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7（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7（含解析）

一、单选题（共28分）

1．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．

2．如图所示，理想变压器原线圈接电压为的正弦交流电，开关接1时，原、副线圈的匝数之比为，滑动变阻器接入电路的阻值为，电压表和电流表均为理想交流电表。下列说法中正确的有（　　）

A．变压器输入功率与输出功率之比为

B．内滑动变阻器上产生的热量为

C．仅将从1拨到2，电流表示数减小

D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小

3．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数之比，电阻，交变电源的电压随时间变化规律如图乙所示，、均为理想电流表。以下判断正确的是（       ）

A．断开开关S时，原线圈中的电流随时间变化的规律为

B．闭合开关S，电流表的示数为0.6A

C．闭合开关S前后，的电功率之比为

D．闭合开关S，原线圈输入功率增大

4．图乙是降压变压器图甲给用户供电的电路示意图，表示输电线的总电阻、假设用户端为纯电阻用电器，总电阻为R。若变压器视为理想变压器、输入电压恒定，电表视为理想电表，当用户使用的用电器减少时，则（　　）

A．用户总电阻R减少 B．电压表示数增大

C．用电器R两端电压升高 D．电流表示数保持不变

5．如图所示为一理想变压器，其中A、B、C为三个相同的灯泡，额定电压为U、额定功率为P，灯泡D的额定电压为、额定功率为，若四个灯泡刚好都在额定电压下正常工作，则电源电压为（　　）

A．1.5U B．3.5U C．6U D．6.5U

6．如图所示，通过可调自耦变压器给阻值为R、额定功率为P的电热器供电，在原线圈两端加上正弦交流电压，此时变压器原副线圈匝数比为10：1，闭合电键S后，发现定值电阻的功率只有0.64P，要使定值电阻能正常工作，应（　　）

A．将滑片P向上移。使原副线圈匝数比变为12：1

B．将滑片P向上移，使原副线圈匝数比变为25：2

C．将滑片P向下移，使原副线圈匝数比变为8：1

D．将滑片P向下移，使原副线圈匝数比变为32：5

7．如图，理想变压器原线圈与间距为0.5m的水平平行导轨连接，导轨间存在磁感应强度大小为1T、方向垂直导轨所在平面向下的匀强磁场，L为标有“2V，4W”字样的灯泡。长为0.5m、阻值为的导体棒垂直导轨在两导轨上做往复运动，其速度，灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．通过灯泡的电流的频率为 

B．变压器原、副线圈的匝数之比可能为2∶1

C．变压器原线圈两端的电压可能为5V 

D．导体棒消耗的电功率可能为5W

二、多选题（共12分）

8．如图所示，水平向右的匀强磁场中有一转轴与磁场方向垂直的矩形线圈，线圈通过电刷与理想变压器相连。线圈的电阻不计，电流表和电压表均为理想交流电表。在线圈匀速转动过程中，下列说法正确的是（　　）

A．当线圈处于图示位置时，电压表的示数最大

B．滑动变阻器滑片向下滑动时，电流表示数增大

C．增大线圈转速的同时，滑动变阻器滑片P向上滑动，电流表的示数可能不变

D．减小线圈转速的同时，滑动变阻器滑片P向上滑动，电压表的示数可能不变

9．如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨、水平放置，间距为，导轨中间分布有磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线。一粗细均匀的导体棒以的速度向右匀速滑动，定值电阻的阻值为，导体棒接入电路的阻值也为，二极管D的正向电阻为零，反向电阻无穷大，导轨电阻不计，下列说法正确的是（　　）

A．理想电压表的示数为

B．导体棒运动到图示位置时，有电流流过电阻

C．流经电阻的最大电流为

D．导体棒上的热功率为

10．某风力发电机简易模型图。在风力作用下，风叶通过转轴带动条型磁铁转动，在线圈L中产生感应电动势的瞬时表达式 ，将线圈L与一电阻R相连（未画出），则（　　）

A．磁铁转到图示位置时，线圈L中的磁通量最大

B．线圈L中感应电动势的有效值为44V

C．风叶每转动一圈，电阻R中电流方向改变两次

D．风叶转速不变，增大R的阻值，则电阻R上消耗的功率一定增大

三、实验题（共15分）

11．在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验中，小李同学采用了如图所示的可拆式变压器（铁芯不闭合）进行研究。

（1）实验还需如图所示的器材中的____________。

A． B． C． D．

（2）实验中，变压器的原线圈匝数为100，副线圈匝数为50，当副线圈所接电表的示数为，则所接电源电压挡位为________。

A．            B．            C．            D．

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．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，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n=100匝，电阻r=1.0 Ω，所围成的矩形的面积S=0.040 m2，小灯泡的电阻R=9.0 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻值随温度的变化，求：

（1）线圈中产生感应电动势的最大值；

（2）小灯泡消耗的电功率；

（3）在磁感应强度变化的时间内，通过小灯泡的电荷量。

14．如图所示，正方形线圈的边长是，共150匝，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速绕中心轴线匀速旋转时，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）线图转过时电动势的瞬时值。

15．某个小型水电站发电机的输出功率为，发电机的输出电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的双线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为，已知在输电线上损失的功率为4kW，请你计算：

（1）输电线损失的电压；

（2） 输电线路中的升、降压变压器原、副线圈的匝数比。

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．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。

2．B

【解析】

【详解】

A．根据理想变压器的特点可知，变压器的输入功率与输出功率相等，故A错误；

B．根据原、副线圈的电压与匝数的关系有

代入数据可得

内滑动变阻器上产生的热量为

故B正确；

C．若只将从1拨到2，则减小，根据原、副线圈的电压与匝数的关系可知，副线圈的电压增大，副线圈中的电流增大，原线圈中的电流增大，即电流表示数变大，故C错误；

D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，原、副线圈的匝数比不变，原线圈输入电压不变，则副线圈的输出电压不变，即电压表示数不变，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，电流表的示数变小，故D错误。

故选B。

3．D

【解析】

【详解】

A．由图乙可知，交变电源电压有效值为

理想变压器原、副线圈匝数之比为

副线圈电压为

断开开关S，电流表的示数为

由

得

故原线圈中的电流随时间变化的规律为

故A错误；

B．闭合开关S，电流表的示数为

则电流表的示数为

故B错误；

C．闭合开关S之前，电流表的示数为0.6A，闭合开关S之后，电流表的示数为1.2A，故电阻的电功率之比为1∶4，故C错误；

D．闭合开关S，副线圈总电阻变小，且不变，则变压器副线圈输出功率变大，理想变压器输入功率等于输出功率，则原线圈输入功率增大，故D正确。

故选D。

4．C

【解析】

【详解】

当用户使用的用电器减少时，则用户总电阻R变大，因V2的读数由变压器初级电压和匝数比决定，可知V2读数不变，次级电流减小，则R0的电压减小，用电器R两端电压变大；因次级电流减小，则初级电流减小，即电流表A1示数减小。

故选C。

5．D

【解析】

【详解】

变压器副线圈输出端的电流

变压器原线圈输入端的电流等于流经D的电流

根据

求得

求得

电源电压

D正确.

故选D。

6．C

【解析】

【详解】

设原来原副线圈匝数比为，原线圈输入电压为U1，副线圈输出电压为U2，则

故电阻R两端的电压为

则

设调节后的原副线圈的匝数比为n，则电阻R两端的电压为，则

联立解得

故选C。

7．B

【解析】

【详解】

灯泡L的额定电压，额定电流

阻值

A．导体棒产生的感应电动势与时间的关系为

则通过灯泡的电流的频率

故A错误；

B．电动势的有效值

设变压器原、副线圈的匝数之比为，则原线圈中的电流

原线圈两端的电压

结合

其中，解得

或

故B正确；

C．变压器原线圈两端的电压可能为

故C错误；

D．导体棒消耗的电功率可能为

故D错误。

故选B。

8．BC

【解析】

【详解】

A．交流电压表和电流表显示的是交流电的有效值不是瞬时值，线圈匀速转动过程中，在不改变其他条件的情况下，电压表的示数不变，A错误；

B．滑动变阻器滑片向下滑动时，电阻减小，副线圈中电流增大，原线圈中电流也增大，所以电流表示数增大，B正确；

C．增大线圈的转速，交流电电压增大，原线圈两端电压增大，由理想变压器的原、副线圈电压关系可知副线圈电压增大，电压表示数增大，滑动变阻器滑片向上滑动，电阻增大，由可知，副线圈中电流有效大小可能不变，若副线圈电流有效值大小不变，则原线圈中电流有效值大小也不变，所以电流表示数也可能不变，C正确；

D．减小线圈的转速，交流电电压减小，由理想变压器的原、副线圈电压关系可知电压表示数减小，D错误。

故选BC。

9．AC

【解析】

【详解】

AC．导体棒切割磁感线产生的最大感应电动势为

因此流过电阻R的最大电流为

由于电路中接入了二极管，因此每个周期内只有半个周期有正弦交电流通过，另外半个周期没有电流，设电流是有效值为I，根据有效值的定义可得

解得

因此理想电压表上的读数为

故AC正确；

B．导体棒运动到图示位置时，根据右手定则可知，导体棒中的感应电动势方向为a到b，二极管反向截止，因此没有电流流过电阻，故B错误；

D．导体棒上的热功率为

故D错误。

故选AC。

10．AC

【解析】

【详解】

A．根据磁通量的定义可知图示位置时，线圈L中的磁通量最大，A正确；

B．根据

B错误；

C．根据中性面的知识可知，发电机电枢单个线圈转至中性面时其感应电动势为0，感应电流为0，经过中性面时电流方向改变一次，因此，风叶每转动一圈时，都将经过两次中性面，因此电流方向将改变两次，C正确；

D．电阻R上消耗的功率

风叶转速不变，感应电动势不变，当 时，电阻R上的功率最大，因不知线圈内阻r和R的关系，增大R的阻值，则电阻R上消耗的功率不一定增大，D错误。

故选AC。

11．     AD     B

【解析】

【详解】

（1）[1]本实验中，变压器的原线圈应接在交流电源上；为了知道原、副线圈的电压比和线圈匝数比之间的关系，还需要电压表，但由于是交流电，不能用直流电压表测量，故使用多用电表测量。故学生电源和多用电表两个器材不能缺少，选AD；

（2）[2]理想变压器原、副线圈电压和匝数的关系为

变压器的原线圈匝数为100，副线圈匝数为50，则原、副线圈匝数比为

则原线圈两端电压

故选B。

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）8 V；（2）2.88 W；（3）0.004 C

【解析】

【详解】

（1）由瞬时值表达式可知线圈中感应电动势的最大值

（2）产生的交流电的电流有效值

小灯泡消耗的电功率

P=I2R=2.88 W

（3）0～时间内电流的平均值

通过小灯泡的电荷量

14．（1）；（2）

【解析】

【分析】

分别将、的数值推出，代入一般式就得出了瞬时值表达式。求瞬时值时，只需把t的时刻代入表达式就可以了。

【详解】

（1）根据从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为

代入数据可得

（2）当时，电动势的瞬时值

15．（1）；（2）；

【解析】

【详解】

（1）在输电线上损失的功率为，根据

解得

（2）升压变压器原线圈电流

副线圈电流

根据

可得

升压变压器副线圈电压

降压变压器原线圈电压

根据

可得

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