人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流综合与测试单元测试课后练习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流综合与测试单元测试课后练习题，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题(共32分)
1、(4分)两个相同的电阻,分别通以如图甲、乙所示的正弦式交变电流和方波式交变电流,两种交变电流的最大值相等、周期相等.则在一个周期内,正弦式交变电流在电阻上产生的焦耳热与方波式交变电流在电阻上产生的焦耳热之比等于( )
A.3:1B.1:2C.2:1D.4:3
2、(4分)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则( )
A.R消耗的电功率变为 B.电压表V的读数变为
C.电流表A的读数变为D.通过R的交变电流频率不变
3、(4分)如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡和，当原线圈a、b端输入电压U为灯泡额定电压的7倍时，两灯泡均正常发光，则( )
A.原、副线面的匝数之比为7:1B.原、副线圈的匝数之比为6:1
C.此时灯泡和的功率之比为7:1D.此时灯泡和的功率之比为6:1
4、(4分)如图甲所示，调节台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的。现将某无级调光台灯接在220 V的正弦式交变电源上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是( )
A.220 VB.156 VC.110 VD.78 V
5、(4分)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5 Ω，现外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )
A.电压表V的示数为220 V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次
C.灯泡实际消耗的功率为484 W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
6、(4分)如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是( )
A.B.D.5A
7、(4分)某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中( )
A.时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B.时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零
C.时刻，线圈中的感应电动势达最大值D.时刻，线圈中的感应电动势达最大值
8、(4分)如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线电阻为40 Ω，用户需要的电压，变压器均为理想变压器。则( )
A.输电线上的输送电流为250 A
B.输电线上损失的电压为280 V
C.输电线上损失的电功率为4 kW
D.降压变压器的原、副线圈的匝数比为
二、多选题(共16分)
9、(4分)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.时刻线框平面与中性面垂直
B.线框的感应电动势有效值为
C.线框转一周外力所做的功为
D.从到过程中线框的平均感应电动势为
10、(4分)发电机（内阻不计）与理想变压器连接成电路，当发电机的转速为50 r/s时，四个相同的灯泡均能正常发光。不考虑灯泡电阻的变化及其他影响，则( )
A.通过灯泡L的电流方向每秒变化50次
B.该变压器原、副线圈的匝数比为3:1
C.若仅将发电机的转速变为25 r/s，灯泡L的功率将变为原来的
D.若仅将发电机的转速变为25 r/s，发电机的输出功率将变为原来的
11、(4分)如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为。则( )
A.用户端的电压B.输电线上的电压降为
C.理想变压器的输入功率为D.输电线路上损失的电功率为
12、(4分)如图甲、乙所示，理想变压器对电器供电，其输入电压，电器与的参数分别为“220 V 1100 W”“220 V 440 W”，输电线的总电阻。若两图中电器都能正常工作，则( )
A.图甲中电阻r的功率为50 W
B.图乙中变压器的输入功率比图甲中变压器的输入功率增加了440 W
C.图甲中原副线圈匝数比
D.图乙中原副线圈匝数比
三、填空题(共16分)
13、(4分)有些机床为了安全,照明电灯用的电压是36V,这个电压是把380V的交流电压经变压器降压后得到的.将变压器视为理想变压器,如图所示,如果原线圈是1140匝,则副线圈的匝数是__________匝,变压器原、副线圈的电流之比为__________.
14、(4分)如图为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有“12 V 100 W”的灯泡上。已知变压器初、次级线圈匝数之比为18∶1，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为________ V，电流表读数为________ A。
15、(4分)一台理想变压器原线圈为1320匝, 副线圈为60匝, 在副线圈上接上一个10Ω的电阻, 通过它的电流强度为1A, 则原线圈的电压为________V, 输入功率是________W, 在其他条件不变时, 若将副线圈匝数加倍, 则原线圈中电流将变为_________A.
16、(4分)正弦交变电流图象如图所示，其感应电动势的有效值 V，周期为 s，当线圈转速变为原来的倍时，所产生交变电动势的最大值为 V．周期为 ．
四、计算题(共24分)
17、(12分)水力发电的基本原理就是将水流的机械能(主要指重力势能)转化为电能.某小型水力发电站水的流量为(流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积),落差为,发电机(内阻不计)的输出电压为,输电线总电阻为,为了减小损耗采用了高压输电.在发电机处安装升压变压器,而在用户处安装降压变压器,其中,用户获得的电压,用户获得的功率,若不计变压器损失的能量,已知水的密度为、重力加速度g取.求:
(1)高压输电线中的电流强度;
(2)升压变压器原、副线圈的匝数比;
(3)该发电站将水能转化为电能的效率η.
18、(12分)某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积为，匝数为100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:20，降压变压器的副线圈接入若干“220 V 100 W”的灯泡，两变压器间的输电线等效电阻，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率为时，灯泡正常发光。求：
（1）电压表读数；
（2）输电线上损失的功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数之比。
五、实验题(共12分)
19、(12分)在探究“变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，除了已有的可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）、开关、导线若干，实验室中还备有下列可供选择的器材：
A.条形磁铁B.交流电源C.直流电源D.多用电表
（1）在本实验中还需要选择上述器材中的_______（填正确答案标号）。
（2）某同学将原线圈接在适当的电源上，增大电源的电压，观察到副线圈两端的电压也随之增大；然后在电源电压不变的情况下，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，则可以观察到副线圈两端的电压_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）为了进一步探究“变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”，该同学又取线圈匝数匝和匝的一个变压器重新接在电源上，测量结果如表所示，考虑到变压器实际存在的各种损耗，可判断电源两端接的是_______（选填“”或“”）。
参考答案
1、答案：B
解析：两种交变电流的最大值均为,正弦式交变电流的有效值为,方波式交变电流的有效值为.根据焦耳定律得,则,故选B.
2、答案：B
解析：根据可知转速变为原来的，则角速度变为原来的，根据可知电动势为原来的，根据可知发电机输出电压的有效值变为原来的，即原线圈的输入电压变为原来的，根据可知副线圈的输出电压变为原来的，即电压表V的读数变为原来的，根据可知R消耗的电功率变为，A错误，B正确。副线圈中的电流为，即变为原来的，根据可知原线圈中的电流也变为原来的，C错误。转速减小为原来的，则频率变为原来的，D错误。
3、答案：B
解析：设灯泡和的额定电压为，则，而，，根据理想变压器的原理可知，联立以上式子可知，故A错误，B正确；根据理想变压器的原理，灯泡和消耗的功率之比，故CD错误。
4、答案：B
解析：设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：
交流电
直流电
解得：
故选：B.
5、答案：D
解析：发电机线圈有内阻，所以电压表示数小于220 V，A错误；交流电的频率为50 Hz，则电路中的电流方向每秒钟改变100次，B错误；灯泡实际消耗的功率为，小于484 W，C错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为，D正确。
6、答案：D
解析：交流电的有效值是根据其热效应定义的，它是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效。设交流电的有效值为I，令该交变电流通过一阻值为R的纯电阻，在一个周期内有，所以该交流电的有效值为，故D正确，ABC错误。
故选：D。
7、答案：D
解析：A、时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大，故AB错误；
C、时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，故C错误；
D、时刻磁通量为零，磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大，故D正确；
8、答案：C
解析：根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系得，所以有，发电机的输出功率为100 kW，所以有，输电线中电流为，故A错误；输电线上的电压损失，故B错误；输电线上损失的电功率为，故C正确；可得，降压变压器原、副线圈的匝数比为，故D错误。
9、答案：BC
解析：由图像可知时刻线框的磁通量最大，此时线框处于中性面位置，故A错误；由题图可知交流电的周期为T，则，由交流电的电动势的最大值为，可得有效值为，故B正确；线框转一周外力所做的功等于转动一周线框的发热量，，故C正确；从0时刻到时刻线框的平均感应电动势为，故D错误。
10、答案：BD
解析：本题考查交变电流的产生和理想变压器问题的综合。发电机的转速为，则频率为，而线圈每转一圈电流的方向改变两次，则发电机的电流方向每秒改变100次，故通过灯泡L的电流方向每秒变化100次，故A错误；四个相同的灯泡均正常发光，设通过每个灯泡的电流为I，则副线圈的电流为，原线圈的电流为，根据理想变压器的电流与匝数成反比，有，故B正确；仅将发电机的转速变为25 r/s，即转速减半，则发电机的输出电压减半，而电路中的电阻不变，由欧姆定律可知原线圈的电流减半，由可知灯泡L的功率变为原来的，由可知发电机的输出功率变为原来的，故C错误，D正确。
11、答案：AB
解析：
12、答案：ACD
解析：的额定电流，题图甲中r的功率，故A正确；的额定电流，图乙中r的电功率，图乙中变压器副线圈输出功率，图甲中变压器副线圈输出功率，理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率，图乙中变压器的输入功率比图甲中变压器的输入功率增加了，故B错误；两变压器原线圈输入电压，
图甲变压器副线圈电压，
图乙变压器副线圈电压
图甲中原副线圈匝数比，
图乙中原副线圈匝数比，故C、D正确。
13、答案：108； 9:95
解析：由理想变压器的变压比可得：；
根据原副线圈电流与匝数成反比，而电压与匝数成正比，则右：
故答案为：108；9：95
14、答案：216,0.46
解析：
15、答案：220 ， 10 ， 0.18
解析：
16、答案：；0.08；；
解析：由图可知，交流电的最大值为50V；周期为T＝0.08s；
有效值为：；
当线圈转速变为原来的倍时，所产生交变电动势最大值是V，有效值为50V．周期为．
故答案为：；0.08；；
17、答案：(1)50 A
(2)1:16
(3)40%
解析：(1)根据,解得,
根据理想变压器无能量损失,知,根据,得.
(2)高压输电线损失的电压,得,故.
(3)高压输电线损失的电功率,故发电机输出电功率,水流每秒产生的机械能即功率,故水能转化为电能的效率.
18、答案：（1）250 V
（2）2000 W
（3）
解析：解：（1）矩形闭合线框在匀强磁场中转动时，产生的交流电压的最大值为，
电压表读数为电压的有效值：。
（2）发电机的输出电压为，
升压变压器的输出电压：，
当发电机输出功率为时，
则输电线上损失的功率为。
（3）降压变压器的输入电压为，
又由题意知，灯泡正常发光，所以
所以降压变压器原、副线圈的匝数之比为。
19、答案：（1）BD
（2）增大
（3）
解析：（1）变压器的原理是互感现象，需要用到交流电源；研究变压器线圈两端的电压与匝数的关系需要测电压，所以需要一个测电压的仪器，可选多用电表。
（2）变压器线圈两端的电压与匝数的关系为：，在电源电压不变的情况下，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，则可以观察到副线圈两端的电压增大。
（3）理想变压器是忽略变压器的铜损、铁损与磁损的，但一些小型的变压器的损耗常常不能忽略不计；考虑到这些损耗，则变压器副线圈两端的电压要小于理论值。由题可知：，结合表格中的数据可知，如果接电源，则必定小于，而图中，则接电源的是。
1.90
2.90
3.90
4.02
6.03
8.02