高中物理第三章 交变电流1 交变电流复习练习题

第三章《交变电流》高分必刷巩固达标检测卷（基础版）

一、单选题

1．（2021·贵州·凯里实验高级中学）关于正弦交流电，下列说法正确的是（　　）

A．一个周期内，电流的方向改变1次 B．一个周期内，电流的方向改变2次

C．线圈跟中性面重合时，磁通量最小 D．线圈跟中性面重合时，感应电动势最大

2．（2021·全国·高二专题练习）一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示。下列说法中正确的是（　　）

A．t1时刻穿过线圈的磁通量最大

B．t2时刻穿过线圈的磁通量为0

C．t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大

D．每当电流方向变化时，线圈平面就会与中性面垂直

3．（2023·全国·高三专题练习）多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（　　）

A．Um B． C． D．

4．（2021·天津市西青区杨柳青第一中学高三阶段练习）如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形单匝线圈的周期为，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为，那么（　　）

A．任意时刻线圈中的感应电动势为

B．任意时刻穿过线圈的磁通量为

C．线圈消耗的电功率为

D．线圈中感应电流的有效值为

5．（2021·浙江·宁波市北仑中学高二期中）如图所示，10匝矩形金属线框在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′以角速度100rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为0.5m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1和L2，且开关S断开时灯泡L1正常发光，电流表示数为0.01A，则（　　）

A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为e＝200sin100t（V）

B．灯泡L1的额定功率为2W

C．若开关S闭合，灯泡L1将更亮

D．若开关S闭合，电流表示数将增大

6．（2021·全国·高二专题练习）某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW，现用500kV电压输电，则下列说法正确的是（　　）

A．输电线上输送的电流大小为2×105A

B．输电线上由电阻造成的损失电压为15kV

C．输电线上损失的功率为，U为输电电压，r为输电线的电阻

D．输电线上损失的功率为9×107kW

7．（2021·河南·洛宁县第一高级中学高二阶段练习）如图所示，在光滑绝缘水平桌面上建立一个直角坐标系，在坐标系的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直桌面向下、向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为1.0T，磁场边界线的方程为。在水平桌面上静置一个长1m、宽0.5m的矩形单匝导线框abcd，其电阻，ab，dc边与x轴平行，在拉力F的作用下，线框从图示位置开始沿x轴正方向以大小为1m/s的速度匀速穿过整个磁场区域，下列说法正确的是（   ）

A．bc边到达x = 0.25m时，线框中的感应电流最大

B．拉力F的最大功率为0.5W

C．整个过程中拉力F所做的功为

D．整个过程中线框产生的焦耳热为

8．（2021·全国·高二课时练习）远距离输电线路的示意图如图所示。若发电机的输出电压不变，升压变压器和降压变压器都是理想的，输电导线有一定的电阻，则下列判断错误的是（　　）

A．升压变压器的输出电压总是大于降压变压器的输入电压

B．升压变压器的输出功率总是大于降压变压器的输入功率

C．随着用户用电功率增加，升压变压器原线圈中的电流变小

D．随着用户用电功率增加，降压变压器原线圈两端的电压变小

9．（2021·全国·高二课时练习）如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度＝100πrad/s。线圈的匝数N＝100，边长ab＝0.2m、ad＝0.4m，电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小，电容器放电时间不计。下列说法正确的是（　　）

A．该线圈产生的交流电动势峰值为50V

B．该线圈产生的交流电动势有效值为25V

C．电容器的耐压值至少为50V

D．以上说法均错误

10．（2021·陕西·绥德中学高二阶段练习）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为5∶1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法中正确的是（　　）

A．图乙中电压的有效值为220V

B．电压表的示数为44V

C．R处出现火警时电流表示数减小

D．R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大

二、多选题

11．（2021·宁夏育才中学高二期末）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法正确的是（　　）

A．t＝0.01s时穿过线框的磁通量最小

B．该交变电动势的有效值为11V

C．该交变电动势的瞬时值表达式为e＝22sin（100πt）V

D．电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角为45°

12．（2021·湖北·高二阶段练习）如图甲所示，某理想变压器原、副线圈的匝数比为，电流表为理想电表．原线圈所接电源的电压按图乙所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为．则下列判断正确的是（　　）

A．副线圈两端输出电压的有效值为

B．原线圈中电流表的示数约为

C．原线圈两端电压的瞬时值表达式为

D．变压器的输入功率、输出功率之比为

13．（2021·广东北江实验学校高二阶段练习）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（　　）

A．框内电流方向呈周期性变化 B．电动势的最大值为Um

C．流过电阻的电荷量 D．电阻产生的焦耳热

14．（2021·全国·高二专题）国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1400座。变电站起变换电压作用的设备是变压器，如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝220sin100πt（V），电压表、电流表都为理想电表，则下列判断正确的是（　　）

A．输入电压有效值为220V，电流频率为50Hz

B．S打到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电压表示数都增大

C．S打到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都减小

D．若滑动变阻器的滑片不动，S由a处打到b处，电压表V2和电流表A1的示数都减小

15．（2021·全国·高二课时练习）图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数与副线圈匝数之比为，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦交流电，电阻和电容器连接成如图甲所示的电路，其中电容器的击穿电压为，电表均为理想交流电表，则（　　）

A．开关处于断开状态时，电压表的读数约为

B．开关处于断开状态时，电流表的读数为

C．开关处于断开状态时，电阻上消耗的功率为

D．闭合开关，电容器会被击穿

三、实验题

16．（2021·天津蓟州·高二期末）在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中：

①用学生电源给原线圈供电，用多用电表测量副线圈两端电压，下列操作正确的是______。

A．原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡

B．原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡

C．原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡

D．原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡

②实验时，保持学生电源的输出电压一定。首先只改变副线圈的匝数，测量副线圈上的电压：再只改变原线圈的匝数，测量副线圈上的电压。并将相应数据记入表格中。上述探究中采用的实验方法是______（选填“控制变量法”或“理想化实验法”）

③一位同学实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为400匝，原线圈所接学生电源为“2V”挡位，测得副线圈的电压为9.0V，则下列叙述中最有可能符合实际情况的一项是______。

A．变压器的铁芯没有闭合

B．原线圈实际匝数与标注“100”不符，应大于100匝

C．副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝

D．学生电源实际输出电压大于标注的“2V”

17．（2021·全国·高二课时练习）某班物理实验课上，同学们用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。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．变压器的原线圈接低压交流电源，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”

C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响

D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量

E．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

F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，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”磁场能的作用

（2）如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。

A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力

B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变

C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起

（3）理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素________。

四、解答题

18．（2021·河北·石家庄二中实验学校高二阶段练习）如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a，宽度为b，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速转动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t=0时刻线圈平面如图所示．

（1）求线圈从t=0位置开始到转过60°时的瞬时电流；

（2）求线圈从t=0位置开始到转过90°的过程中的流过电阻R的电量；

（3）线圈转动一周的过程中电阻R上产生的热量。

19．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt。设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S=L1L2，磁感应强度为B，则：

（1）ab边产生的感应电动势为多大？

（2）整个线圈中的感应电动势为多大？

（3）若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势为多大？

20．（2021·福建省宁德市教师进修学院高二期末）如图所示，为某小型发电站的远距离输电示意图，已知发电机线圈匝数N=100匝、面积S=0.36 m2、电阻r =1 Ω。该线圈在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的OO′轴匀速转动。已知输电线的总电阻R = 4 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。若用户区标有“220 V、20 W”的1100只灯泡恰能同时正常发光（假设此时没有其他用电器工作，变压器均为理想变压器）。求：

（1）输电线的电流；

（2）发电机的输出功率；

（3）发电机线圈转动的角速度。

21．（2021·云南·沧源佤族自治县民族中学高二阶段练习）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的电压U1=250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，求：

（1）输电线上的电流I线；

（2）降压变压器的匝数比n3︰n4。