减小

C．A2表的示数增大 D．V2表的示数增大

4．如图，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片P来调节。当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比，为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是（　　）

A．仅将滑片P向上滑动

B．减小交流电的频率

C．仅在副线圈电路中并联一个阻值为的电阻

D．仅在副线圈电路中串联一个阻值为的电阻

5．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示。当ab间接入如图丙所示的正弦交变电流后，受电线圈中产生电流实现给手机充电。这时手机两端的ef间电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器，二极管视为理想元件，则下列说法正确的是（　　）

A．t=0.01s时电流表示数为0

B．送电线圈和受电线圈的匝数比n1：n2=44：1

C．送电线圈和受电线圈的匝数比n1：n2=22：1

D．若充电器线圈中通以恒定电流，则手机线圈中也将产生恒定电流

6．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/s

D．电灯的电功率为12.5W

7．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．如图所示，矩形线框的匝数为N，面积为S，理想变压器原、副线圈的匝数比为3：1，定值电阻R1、R2的阻值均为R，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，现让线框由图示位置开始绕轴OO＇以恒定的角速度ω沿逆时针方向转动，忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是（　　）

A．图示位置时，线框的输出电压为NBSω B．图示位置时，线框的输出电压为0

C．矩形线框的输出功率为 D．矩形线框的输出功率为

9．如图甲所示，理想变压器的ab端所接的交变电压如图乙所示（前周期电压恒定，后周期电压按正弦规律变化），变压器原、副线圈匝数之比为5：1，电阻R的阻值为5Ω，电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数为5V B．电流表的示数为1A

C．0~0.04s内，电阻R产生的焦耳热为0.2J D．时，通过电阻R的瞬时电流为1A

10．远距离输电装置如图所示，电厂输送功率一定，升压变压器和降压变压器均是理想变压器．当开关S由2改接为1时，下列说法正确的是（　　）

A．电压表示数变小 B．电流表示数变大

C．电流表示数变小 D．输电线损失的功率减小

三、实验题（共15分）

11．小亮同学利用如图丁所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。

（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是________（填字母）；

（2）实验中将电源接在如图丁所示原线圈的“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3.0V，则原线圈的输入电压可能为________（填字母）。

A．1.5VB．5.0VC．7.0V

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”。可拆变压器如图甲、乙所示。

（1）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．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈

C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对其电压的影响

D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定后再选用适当的挡位进行测量

（2）一位同学实验时，观察两个线圈的导线，发现粗细不同，他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端，所接电源为“8V”挡位，测得副线圈的电压为4.2V。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是_________。

A．原线圈导线比副线圈导线粗

B．学生电源实际输出电压大于标注的“8V”

C．原线圈实际匝数与标注“800”不符，应大于800匝

D．副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝

（3）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，如图所示。图中，硅钢片应平行于____________。

A．平面abcd                    B．平面abfe                    C．平面abgh                    D．平面aehd

四、解答题（共45分）

13．如图，匝数匝的矩形线圈abcd，面积，内阻不计，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度，矩形线圈通过滑环E、F与电阻串联，，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，求：

（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

（2）电阻R上消耗的功率。

14．如图所示，有一小型火力发电站，其发出的电力通过远距离输电供给某大型制造工厂使用。已知升压变压器原、副线圈匝数比，输电线等效电阻，变压器原、副线圈匝数比为，输电过程中所有变压器均为理想变压器。工厂输入电压为工业用电标准电压，即，工厂目前耗电功率约为。

（1）求发电站的输出电压；

（2）经过提能扩产，该工厂的耗电功率提升至，求此时发电厂的输出功率。

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．如图所示，线圈的面积是，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为T，当线圈以50r/s的转速匀速旋转时，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）电路中电压表和电流表的示数各是多少？

（3）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻的电量为多少？

参考答案

1．A

【解析】

【详解】

设甲乙两图的交流电有效值分别为、，根据交流电有效值的定义与图中的条件可得

解得

解得

则有

A正确，BCD错误。

故选A。

2．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。

3．C

【解析】

【详解】

AD．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，虽然滑动变阻器R的滑片P向下移动，可输入电压与匝数不变，所以副线圈的输出电压也不变，因此V1和V2表的示数均不变，AD错误；

BC．当滑动变阻器R的滑片向下移动时，用户用电器的总电阻减小，即副线圈电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，A2表的示数增大，由于变压器的输入功率和输出功率相等，输出功率增大，原线圈的输入功率增大，因输入电压不变，所以输入电流增大，A1表的示数增大，B错误，C正确。

故选C。

4．D

【解析】

【详解】

A．原线圈电压有效值

则次级电压有效值

则为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，则需要减小灯泡两端电压，即仅将滑片P向下滑动，A错误；

B．减小交流电的频率不能减小灯泡两端的电压，B错误；

C．仅在副线圈电路中并联一个电阻，不能减小灯泡电压，C错误；

D．仅在副线圈电路中串联一个电阻，阻值为

D正确。

故选D。

5．C

【解析】

【详解】

A．电流表测量的是电路的有效值一直有示数，故A错误；

BC．由丙图知，送电线圈电压有效值为220V，因为有二极管在受电线圈路中阻止反向电流通过，由

得受电线圈电压有效值为

匝数与电压成正比，得

故B错误，C正确；

D．若充电器线圈中通以恒定电流，不发生电磁感应现象，则受电线圈中不会有感应电流出现，故D错误。

故选C。

6．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。

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．BD

【解析】

【详解】

AB．矩形线框转到图示位置时，通过线框的磁通量最大，但磁通量变化率为0，则此时线框的输出电压为0，A错误，B正确；

CD．矩形线框转动时产生的感应电动势的最大值为

则有效值为

定值电阻R1两端的电压等于理想变压器的输入电压有效值，即

由理想变压器的工作原理可知

则

定值电阻R1消耗的电功率为

定值电阻R2消耗的电功率为

则矩形线框的输出功率为

C错误，D正确。

故选BD。

9．AC

【解析】

【详解】

A．原线圈中电压只有交变部分才能输出到副线圈中，变压器原、副线圈匝数之比为5：1，故副线圈中交流电压的最大值为10V，设电压表示数为，则

解得

故A正确；

B．副线圈中电流为

设输入端电压有效值为，则

解得

又有

解得

即电流表的示数为A，故B错误；

C．在0~0.04s内，电阻R产生的焦耳热为

故C正确；

D．由题图乙可知，在0.025s的前后，原线圈中的电流不发生变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻R的瞬时电流为零，故D错误。

故选AC。

10．CD

【解析】

【详解】

k接到1后，升压变压器副线圈匝数增多，所以输电电压升高，因输出功率不变，所以输电线电流减小，电流表的示数减小，输电线损失功率减小，输电线上的电压减小，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表示数变大，故CD正确，AB错误。

故选CD。

11．     BD     C

【解析】

【详解】

(1)[1]实验中需要用到的是交流电源和交流电压表，不需要干电池和直流电压表。

故选BD。

(2)[2]若是理想变压器，有

依题意，有

联立，可得

考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V，可能为7V。

故选C。

12．     CD##DC     B     D

【解析】

【详解】

（1）[1]A．为了确保实验安全，应该使用降压变压器，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；

B．变压器开始正常工作后，原副线圈根据互感原理，将电能由原线圈输送到副线圈，故B错误；

C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对其电压的影响，故C正确；

D．测量副线圈电压时，避免烧坏电压表，先用最大量程试测，大致确定后再选用适当的挡位进行测量，故D正确。

故选CD。

（2）[2]A．原线圈800匝，副线圈400匝，副线圈匝数少电流大，因此副线圈比较粗，减小热损，故A错误；

B．因为原副线圈匝数比为2:1，副线圈实际电压为4.2V，因此学生电源实际电压大于标注的“8V”，故B正确；

CD．根据

可知，若原线圈实际匝数与标注“800”不符，应小于800匝，若副线圈实际匝数与标注“400”不符，应大于400匝，故CD错误。

故选B。

（3）[3]磁感线环绕方向应该沿闭合铁芯，产生的涡流应沿abcd平面，为了减小涡流影响，硅钢片应平行于平面aehd，故ABC错误，D正确。

故选D。

13．（1）；（2）

【解析】

【详解】

（1）线圈中感应电动势的最大值

瞬时值表达式

（2）电动势有效值

由，解得

14．（1）765V；（2）770kW

【解析】

【详解】

（1）根据变压器电压与匝数成正比，有

得

工厂目前耗电功率约为，则

根据变压器电流与匝数成反比，有

得

则

根据变压器电压与匝数成正比，有

得

（2）该工厂的耗电功率提升至，即提升至2P，则此时

则降压变压器原线圈电流

损耗功率

此时发电厂的输出功率

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）50A；200V（3）C

【解析】

【详解】

（1）线圈转动的角速度

感应电动势的最大值

从中性面开始计时瞬时值表达式为

（2）电动势的有效值为

电流表示数

电压表示数

（3）根据

从计时开始，线圈转过的过程中