试卷新人教版选修3_2.doc

1、1第五章 交变电流章末检测试卷(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共计 48 分.16 题为单选题，712 题为多选题，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分)1某交变电压瞬时值表达式为 u6 sin 314t V，则( )2A用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为 2 sB把额定电压为 6 V 的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光C把额定电压为 6 V 的小灯泡接在此电源上，小灯泡将烧毁D耐压 6 V 的电容器可以直接用在此电源上答案 B解析 由表达式可知电压的最大值是 6 V，角速度是 314 rad/s，所

2、以电压的有效值是 6 2V，周期是 0.02 s，所以 B 正确，A、C、D 错误2如图 1 所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压时间图象原、副线圈匝数比 n1 n2101，串联在原线圈电路中的交流电流表的示数为 1 A，则( )图 1A变压器原线圈所接交流电压的有效值为 311 VB变压器输出端所接电压表的示数为 22 V2C变压器输出端交变电流的频率为 50 Hz2D变压器的输出功率为 220 W2答案 C解析 变压器原线圈所接交流电压的有效值为 U1 V220 V，选项 A 错误；变压器输3112出端所接电压表的示数为 U2 U1 220 V22 V，选项 B 错误；变压器输

3、出端交变电n2n1 110流的频率为 f Hz50 Hz，选项 C 正确；变压器的输出功率等于输入功率，10.02P U1I12201 W220 W，选项 D 错误3用 220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是 110 V，通过负载的电流随时间变化的图象如图 2 所示，则( )图 2A变压器输入功率约为 3.9 WB输出电压的最大值是 110 VC变压器原、副线圈的匝数比是 12D负载电流的函数表达式 i0.05sin (100 t ) A 2答案 A解析 变压器的输入功率等于输出功率，等于输出电压的有效值与输出电流的有效值的乘积，所以 P UI110 V A3.9

4、 W，A 正确；输出电压的有效值是 110 V，最大值是 1100.052V，所以 B 错误；变压器原、副线圈匝数之比是 21，C 错误；负载电流的函数表达式2是 i0.05sin (100 t) A，D 错误4.如图 3 所示，理想变压器的原线圈接在 u220 sin 100 t(V)的交流电源上，副线圈接2有 R55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 21，电流表、电压表均为理想电表下列说法正确的是( )图 3A原线圈的输入功率为 220 W23B电流表的读数为 1 AC电压表的读数为 110 V2D副线圈输出交流电的周期为 50 s答案 B解析 原线圈输入电压的有效值是 220 V，由

5、，可得 U2110 V，则电压表读数应为U1U2 n1n2110 V，选项 C 错误由欧姆定律可得 I2 2 A，由 可得 I11 A，选项 B 正U2R I1I2 n2n1确由功率 P1 U1I1可知， P1220 W，选项 A 错误由电源电压瞬时值表达式u220 sin 100 t(V)，可知 100 rad/s，由 T 可知， T0.02 s，选项 D 错22误45.如图 4 所示，线框匝数为 N，面积为 S，以角速度 绕垂直磁感应强度为 B 的匀强磁场的轴匀速转动线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻 R、理想电流表 和二极管 D.二极管 D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无

6、穷大下列说法正确的是( )图 4A图示位置电流最大B R 两端电压的有效值 U NBS22C交流电流表的示数 I NBS2RD一个周期内通过 R 的电荷量 q2BSR答案 C解析 题图所示位置通过 R 的电流为零， R 两端电压的瞬时值如图所示设 R 两端电压的有效值为 U，在一个周期内有： T，解得： U NBS ，电流NBS2 2R T2 U2R 12的有效值 I ，在一个周期内，只有半周期的时间有电流通过 R，故： q N UR NBS2R R.故选 C.2NBSR6一含有理想变压器的电路如图 5 所示，图中电阻 R1、 R2和 R3的阻值分别为 3 、1 和 4 ， 为理想交流电流表，

7、 U 为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定当开关 S 断开时，电流表的示数为 I；当 S 闭合时，电流表的示数为 4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )图 5A21 B31 C41 D51答案 B5解析 开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比 ，通过 R2的电流II2 n2n1I2 ，副线圈的输出电压 U2 I2(R2 R3) ，由 可得原线圈两端的电压 U15 IIn1n2 5In1n2 U1U2 n1n22，则 U U1 IR15 I 23 I；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比(n1n2) (n1n2) ，通过 R2的电流 I2 ，副线圈的输出电压 U2 I2 R2

8、，由 4II2 n2n1 4In1n2 4In1n2 U1U2可得原线圈两端的电压 U14 I 2，则 U U14 IR14 I 212 I，联立解得n1n2 (n1n2) (n1n2)3，选项 B 正确n1n27我国“西电东送”采用高压直流输电，继三峡至常州 500 kV 直流输电工程后，又实现了三峡至广东的 500 kV 直流输电工程这种输电方式是在高压交流远距离输电的基础上，增加了把交流变为直流的“整流”设备，用户端用专用的“逆变”设备把直流变为交流关于高压远距离直流输电，下列说法正确的有( )A “整流”设备应放在升压变压器后，而“逆变”设备放在降压变压器前B有利于消除输电线路中感抗和

9、容抗的影响C可以实现不同频率的交流电网络之间的电力传输D高压远距离直流输电对输电线路绝缘性能无要求答案 ABC8.如图 6 所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是( )图 6A a、 b 端接稳恒直流电，灯泡发亮B a、 b 端接交变电流，灯泡发亮C a、 b 端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大D a、 b 端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大6答案 BCD解析 电容器有“通交流，隔直流，通高频，阻低频”的特点，B、D 项正确，A 错误；增大电容器的电容，电容的阻碍作用减小，电流增大，灯泡的亮度增大，C 项正确9

10、如图 7 甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴 OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与阻值为R10 的电阻连接，与电阻 R 并联的交流电压表为理想电表，示数是 10 V图乙是穿过矩形线圈的磁通量 随时间 t 变化的图象，线圈电阻忽略不计，则下列说法正确的是( )图 7A电阻 R 上的电功率为 10 WB0.02 s 时 R 两端的电压瞬时值为零C R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u14.1cos (100 t) VD通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 icos (100 t) A答案 AC解析 根据

11、公式 P ，得 P10 W，故选项 A 正确；由题图乙可知，0.02 s 时通过线圈的U2R磁通量为零，电动势最大， R 两端的电压瞬时值为 10 V，故选项 B 错误；由题图乙可知，2T0.02 s，电动势的最大值为 Em U10 V， 100 rad/s，又因为此交变2 22T电流是从垂直于中性面开始计时的，所以 R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是u14.1cos (100 t) V，故选项 C 正确； Im 1.41 A，通过 R 的电流 i 随时间 t 变化EmR的规律是 i1.41cos (100 t) A，故选项 D 错误10如图 8 为某小型水电站的电能输送示意图，发电

12、机通过升压变压器 T1和降压变压器 T2向用户供电已知输电线的总电阻 R10 ，降压变压器 T2原、副线圈的匝数之比为41，副线圈与用电器 R0组成闭合电路若 T1、 T2均为理想变压器， T2的副线圈的输出电压的瞬时值表达式为 u220 sin 100 t(V)，用电器的电阻 R011 ，则( )2图 87A通过用电器 R0的电流的有效值是 20 AB升压变压器的输入功率为 4 650 WC发电机中的交变电流的频率为 100 HzD当用电器的电阻 R0减小时，发电机的输出功率减小答案 AB解析 由 T2的副线圈的输出电压的瞬时值表达式可知，副线圈的输出电压的有效值为 220 V，电流的有效值

13、为 I A20 A，选项 A 正确；通过输电线的电流 I I UR0 22011 n4n3 204A5 A，所以升压变压器的输入功率为 P I 2R I2R05 210 W20 211 W4 650 W，选项 B 正确；发电机中的交变电流的频率与 T2的输出电压的频率相同，也为 50 Hz，选项 C错误；当用电器的电阻 R0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项 D 错误11如图 9 甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有 0.5 A 的保险丝 L，原线圈匝数n1600 匝，副线圈匝数 n2120 匝当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可

14、以接 ( )图 9A阻值为 14.4 的电阻B并联两盏“36 V 40 W”的灯泡C工作频率为 10 Hz 的电视D耐压值为 36 V 的电容器答案 AB解析 理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为 0.02 s，频率为 50 Hz，则副线圈得到的交变电流的频率也为 50 Hz，故接入工作频率为 10 Hz 的电视不能正常工作，C 错误；由题图乙可知，原线圈所接电源电压的有效值为 180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则 U2 ，解得 U236 n2U1n1V，B 中两灯泡接入电路时，副线圈中的电流 I2 A，原线圈中的电流 I1

15、 A0.44 209 49A0.5 A，B 正确；副线圈两端电压的有效值为 36 V，但其最大值大于电容器的耐压值，故D 错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则 180 V0.5 A，36 V2R解得 R 14.4 ，A 正确812如图 10 甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1 n251，电阻 R20 ，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时间t 的变化关系如图乙所示现将 S1接 1、S 2闭合，此时 L2正常发光下列说法正确的是( )图 10A输入电压 u 的表达式 u20 sin (100 t) V2B只断

16、开 S2后，L 1、L 2均正常发光C只断开 S2后，原线圈的输入功率增大D若 S1换接到 2 后， R 消耗的电功率为 0.8 W答案 AD解析 由题图乙可知， Um20 V， T0.02 s，则 100 rad/s，输入电压22Tu20 sin (100 t) V，故 A 正确；由变压器的变压规律知： ，故 U2 2U1U2 n1n2 U1n2n1V4 V，将 S1接 1、S 2闭合时，灯泡 L2正常发光可得，灯泡 L2的额定电压为 4 2015V，当只断开 S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为 L1、L 2串联，故 L1、L 2均不能正常发光，B 错误；此时 P 出 ，副线圈负

17、载 R 总 增大，故 P 出 减小，又 P 入 P 出 ，故U22R总原线圈的输入功率减小，C 错误；当 S1换接到 2 后，副线圈的负载仅是电阻 R，故 P U22RW0.8 W，D 正确4220二、非选择题(本题共 5 小题，共计 52 分)13(4 分)某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为 12 V 的低压_(选填“交流电源”或“直流电源”)先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(选填“增大” “减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电

18、压_(选填“增大” “减小”或“不变”)上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是_(选填“控制变量法” “转换法”或“类比法”)答案 交流电源 增大 减小 控制变量法解析 变压器的工作原理是互感现象，故原线圈两端所接的电源应是电压为 12 V 的低压交9流电源；根据变压比公式 ，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线U1U2 n1n2圈两端的电压增大；根据变压比公式 ，保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，U1U2 n1n2观察到副线圈两端的电压减小；上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是控制变量法1014(6 分)在“探究变压器两个线圈的电压关系”

19、的实验中，操作步骤如下：将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤(1)以上操作的合理顺序是_(只填步骤前数字序号)；(2)如图 11 所示，在实验中，两线圈的匝数 n11 600， n2400，当将 n1做原线圈时，U116 V，副线圈两端电压 U24 V；原线圈与副线圈对调后，当 U18 V 时， U232 V，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压 U1、 U2与线圈匝数 n1、 n2的关系是_图 11答案 (1)

20、 (2) U1U2 n1n2解析 (1)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤(2)两线圈的匝数 n11 600， n2400，当将 n1做原线圈时， U116 V，副线圈两端电压U24 V；当原线圈与副线圈对调后， U18 V 时， U232 V，此时 U2为原线圈的电压，而 U1为副线圈的电压，由以上数据可得： .U1U2 n1n215(13 分)如图 12

21、 甲所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一个小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数 n100 匝，总电阻 r1.0 ，所围成的矩形的面积 S0.040 m2，小灯泡的电阻 R9.0 ，磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e nBmS cos ，其中 Bm为磁感应强度的最大值， T 为磁场变化的周期，不计灯丝电2T (2Tt)阻随温度的变化，求：11图 12(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在 0 时间内，通过小灯泡的电荷量T4答案 (1)8.0 V (2)2.88 W (3

22、)4.010 3 C解析 (1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期 T3.1410 2 s，所以Em nBmS 8.0 V.2 nBmST(2)电流的最大值 Im 0.80 A，有效值 I A，小灯泡消耗的电功率EmR r Im2 225P I2R2.88 W.(3)在 0 时间内，电动势的平均值 ，平均电流 ，T4 E nS B t I ER r nS BR r t通过小灯泡的电荷量q t 4.010 3 C.InS BR r16(13 分)如图 13 所示，理想变压器原线圈中输入电压 U13 300 V，副线圈两端电压为U2220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡 L1和 L2，绕过铁

23、芯的导线所接的电压表 V 的示数 U2 V求：(电表均为理想电表)图 13(1)原线圈匝数 n1等于多少匝？(2)当开关 S 断开时，电流表 A2的示数 I25 A则电流表 A1的示数 I1为多少？(3)在(2)中情况下，当开关 S 闭合时，电流表 A1的示数 I1等于多少？答案 (1)1 650 匝 (2) A (3) A13 23解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得：12 U，则 n11 650 匝U1n1 U2n2(2)当开关 S 断开时，有：U1I1 U2I2， I1 AU2I2U1 13(3)当开关 S 断开时，有： R1 44 .当开关 S 闭合时，设副线圈总电阻为 R，有U2

24、I2R 22 ，副线圈中的总电流为 I2 10 A由 U1I1 U2I2可知， I1R12 U2R A.U2I2U1 2317(16 分)一台小型发电机的最大输出功率为 100 kW，输出电压有效值恒为 500 V，现用电阻率为 1.8108 m、横截面积为 105 m2的输电线向 4103 m 远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不得超过发电机总功率的 4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为 220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是

25、大于、小于还是等于220 V？若用电器电路中电流为 100 A，求此时用电器两端的电压数值答案 (1)112 (2)28811 (3)大于 220 V 227 V解析 (1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为 r 1.810 8 2lS 2410310 514.4 由题意知 P 损 P4%( )2rPU2代入数据得 U26 000 V升压变压器原、副线圈匝数比 .n1n2 U1U2 500 V6 000 V 112(2)I2 A APU2 1056103 503U 损 I2r 14.4 V240 V503而 U3 U2 U 损 6 000 V240 V5 760 V n3n4 U3U4 5 760 V220 V 28811降压变压器原、副线圈匝数比为 28811.(3)用电器总数减少时，用电器电路总电阻变大， I4变小，则输电线电路中电流变小，输电线损失电压变小， U3变大，则 U4变大，即用电器两端的电压大于 220 V.13由题知 I4100 A 则由 ，所以 I3 AI4I3 n3n4 28811 27572U 损 I3 r 14.4 V55 V27572而 U1、 U2不变U3 U2 U 损 (6 00055) V5 945 V ， U4 U3 5 945 V227 V.U3U4 n3n4 n4n3 11288