2018-2019学年高中物理 第五章 交变电流阶段性测试题 新人教版选修3-2

第五章交变电流(时间：90分钟满分：100分)第卷(选择题，共52分)一、选择题(本大题共13小题，每小题4分，共52分)1(2017武邑中学月考)由交变电流瞬时表达式i10sin500t(A)可知，从开始计时起，第一次出现电流峰值所需要的时间是()A2 msB1 msC6.28 ms D3.14 ms解析：根据交变电流的瞬时表达式可知，第一次出现电流峰值时，sin(500t)1，解得t s3.14 ms，D选项正确答案：D2理想变压器的原、副线圈匝数比为10 1，下列说法中正确的是()A穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比是10 1B穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比是1 10C正常工作时，原、副线圈的输入、输出电压之比为10 1D正常工作时，原、副线圈的输入、输出电压之比为1 10解析：理想变压器的原、副线圈缠绕在同一铁芯上，没有漏磁现象，故穿过原、副线圈每一匝的磁通量相等，A、B选项错误；根据理想变压器电压和匝数的关系可知，正常工作时，原、副线圈的输入、输出电压之比为10 ：1，C选项正确，D选项错误答案：C3(2017湖南师范大学月考)实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V已知R10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是()A线圈平面与磁场平行时刻，线圈中的瞬时电流为零B从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为isin100t(A)C流过电阻R的电流最大值为 AD电阻R上的热功率等于5 W解析：根据交变电流产生原理可知，线圈平面与磁场平行时刻，线圈中的瞬时电流最大，A选项错误；线圈每秒转25圈，则角速度50，电压表的示数为有效值，故线圈中感应电流的有效值为1A，峰值为 A，C选项正确；从线圈平面与磁场平行开始计时，感应电流瞬时值表达式icos50t (A)，B选项错误；电阻R上的热功率PI2R10 W，D选项错误答案：C4(多选)远距离输电中，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是()A升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备消耗的功率无关B输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大D升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压解析：根据理想变压器工作原理可知，用户电设备消耗的功率减小，升压变压器、降压变压器输入和输出功率均减小，原、副线圈电流都要减小，A选项错误；输电线的电流与用户消耗的功率和高压输电电压有关，B选项错误；用户总电阻减少，而输出电压不变，电流增大，功率损失P损I2R增大，C选项正确；输电线存在电压损失，则升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，D选项正确答案：CD5.(多选)现在低碳环保问题已引起广大人民群众的普遍关注，深圳市民林先生自主研发出一种磁悬浮风力发电机，其发电原理可以简化为：一个矩形线圈绕在其平面内并且垂直于匀强磁场的轴做匀速转动而产生感应电动势，产生的感应电动势图象如图所示，并且接在原、副线圈匝数比为的理想变压器原线圈两端，则()A变压器副线圈两端电压的有效值为U2110 VB感应电动势的瞬时值表达式为e22sin10t(V)Ct0.005 s时穿过线圈平面的磁通量最大Dt0.005 s时线圈平面和磁场方向平行解析：分析图象可知，感应电动势的有效值为22 V，根据理想变压器电压和匝数的规律可知，变压器副线圈两端电压的有效值为U2U1110 V，A选项正确；感应电动势的周期T0.02 s，角速度100，瞬时值表达式为e22sin100t(V)，B选项错误；当t0.005 s时，e22 V，此时的感应电动势最大，穿过线圈平面的磁通量为零，线圈平面与磁场方向平行，C选项错误，D选项正确答案：AD6一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 VB5 VC10 VD10 V解析：设电热器电阻为R，正弦交流电源的电压有效值为U效，接10 V直流电源时，P；接交流电源时，联立得U效5 V，故最大值UmU效10 V，C选项正确答案：C7(2015四川高考)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图所示，矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A峰值是e0 B峰值是2e0 C有效值是e0 D有效值是Ne0解析：矩形线圈ab边和cd边产生同方向的感应电动势，不计线圈电阻，发电机输出电压的峰值为2Ne0；根据正弦式交流电规律可知，有效值ENe0，D选项正确答案：D8(多选)图甲是某燃气炉点火装置的原理图转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体以下判断正确的是()A电压表的示数等于5 VB电压表的示数等于 VC实现点火的条件是1 000D实现点火的条件是1 000解析：交流电压表测的是交流电的有效值，对正弦交流电，其电压有效值U，所以B正确，A错误；根据题意，副线圈电压峰值大于5 000 V时就可以点燃气体，对理想变压器1 000，C正确，D错误答案：BC9图甲是小型交流发电机的示意图，两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，图中电表均为理想交流电表，内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是()A电压表的示数为10 VB在0.01 s末时刻发电机线圈平面与磁场方向垂直C若滑动触头P的位置向上移动、R不变时，电流表读数将减小D若滑头P的位置不变、R不变时，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍解析：电压表显示的是有效值U10 V，A选项错误；在0.01 s末时刻交变电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行，B选项错误；理想变压器，滑动触头P的位置向上移动，变压器原线圈匝数变小，输出电压变大，输出电流变大，则原线圈电流变大，C选项错误；发电机线圈的转速增大一倍，交变电动势UmNBS变为2倍，输入电压和输出电压均变为2倍，输出功率P增大为原来的4倍，理想变压器输入功率等于输出功率，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍，D选项正确答案：D10(2015新课标卷)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3 1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()AU66 V，k BU22 V，kCU66 V，k DU22 V，k解析：副线圈回路中电阻两端的电压为U2U，则流过电阻的电流为I2，根据理想变压器电压、电流和匝数的关系可知，原线圈两端电压U1U23U，流过原线圈的电流为I1I2，原线圈回路中电阻两端的电压URI1R，根据闭合电路欧姆定律得，U1UR220 V，联立解得U66 V原线圈中电阻消耗的功率PRURI1，副线圈回路中电阻消耗的功率P2U2I2，根据题干信息可知，k，A选项正确答案：A11(2017衡水市模拟)如图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1t2时间内()A电流表A1的示数比A2的小B电流表A2的示数比A3的小C电流表A1和A2的示数相同D电流表的示数都不为零解析：理想变压器原、副线圈的磁场变化情况相同，由图乙知原线圈的磁场均匀变化，据法拉第电磁感应定律ES知副线圈中产生恒定电流，线圈对直流电无阻碍作用，直流电不能通过电容器，所以电流表A1、A2的示数相同，A3的示数为零，C选项符合题意答案：C12如图所示为一自耦变压器，保持电阻R的阻值和输入电压不变，以下说法正确的是()A滑键P向b方向移动，滑键Q不动，电流表示数增大B滑键P不动，滑键Q上移，电流表示数不变C滑键P向b方向移动、滑键Q不动，电压表示数减小D滑键P不动，滑键Q上移，电压表示数增大解析：滑键P向b方向移动，原线圈匝数增大，根据理想变压器的规律可知，输出电压减小，电压表示数减小，根据欧姆定律可知，输出电流减小，输入电流减小，即电流表的示数减小，A选项错误，C选项正确；滑键P不动，滑键Q上移，则输入、输出电压不变，副线圈电阻变小，根据欧姆定律可知，输出电流增大，根据理想变压器电流和匝数关系可知，输入电流增大，电流表示数变大，B、D选项错误答案：C13(多选)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图乙所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为1.0 ，外接一只电阻为9.0 的灯泡，则()A电压表V的示数为20 VB电路中的电流方向每秒改变10次C灯泡实际消耗的功率为36 WD电动势随时间变化的瞬时表达式为e20cos5t(V)解析：交变电动势的有效值E20 V，电压表的示数UE18 V，A选项错误；交变电流的周期T0.2 s，一个周期内电流方向改变2次，每秒改变10次，B选项正确；灯泡实际消耗的功率P36 W，C选项正确；线圈转动的角速度10，电动势随时间变化的瞬时表达式为e20cos10t(V)，D选项错误答案：BC第卷(非选择题，共48分)二、计算题(本题共4小题，共48分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)14(12分)(2017武邑中学月考)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n100、电阻r10 ，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R90 ，与R并联的交流电压表为理想电表在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化求：(1)交流发电机产生的电动势的最大值；(2)电路中交流电压表的示数解析：(1)根据交变电流的产生原理可知，交流发电机产生的电动势最大值EmnBS，其中磁通量最大值mBS，角速度，联立解得Em，分析图乙，代入数据解得，Em200 V.(2)根据正弦式交流电有效值与最大值的关系可知，电动势的有效值E100 V，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流的有效值I A，故交流电压表的示数UIR90 V.答案：(1)200 V(2)90 V15(12分)如图所示，变压器原线圈n1800匝，副线圈n2200匝，灯泡A标有“10 V2 W”，电动机D的线圈电阻为1 ，将交变电流u100sin100t(V)加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求： (1)副线圈两端电压(有效值)；(2)电动机D的电功率解析：(1)原线圈两端电压(有效值)U1 V100 V由变压器变压比规律知副线圈两端电压U2U125 V.(2)电动机两端电压UDU2UA15 V通过电动机的电流IIA0.2 A电动机的功率PDUDI3 W.答案：(1)25 V(2)3 W16(12分)(2017连云港期末)如图所示，在铁芯上绕着两个线圈A和B，线圈A两端接一电源，线圈B两端接一阻值为10 的电阻R.已知线圈A的匝数为11；线圈B的电阻为5 ，匝数为7，横截面积为0.3 m2.(1)若A接的是一电动势为11 V的电池组，则电阻R两端的电压等于多少？(2)若A接某电源(电源上端为正极)使铁芯中的磁感应强度B随时间变化如图所示，求电阻R两端的电压值并指出流经电阻R的电流方向；(3)求(2)中t0.35 s时刻穿过线圈B的磁通量大小解析：(1)根据电磁感应规律可知，若A接的是一电动势为11 V的电池组，线圈A产生稳定的磁场，穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电动势产生，电阻R两端的电压等于零(2)若线圈A产生如图所示的磁场，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈B产生的感应电动势EnnS0.6 V.根据闭合电路欧姆定律可知，电阻R两端的电压UR0.4 V，根据楞次定律可知，流经电阻R的电流方向向下(3)分析B t图象可知，t0.35 s时，B0.1 T，穿过线圈B的磁通量大小 BS0.03 Wb.答案：(1)零(2)0.4 V，方向向下(3)0.03 Wb17(12分)一座小型水电站，水以3 m/s的速度流入水轮机，而以1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6 m，水的流量为1 m3/s，如果水流机械能减少量的75%供给发电机问：(1)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？(2)发电机的输出电压为240 V，输电线路电阻为16.7 ，允许损失的电功率为5%，用户所需电压为220 V，如图所示，则升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？(变压器为理想变压器，g取10 m/s2)解析：(1)每秒水流机械能损失为Em(vv)mgh2104 J发电机的输出功率为P出80%12 kW.(2)如题图所示P线5%P出600 W因为P线IR线，所以I线6 A又因I2I线6 A，I150 A所以对升压变压器有即又因为I3I线6 A，I4 A所以对降压变压器有即.答案：(1)12 kW(2)10