第三章 交变电流 章末检测【A卷】（练习）-高中物理课件（人教版2019选择性必修第二册）

第三章 交变电流 章末检测【A卷】

（考试时间：75分钟  试卷满分：100分  命题范围：第三章 交变电流）

第Ⅰ卷（选择题 共43分）

一．单选题（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，只有一项符合题目要求）

1.(2021·黄冈中学期末)在小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示。此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，电路中的其他电阻不计。下列说法正确的是(　　)

A．交变电流的周期为0.125 s

B．交变电流的频率为8 Hz

C．交变电流的有效值为 A

D．交变电流的最大值为4 A

2.(2020·北京高考)如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流电源上， 副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后(　　)

1. 电流表A2的示数减小

B．电压表V1的示数减小

C．电压表V2的示数不变

D．电流表A1的示数不变

3.“人工肺ecmo”呼吸机是治疗新冠肺炎重症的重要设备。一呼吸机接在电压随时间变化的规律为U＝311 sin100πt(V)的交流电源上，正常工作时电流为2.5 A，则(　　)

A．该交流电的周期为50 Hz 

B．该交流电每秒内电流方向变化50次 

C．该交流电的最大值为220 V 

D．该呼吸机正常工作时的功率为550 W

4.(2021·广西桂林市、贺州市期末联考)交变电流电压的有效值为6 V，它和电阻R1，R2及电容器C、电压表一起连接成如图所示的电路，图中电压表的读数为U1，为了保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值为U2，电容器在电路中正常工作，则(　　)

A．U1＝6 V　U2＝6 V   

B．U1＝6 V　U2＝3 V

C．U1＝6 V　U2≥6 V    

D．U1＝6 V　U2≥6 V

5.（2021济南期末考试）小一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离输电的要求．要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离输电．到达几百公里甚至几千公里之外的用电区之后，再经“一次高压变电站”、“二次变电站”降压．已知经低压变电站降压变压器（可视为理想变压器）后供给某小区居民的交流电u=220sin100πtV，该变压器原、副线圈匝数比为50：1，则（　　）

A． 原线圈上的电压为11000V

B． 原线圈中电流的频率是100Hz

C． 原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗

D． 采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗

6.（2021江西吉安一中第四次周考）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则(　　)

A． 交流电的频率为0.02 Hz

B． 原线圈输入电压的最大值为200 V

C． 电阻R2的电功率约为6.67 W

D． 通过R3的电流始终为零

7.（2021·资阳模拟）一个单匝矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则(　　)

A．线框交变电动势的最大值为nπBS

B．线框交变电动势的有效值为nπBS

C．从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBS

D．感应电动势瞬时值为e＝nπBSsin2nπt

二．多选题（本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

8.一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝220sin100πt V，则(　　)

A．交流电的频率是100π Hz

B．t＝0时，线圈位于中性面

C．交流电的周期是0.02 s

D．t＝0.05 s时，e有最大值

9.（2020·济南期末考试）(多选)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．发电机输出交流电的电压有效值是500 V

B．用户用电器上交流电的频率是50 Hz

C．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定

D．保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，可减少输电线上损失的功率

10.(2021·佛山高二检测)如图所示是一远距离输电的示意图，图中变压器均为理想变压器，输电导线的总电阻为R。则下列关系式正确的是(　　)

A.输电导线中的电流为I2＝

B．输电导线上损失的功率ΔP＝(U2－U3)I3

C．两变压器线圈匝数比满足>

D．变压器①的输出电流I2和变压器②的输入电流I3的关系满足I2>I3

第Ⅱ卷  （非选择题  共57分）

三、非选择题（共57分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

11．（6分）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中：

(1)下列仪器中不需要的是__________。

(2)实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是__________。

A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡

B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡

C．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡

D．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡

(3)若某次实验中用匝数N1＝400、N2＝800的变压器，测得的电压分别为U1＝3.6 V、U2＝8.2 V，据此可知__________(选填“N1”或“N2”)是原线圈匝数，电压比与匝数比不相等，可能的原因是______________________________。

12．（9分）（2022·北京一七一中高三阶段练习）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_________；（填“多”或“少”）

（3）以下给出的器材中，本实验需要用到的是_________；（填字母）

A．干电池                               B．学生电源            

C．实验室用电压表                  D．多用电表

（4）为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过_________；（填字母）

A．2V                            B．12V                            C．50V

（5）在实际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3.0V，则原线的输入电压可能为_________；（填字母）

A．1.5V                         B．6.0V                           C．7.0V

（6）等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。

理想变压器是一种理想化模型。如图所示，心电图仪（将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为左侧虚线框内的交流电源和定值电阻串联）与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原副线圈的匝数分别为、（右侧虚线框内的电路也可以等效为一个电阻）。在交流电源的电压有效值不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当_________时，R获得的功率最大。

13.(12分) 1．（2021·山东·济南市天桥区黄河双语实验学校高二阶段练习）如图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匀速转动，转动的角速度，线圈的匝数匝、电阻，线圈所围面积。线圈的两端经滑环和电刷与阻值的电阻相连，匀强磁场的磁感应强度。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，则：

（1）从图示位置开始计时，写出通过的电流的瞬时表达式；

（2）在线圈转动1分钟的过程中，电阻产生的焦耳热是多少？ （结果保留两位有效数字）

14.（12分）水力发电的基本原理就是将水流的机械能(主要指重力势能)转化为电能。某小型水力发电站水的流量为Q＝5 m3/s(流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积)，落差为h＝10 m，发电机(内阻不计)的输出电压为U1＝250 V，输电线总电阻为r＝4 Ω，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中n3∶n4＝190∶11，用户获得的电压U4＝220 V，用户获得的功率P4＝1.9×105 W，若不计变压器损失的能量，已知水的密度为ρ＝1×103 kg/m3、重力加速度g取10 m/s2。求：

(1)高压输电线中的电流强度I2；

(2)升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2；

(3)该发电站将水能转化为电能的效率η。

15.(18分)如图为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO′匀速转动(不计转动轴及滑环与电刷的摩擦)。

(1)推导发电机线圈产生的感应电动势最大值的表达式Em＝nBSω；

(2)求线圈从图示位置转过90°时电流表的示数；

(3)求线圈转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热。