物理第三章 交变电流综合与测试单元测试课后测评

这是一份物理第三章 交变电流综合与测试单元测试课后测评，共15页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
　单元形成性评价(三)(第三章)(75分钟　100分)一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．(2022·肇庆高二检测)如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急情况下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是(　　)A.线圈中无电流B．电流方向将发生改变C．线圈中的电流最大D．穿过线圈磁通量的变化率为0【解析】选C。当线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生正弦式交流电。当线圈转到图乙所示位置时，线圈中电流最大，故A错误，C正确；线圈转到中性面时，电流方向发生改变，故B错误；图乙所示位置时穿过线圈磁通量的变化率最大，故D错误。2．一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为(　　)A．2 A　　  B．2 AC．6 A       D．5 A【解析】选B。0～1 s时间内，感应电动势为E1＝n＝1 V，电流为I1＝＝2 A，同理1～1.2 s内，感应电动势E2＝n ＝5 V，感应电流为I2＝＝10 A，据有效值的规定有：IRt1＋IRt2＝I2R(t1＋t2)，得I＝2 A，故B正确。3．(2021·北京等级考)一正弦式交变电流的i­t图像如图所示。下列说法正确的是(　　)A．在t＝0.4 s时电流改变方向B．该交变电流的周期为0.5 sC．该交变电流的表达式为i＝2cos5πt AD．该交变电流的有效值为 A【解析】选C。在i­t图像中，图线与时间轴的交点位置表示电流方向发生改变的时刻，该时刻对应于线圈处于中性面位置，选项A错误；由图像可知，该交流电的周期为T＝0.4 s，选项B错误；根据图像可知其表达式为i＝Imcost A，代入数据解得i＝2cos5πt A，选项C正确；根据正弦交流电有效值的确定方法可得I有＝ A＝ A，选项D错误。4．如图所示，发电机发出的电先通过升压变压器，再通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至村寨中各用户，设发电机输出电压稳定，变压器都是理想的，随着村寨中接入电路的用电器的增加，则下列说法正确的是(　　)A．用户的总电阻一定变大B．高压输电线路中损失的功率变小C．降压变压器原线圈两端的电压变小D．通过升压变压器原线圈中的电流变小【解析】选C。用电器之间是并联关系，接入电路的用电器越多，用户的总电阻越小，高压输电线路中的总电流I线越大，损失的功率为ΔP＝Ir线，线路损失的功率越大，A错误，B错误；降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－I线r线，接入电路的用电器越多，高压输电线路中的总电流I线越大，输电线上的电压损失越大，而升压变压器输出电压U2不变，所以降压变压器原线圈两端的电压U3变小，C正确；根据＝，接入电路的用电器越多，高压输电线路中的总电流I线越大，匝数比不变，通过升压变压器原线圈中的电流I1越大，D错误。5．(2022·梅州高二检测)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻(温度升高时其电阻减小)，R0为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是(　　)A．电压表V2的示数为9 VB．R处温度升高时，变压器原线圈的输入功率增大C．R处温度降低时，电流表的示数变大，电压表V2的示数变小D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝36sin 50πt(V)【解析】选B。由图知最大电压36 V，有效值为36 V，电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压有效值即电压表V2的示数为9 V，A错误；R处温度升高时，电阻变小，电压不变，所以功率增大，变压器原线圈的输入功率增大，B正确；R处温度降低时，电阻变大，电流表的示数变小，但不会影响输入和输出电压值，即电压表V2的示数不变，C错误；原线圈接如图乙所示的正弦交流电，由图可知，最大电压为36 V，周期为0.02 s，故角速度为ω＝＝100π，故可得原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝36sin 100πt(V)，D错误。6．(2021·福建选择考)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是(　　)A.A1增大，V2不变，V3增大B．A1增大，V2减小，V3增大C．A2增大，V2增大，V3减小D．A2增大，V2不变，V3减小【解析】选D。V1所测的是原线圈的电压，V2所测的为副线圈电压，示数不变；当用电器增加时，输出功率增加，由P出＝U2I2、P入＝U1I1和P出＝P入可知，I1、I2都增大，即A1、A2的示数都增大；由U3＝U2－I2R知，U3减小即V3的示数减小。7．如图所示，接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为(　　)A．1∶1∶1　　　 B．3∶2∶1C．6∶2∶1      D．2∶2∶1【解析】选B。灯泡正常发光，可得UA＝UB＝UC＝UD，所以U2＝2U3。由变压器的电压比＝＝＝，所以n2＝2n3。同理，灯泡正常发光，功率相等，即PA＝PB＝PC＝PD。由P＝I2R，得IA＝IB＝IC＝ID，即I1＝I2＝I3。由U1I1＝U2I2＋U3I3得n1I1＝n2I2＋n3I3，即n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以n1∶n2∶n3＝3∶2∶1，故B正确。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8．一交流电压的图像如图所示，由图可知(　　)A．用电压表测该电压，其示数为100 VB．该交流电压的频率为100 HzC．该交流电压加在10 Ω电阻上时，电阻消耗的电功率为1 000 WD．该交流电压的瞬时值表达式为u＝100sin 628t(V)【解析】选B、C、D。电压的最大值为100 V，故电压的有效值为U＝ V＝100 V，电压表测量的是交流电压的有效值，故示数为100 V，A错误；由图像可知，该交流电压的周期为0.01 s，频率f＝＝100 Hz，B正确；该交流电压加在10 Ω电阻上时，电阻消耗的电功率为P＝＝ W＝1 000 W，C正确；因为ω＝＝200π rad/s≈628 rad/s，则该交流电压的瞬时值表达式为u＝100sin628t(V)，D正确。9．(2022·茂名高二检测)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则(　　)A．用户用电器上交流电的频率是50 HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损耗的功率减小【解析】选A、D。由u­t图像知，发电机的频率f＝50 Hz，选项A正确；其电压有效值为U＝ V＝250 V，选项B错误；输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，其电流将减小，输电线损耗功率也减小，选项D正确。10．如图所示，变压器为理想变压器，交流电源电压恒定，灯泡L1串联在原线圈回路中，灯泡L2、L3为副线圈的负载。开关S断开时，灯泡L1、L2的亮度与断开前相比(　　)A．L1亮度不变　　　 B．L1亮度减弱C．L2亮度不变      D．L2亮度增强【解析】选B、D。理想变压器能量守恒，有P入＝P出，变压器输入、输出功率分别可表示为P入＝IR等，P出＝IR，其中等效电阻为R等＝R＝R，由变压器等效负载电阻公式得，断开S后负载电阻R增大了，等效负载电阻R等也增大了，所以通过L1的电流会减小，灯L1会变暗。通过L1的电流减小导致L1两端电压也减小，所以原线圈两端电压会升高，所以负线圈两端电压会升高，灯L2会变亮，故B、D正确。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11．(7分)利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：(1)除图中所示器材外，还需要的器材有______________。A．干电池　　　　　 B．低压交流电源C．直流电压表      D．多用电表(2)下列说法正确的是______________。A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用C．理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零【解析】(1)实验中若用干电池，则变压器不能互感变压，必须要有低压交流电源提供交流电，需要B；需要用多用电表测量电压，需要D；综上所述需要的实验器材为B、D。(2)变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用，故B正确；理想变压器的原、副线圈通过铁芯共用一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，故C正确；变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误。答案：(1)B、D　(2)B、C12．(9分)(2022·深圳高二检测)功放内部的变压器一般为环状，简称环牛，如图所示。某同学利用环牛探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系。(环牛效率极高，可看成理想变压器)(1)测量环牛的初级(原)、次级(副)线圈匝数n1、n2的方法是：先在闭合铁芯上紧密缠绕50匝漆包细铜线，并将理想交流电压表1接在细铜线两端；然后在初级线圈(左侧)上输入有效值为24.0 V的低压交流电，再将理想交流电压表2连接在次级线圈(右侧)上。若理想交流电压表1的示数为1.5 V，理想交流电压表2的示数为12.0 V，则初级线圈的匝数n1＝________，次级线圈的匝数n2＝__________。(2)若在初级线圈(左侧)上接入电压瞬时值u＝220sin 100πt(V)的电压，则连接在次级线圈(右侧)上理想交流电压表2的示数为__________V。(计算结果保留三位有效数字)(3)由于变压器工作时有能量损失，实验中测得的原、副线圈的电压比__________(选填“大于”“等于”或“小于”)原、副线圈的匝数比。【解析】(1)由题意，根据理想变压器变压规律可得＝、＝，解得n1＝16n＝800、n2＝8n＝400。(2)初级线圈所接交流电压的有效值为U1＝＝220 V，则连接在次级线圈(右侧)上理想交流电压表2的示数为U2＝U1＝110 V。(3)由于变压器工作时有能量损失，导致副线圈电压实际值比理论值小，即U2<U1，所以>。答案：(1)800　400　(2)110　(3)大于【加固训练】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)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是：______________。A．整块硅钢铁芯B．整块不锈钢铁芯C．绝缘的铜片叠成D．绝缘的硅钢片叠成 (2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______________。(选填“多”或“少”)(3)以下给出的器材中，本实验需要用到的是______________。(4)为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过______________。A．2 V　　　　B．12 V　　　　C．50 V(5)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3.0 V，则原线圈的输入电压可能为__________。A．1.5 V    B．6.0 V    C．7.0 V(6)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是______________。A．控制变量法    B．等效替代法    C．整体隔离法【解析】(1)观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，故选D。(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据n1I1＝n2I2可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。(3)实验中需要交流电源和交流电压表(万用表)，不需要干电池和直流电压表，故选B、D。(4)为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过12 V，故选 B。(5)若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系＝，若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为2∶1，副线圈的电压为3 V，则原线圈的电压为U1＝2×3 V＝6 V，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6 V，可能为7 V，故选C。(6)实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。答案：(1)D　(2)少　(3)B、D　(4)B  (5)C　(6)A13．(11分)如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转动轴垂直。已知线圈匝数n＝400，电阻r＝0.1 Ω，长L1＝0.05 m，宽L2＝0.04 m，角速度ω＝100 rad/s，磁场的磁感应强度B＝0.25 T。线圈两端外接电阻R＝9.9 Ω的用电器和一个交流电流表(内阻不计)，求：(1)线圈中产生的最大感应电动势。(2)电流表的示数。(3)电阻上消耗的电功率。【解析】 (1)Em＝nBSω，代入数据得Em＝400×0.25×0.05×0.04×100 V＝20 V。                                 (3分)(2)Im＝，代入数据得Im＝ A＝2 A。      (3分)因为是正弦式交变电流，所以电流表读数即有效值I＝＝ A≈1.41 A。                                 (2分)(3)P＝I2R＝()2×9.9 W＝19.8 W。          (3分)答案：(1)20 V　(2)1.41 A　(3)19.8 W14．(12分)图甲是一理想变压器的电路连接图，图乙是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图像，已知电压表的示数为10 V，两个定值电阻R的阻值均为5 Ω。求：(1)变压器原、副线圈的匝数比。(2)开关S闭合前，电流表的示数。(3)开关S闭合后，变压器的输入功率。【解析】(1)原线圈输入电压有效值U1＝＝200 V     (2分)原、副线圈的匝数比＝            (1分)解得＝                 (1分)(2)开关S闭合前，副线圈电流I2＝＝2 A        (1分)由变压器原、副线圈电流关系得＝         (2分)解得电流表示数I1＝0.1 A                          (1分)(3)开关S闭合后，负载电阻R并＝＝2.5 Ω        (1分)负载消耗功率P2＝＝40 W            (2分)由理想变压器输入功率等于输出功率得变压器输入功率P1＝P2＝40 W(1分)答案：(1)20∶1　(2)0.1 A  (3)40 W15．(15分)(2022·广州高二检测)疫情期间，为保障医院用电安全，供电部门专门为医院ICU病房区设计的供电系统以及输电电路如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小B的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.25 m2，匝数n＝100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以3 000 r/min的转速匀速转动，其输出端通过电刷E、F与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为250 V，降压变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，降压变压器的副线圈接入病房区供电，两变压器间的输电线等效电阻R＝20 Ω，变压器均为理想变压器。医院有五间标准ICU病房，病房内医疗设备额定工作电压均为U＝220 V，每间病房的最大功率为P＝4 400 W。当五间病房均满负荷工作时，求：(1)磁感应强度B的大小。(2)升压变压器原、副线圈匝数之比。【解析】(1)线框转动的角速度为ω＝2πn转＝100π rad/s                  (2分)线框在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，感应电动势最大值Em＝nBSω＝250 V              (2分)解得B＝ T                (1分)(2)当五间病房均满负荷工作时，降压变压器副线圈的电流I4＝5×＝100 A                                 (1分)根据变压器原、副线圈电流关系＝         (1分)代入数据得降压变压器原线圈的电流I3＝20 A                    (1分)根据变压器原、副线圈电流关系＝、U4＝220 V     (1分)解得U3＝1 100 V                             (1分)设升压变压器原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，根据U2－I3R＝U3(1分)代入数据解得U2＝1 500 V                          (1分)根据题意U1＝250 V                            (1分)则升压变压器得原副线圈匝数之比＝＝       (2分)答案：(1)T　(2)1∶6【补偿训练】如图所示，矩形线圈abcd的匝数为 n＝50匝，线圈ab的边长为L1＝0.2 m，bc的边长为L2＝0.25 m，在磁感应强度为B＝0.4 T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω＝100 rad/s，试求：(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φm。(2)线圈在题图所示位置(线圈平面与磁感线平行)时，感应电动势e的大小。(3)若线圈在中性面位置开始计时，写出此交变电流电动势瞬时值表达式。【解析】(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φm＝BS＝BL1L2＝0.4×0.2×0.25 Wb＝0.02 Wb(2)线圈在图示位置时感应电动势最大，此时感应电动势的值e＝Em＝nBSω＝50×0.02×100 V＝100 V(3)感应电动势的最大值Em＝100 V，线圈转动的角速度ω＝100 rad/s，若从中性面位置开始计时，此交变电流电动势瞬时值表达式e＝Emsinωt＝100sin 100t(V)答案：(1)0.02 Wb　 (2)100 V    (3)100sin 100t(V)关闭Word文档返回原板块