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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流练习
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流练习，共25页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是（ ）
A．电流的大小变化，方向不变，是直流电
B．电流的大小不变，方向变化，是交变电流
C．电流的大小和方向都变化，是交变电流
D．电流的大小和方向都不变，是直流电
2．如图所示，理想变压器原线圈c、d两端接入稳定的交流电压，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，滑动变阻器R的滑片处于变阻器正中间，电表均为理想电表，下列说法中正确的是（ ）
A．只将S从a拨接到b，电流表的示数将减半
B．只将S从a拨接到b，电压表的示数将减半
C．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电流表的示数将减半
D．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，c、d两端输入的功率将为原来的
3．如图所示是一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值为（ ）
A．4AB．3AC．5AD．5A
4．如图所示交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列说法正确的是（ ）
A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4减小
B．当用户的用电器增多时，P1增大，P3减小
C．输电线上损失的功率为
D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比
5．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比，原线圈接入一理想电流表A，副线圈接入一内阻为的电动机M。当原线圈接入电压为的交流电源时，电动机M的输出功率为，则电流表A的读数为（ ）
A．B．C．D．
6．输电能耗演示电路如图所示。左侧升压变压器原、副线圈匝数比为1：3，输入电压为7.5V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10Ω。开关S接1时，右侧降压变压器原、副线圈匝数比为2：1，R上的功率为10W；接2时，匝数比为1：2，R上的功率为P。下列说法中正确的是（ ）
A．接1时，左侧升压变压器副线圈两端电压为U2＝2.5V
B．接1时，右侧降压变压器原线圈中的电流为I3＝2A
C．导线总电阻r＝10Ω
D．接2时，R上的功率P＝22.5W
7．如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过的过程中，下列说法错误的是（ ）
A．t时刻穿过线圈的磁通量的变化率
B．t时刻穿过线圈的磁通量的变化率
C．通过电阻R的电荷量
D．电阻R产生的焦耳热
8．如图所示，矩形导线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。电阻不计的线框通过电刷、导线与变压器原线圈构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以大小为的角速度逆时针转动，已知线框匀速转动时产生的感应电动势最大值为，原、副线圈的匝数比为，副线圈通过电阻接两个相同的灯泡，开关闭合。下列说法正确的是（ ）
A．从图示中线框与磁感线平行的位置开始计时，线框中感应电动势表达式为
B．副线圈上电压的有效值为
C．将开关断开后，电阻两端电压升高
D．保持开关闭合，若线框转动角速度增大，灯泡变亮
9．如图所示为远距离输电的示意图，升压变压器、降压变压器均为理想变压器，升压变压器的输出电压为U、输出功率为P，输电线电阻为R，则（ ）
A．U一定时，增加用户的用电器，输电线路输送效率减小
B．U一定时，R减小，其消耗的功率增大
C．P一定时，U减小，输电线路输送效率增大
D．P一定时，U升高，R消耗的功率增大
10．如图所示，交流电源与理想升压变压器相连进行远距离输电，升压变压器与降压变压器间输电线路的总电阻为R。降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作。图中电表均为理想电表，电压表示数为U，电流表示数为I，下列说法一定正确的是（ ）
A．电动机内线圈的阻值为B．电动机的输入功率为UI
C．输电线路的损耗功率为D．输电线路的总电阻
二、多选题
11．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为，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220V的正弦交流电源上，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．原线圈的输入电压为66V
B．副线圈的输出电压为66V
C．原线圈的输入电流与副线圈的输出电流之比为
D．变压器左右两个回路中电阻的功率之比为
12．在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴转动时，则线圈平面（ ）
A．转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大
B．转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率最大，线圈中的感应电动势最大
13．如图所示为某小型电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个互感器（均为理想），互感器原、副线圈的匝数比分别为100∶1和1∶10，电压表的示数为，电流表的示数为，线路总电阻，则下列说法正确的是（ ）
A．线路上损耗的功率
B．发电机输出的电功率
C．互感器A是电压互感器，互感器B是电流互感器
D．用户使用的用电设备越多，降压变压器输出电压U4大小不会改变
14．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．R温度升高时，变压器原线圈的输入功率减少
C．R温度降低时，电流表的示数变小，电压表的示数不变
D．原线圈输入电压瞬时值的表达式为
15．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈a、b两端输入如图乙所示正弦交流电压，副线圈c、d连接的电阻R＝10Ω，下列说法正确的是（ ）
A．理想电压表示数为
B．理想电流表示数为0.4A
C．电阻R的电功率为40W
D．原线圈输入的交变电压的瞬时值表达式为
16．如图(a)所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的正方形单匝导线框abcd绕与磁感线垂直的转轴ab匀速转动，线圈产生的交变电动势随时间变化的规律如图(b)所示，若线框总电阻为，则（ ）
A．线圈的转速为
B．当线框平面与中性面的夹角为时，线框产生的电动势的大小为
C．在时间内，通过线框某一横截面的电荷量约为
D．线框转动一周，边产生的焦耳热为
三、实验题
17．某实验小组利用学生电源、小型可拆变压器、交流电压表、导线等器材进行变压器线圈两端电压与匝数关系的探究活动.根据实验原理图连接电路，如图所示，在原线圈两端依次加上不同的电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，实验数据如下表:
（1）请你用笔画线代替导线完成图中的电路连接______。
（2）根据实验数据，可以得出实验结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为_________（用题中给出的字母表示）。
（3）根据表中的数据知副线圈匝数____。
18．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接
入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
（1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为________。
（2）屏上出现的电压波形不是正弦波，其原因可能是________________________。（写出一条即可）
（3）将发电机输出的电流通过变频、整流后得到如图丙所示的正弦交变电流图像，此电流的瞬时值表达式为________________。
四、解答题
19．如图甲，变压器原副线圈的匝数比为3∶1，、、、为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙。
（1）求输入电压的有效值和频率；
（2）写出输入瞬时电压u的正弦表达式；
（3）求电流表和电压表的示数；
20．如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1= 0.40m、L2= 0.25m，其匝数n = 1000匝，总电阻r = 1.0Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和R = 3.0Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B = 1.0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度ω = 2.0rad/s。求：
（1）电阻R两端电压的最大值；
（2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期通过电阻R的电荷量；
（3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。
21．风力发电作为环保型新能源，近几年来得到了快速发展。如果风车阵中某发电机输出功率为，输出电压是，如图所示，发电站通过原、副线圈的匝数之比为的升压变压器，总电阻为的输电线和降压变压器把电能输送给用户。已知用户需要的电压是，求；
（1）升压变压器的输出电压；
（2）输电线上损失的电功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。
22．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压为U1=250V，经升压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，试求
（1）整个输电网络的输电效率（即用户实际消耗的功率占电源输出功率的百分比）；
（2）降压变压器的匝数比n3：n4；
（3）若因用户增加导致用户消耗功率达到211.2kW，且要求用户电压U4不变，输电网络的输电效率不能太低，则可调整发电机输出功率和降压变压器的匝数比以满足要求，求调整后降压变压器原、副线圈的匝数比和发电机的输出功率。
实验
序号
原线圈匝数，原线圈两端电压（V）
副线圈匝数，副线圈两端电压（V）
副线圈匝数____，副线圈两端电压（V）
1
2
3
第三章《交变电流》高分必刷巩固达标检测卷（培优版）
全解全析
1．A
【详解】由图象可知，电流的方向不变，而大小作周期性变化，所以不是交流，而是直流，但不是恒定直流。
故选A。
2．C
【详解】AB．只将S从a拨接到b，原线圈的匝数n1减半，输入电压不变，根据
可知副线圈的输出电压U2增大到原来的2倍，即电压表的示数增大到原来的2倍，根据欧姆定律可知，副线圈的输出电流I2增大到原来的2倍，根据
可知原线圈的输入电流I1增大到原来的4倍，即电流表的示数将增大到原来的4倍，A、B错误；
CD．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，负载增大到原来的2倍，因副线圈的输出电压U2不变，根据欧姆定律可知副线圈的输出电流I2减小到原来的一半，根据
可知副线圈输出功率减小到原来的一半，所以原线圈输出功率减小到原来的一半，即c、d两端输入功率减小到原来的一半，根据
原线圈的输入电流减小到原来的一半，即电流表示数将减半，C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】设该交变电流的有效值为I，让该交变电流和直流分别通过同一电阻（阻值为R），在一个周期（T=0.2s）内，该交变电流产生的热量
Q′=I12Rt1+I22Rt2
在一个周期内，直流通过该电阻产生的热量
Q=I2RT
由Q=Q′，代入数据，解得
I=5A
故ABD错误，C正确。
故选C。
4．D
【详解】A．交流发电机的输出电压U1一定，匝数不变，根据
则U2不变，故A错误；
B．当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；
C．输电线上损失的功率为
故C错误；
D．输送功率一定时，根据
，
则要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，应增大升压变压器的匝数比，由
U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压U4不变，根据
应增大降压变压器的匝数比，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】由理想变压器电压与匝数的关系，可知副线圈两端的电压
设副线圈中的电流为，由
代入数据解得
根据理想变压器的电流关系
可得原线圈中的电流
故选B。
6．D
【详解】A．开关S接1时，左侧升压变压器原、副线圈匝数比为1：3，输入电压为7.5V的正弦交流电，根据
解升压变压器的副线圈电压为
故A错误；
B．开关S接1时，右侧降压变压器原、副线圈匝数比为2：1，R上的功率为10W，根据公式
P＝I2R
可知，电阻的电流为
I4＝1A
根据欧姆定律得：降压变压器的副线圈电压为
U4＝IR＝1×10V＝10V
根据匝数比可知
U3:U4=2:1
I3:I4=1:2
解得
，I3＝0.5A
右侧降压变压器原线圈中的电流为0.5A，故B错误；
C．因左侧升压变压器副线圈的电压为，右侧降压变压器原线圈的电压为，根据欧姆定律得
故C错误；
D．开关接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压器两边电压关系可知
解得
I＝3A
则R上的功率为
P＝（0.5I）2R＝1.52×10W＝22.5W
故D正确。
故选D。
7．B
【详解】AB．线圈在图示位置时穿过线圈得磁通量为零，则穿过线圈的磁通量的变化率
故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C． 转过的过程中，穿过线圈磁通量的变化量
由，， 可得，通过电阻R的电荷量为
故C正确，不符合题意；
D．线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为
电流的有效值为
由图示位置转过所用的时间
电阻R产生的焦耳热
故D正确，不符合题意。
故选B。
8．D
【详解】A．从图示中线框与磁感线平行的位置开始计时，线框中感应电动势表达式为
故A错误；
B．原线圈电压的有效值为
由变压器电压与匝数的关系可知
得到副线圈上电压的有效值为
故B错误；
C．将开关断开后，副线圈电压不变，副线圈总电阻增大，故通过电阻R上的电流减小，则电阻R两端电压降低，故C错误；
D．保持开关K闭合，若线框转动角速度增大，由
可知，线框匀速转动时产生的感应电动势最大值增大，则副线圈上电压的有效值增大，灯泡变亮，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】A．增加用户的用电器，降压变压器副线圈电流变大，根据理想变压器原理
降压变压器原线圈的电流增大，也就是输电线上的电流增大，输电线路输送效率
即输电线路输送效率减小，故A正确；
B．U一定时，设降压变压器等效电阻为r，原线圈中电流为
由
可知R减小，其消耗的功率可能增大、减小或不变，故B错误；
C．P一定时，U减小，由
输电线路中电流增大，由
输电导线损耗功率变大，由
输电线路输送效率变小，故C错误；
D．P一定时，U升高，由
输电线路中电流减小，由
R消耗的功率减小，故D错误。
故选A。
10．C
【详解】A．因I不是通过电动机的电流，U也不是电动机内阻上的电压，则电动机内线圈的阻值不等于，选项A错误；
B．因为U和I均不是电动机两端的电压和通过电动机的电流，则电动机的输入功率不等于UI，选项B错误；
C．输电线路的损耗功率为，选项C正确；
D．因U不是输电线的电压损失，则输电线路的总电阻，选项D错误。
故选C。
11．BD
【详解】ABC．由题意得，副线圈电压为
根据理想变压器的规律有
又因为
所以原线圈电阻的电压为
又有
由以上各式整理得
故AC错误，B正确；
D．根据公式有
故D正确。
故选BD。
12．CD
【详解】AB．当线圈平面转到中性面的瞬间，线框平面与磁感线方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为0，故AB错误；
CD．当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，线圈中磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知，此时线圈中的感应电动势最大，故CD正确。
故选CD。
13．BC
【详解】A．根据
代入数据得
线路上损耗功率
故A错误；
B．根据变压器原理可知
代入数据得
发电机输出电功率
故B正确；
C．感器A并联接入电路是电压互感器，互感器B串联接入电路是电流互感器，故C正确；
D．用户使用的用电设备越多，用户电流增大，输电电流增大，输电线损失电压增大，降压变压器输入电压减小，降压变压器输出电压减小，故D错误。
故选BC。
14．CD
【详解】A．由
电压表示数为220V，则电压表的示数为55V，A错误；
B．副线圈两端的电压不变，R温度升高时，阻值变小，根据
，，
副线圈电流增大，变压器原线圈的电流增大，输入功率增大，B错误；
C．R温度降低时，阻值变大，同理，副线圈电流减小，电流表的示数变小，电压表实数不受影响，保持不变，C正确；
D．交流电周期为0.02s，原线圈输入电压瞬时值的表达式为
D正确。
故选CD。
15．BC
【详解】A．根据乙图可知原线圈输入电压的最大值为，根据最大值与有效值的关系可知，原线圈的有效值为
根据变压器原副线圈的电压与匝数的关系可知，副线圈输出电压
理想电压表示数为20V，A错误；
B．根据欧姆定律可知副线圈电流
根据变压器原副线圈功率相等可知
理想电流表示数为，B正确；
C．根据副线圈的电压和电流，可知电阻R的电功率为
C正确；
D．根据乙图可知，原线圈输入的交变电压的周期为
所以原线圈输入的电压瞬时值表达式为
D错误。
故选BC。
16．BC
【详解】A．由图（b）可知，周期为0.02s，则线圈的转速为
故A错误；
B．由图（b）可知，周期为0.02s，，角速度
则该交流电的瞬时表达式为
矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°，则
故B正确；
C．当t=0.01s时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路的磁通量最大，线框平面与中性面重合，矩形金属线框平面与磁感线垂直，从t=0到t=0.01s时间内，磁通量变化量为
通过线框某一截面的电荷量为
故C正确；
D．线框转动一周边产生的焦耳热为
故D错误。
故选BC。
17． 400
【详解】（1）[1]连接电路图，如图所示
（2）[2]由第一组数据得
可得
由第二组数据得
可得
由第三组数据得
可得
综上所述，所以可得结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为。
（3）[3]根据上面三组数据可以得到变压器线圈两端电压与匝数的关系为
根据
可得
18． 线圈所在的磁场不是匀强磁场
【详解】（1）[1]该交流电的周期为
则手摇发电机线圈转动的平均角速度为
（2）[2]屏上出现的电压波形不是正弦波，其原因可能是线圈所在的磁场不是匀强磁场。
（3）[3]该正弦交流电的角速度为
所以此电流的瞬时值表达式为
19．（1），；（2）；（3），
【详解】（1）由图可知输入电压的峰值和周期分别为
则输入电压的有效值和频率分别为
（2）输入瞬时电压u的正弦表达式
（3）灯泡的电阻为
电流表和电压表的示数为有效值，设原线圈的电流有效值为，原线圈的电压有效值为，电流表的示数为，副线圈的电压有效值为，原副线圈的匝数比为
根据变压器的原理可知
其中
带入数据解得
电流表的示数为，电压表的示数为
20．（1）150V；（2）25C；（3）1.57 × 104J
【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值为
Em = nBSω
又有
S = L1L2
联立解得
Em = 200V
线圈中感应电流的最大值
电阻R两端电压的最大值
URm = ImR = 50 × 3.0V = 150V
（2）由电磁感应定律可得
则有周期内流经电阻R的电荷量
（3）线圈中电流的有效值为
线圈转动的周期为
由焦耳定律可得，在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热
21．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）升压变压器的原副线圈电压之比等于匝数之比，故
（2）输电线上的电流为
损失功率为
（3）降压变压器原线圈的电压为
则有
22．（1）；（2）；（3）；240kW
【详解】（1）输电效率
（2）输电线电流I3，由
得
对用户，由
得
由理想变压器的电流与匝数的关系可得
（3）由输电线路的关系
，
可得
U2=4000V
当用户消耗功率达到P′=211.2kW后
，
，
解得
由
可得
由于I2′=I3′，发电机的输出功率为
1．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是（ ）
A．电流的大小变化，方向不变，是直流电
B．电流的大小不变，方向变化，是交变电流
C．电流的大小和方向都变化，是交变电流
D．电流的大小和方向都不变，是直流电
2．如图所示，理想变压器原线圈c、d两端接入稳定的交流电压，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，滑动变阻器R的滑片处于变阻器正中间，电表均为理想电表，下列说法中正确的是（ ）
A．只将S从a拨接到b，电流表的示数将减半
B．只将S从a拨接到b，电压表的示数将减半
C．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电流表的示数将减半
D．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，c、d两端输入的功率将为原来的
3．如图所示是一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值为（ ）
A．4AB．3AC．5AD．5A
4．如图所示交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列说法正确的是（ ）
A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4减小
B．当用户的用电器增多时，P1增大，P3减小
C．输电线上损失的功率为
D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比
5．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比，原线圈接入一理想电流表A，副线圈接入一内阻为的电动机M。当原线圈接入电压为的交流电源时，电动机M的输出功率为，则电流表A的读数为（ ）
A．B．C．D．
6．输电能耗演示电路如图所示。左侧升压变压器原、副线圈匝数比为1：3，输入电压为7.5V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10Ω。开关S接1时，右侧降压变压器原、副线圈匝数比为2：1，R上的功率为10W；接2时，匝数比为1：2，R上的功率为P。下列说法中正确的是（ ）
A．接1时，左侧升压变压器副线圈两端电压为U2＝2.5V
B．接1时，右侧降压变压器原线圈中的电流为I3＝2A
C．导线总电阻r＝10Ω
D．接2时，R上的功率P＝22.5W
7．如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过的过程中，下列说法错误的是（ ）
A．t时刻穿过线圈的磁通量的变化率
B．t时刻穿过线圈的磁通量的变化率
C．通过电阻R的电荷量
D．电阻R产生的焦耳热
8．如图所示，矩形导线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。电阻不计的线框通过电刷、导线与变压器原线圈构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以大小为的角速度逆时针转动，已知线框匀速转动时产生的感应电动势最大值为，原、副线圈的匝数比为，副线圈通过电阻接两个相同的灯泡，开关闭合。下列说法正确的是（ ）
A．从图示中线框与磁感线平行的位置开始计时，线框中感应电动势表达式为
B．副线圈上电压的有效值为
C．将开关断开后，电阻两端电压升高
D．保持开关闭合，若线框转动角速度增大，灯泡变亮
9．如图所示为远距离输电的示意图，升压变压器、降压变压器均为理想变压器，升压变压器的输出电压为U、输出功率为P，输电线电阻为R，则（ ）
A．U一定时，增加用户的用电器，输电线路输送效率减小
B．U一定时，R减小，其消耗的功率增大
C．P一定时，U减小，输电线路输送效率增大
D．P一定时，U升高，R消耗的功率增大
10．如图所示，交流电源与理想升压变压器相连进行远距离输电，升压变压器与降压变压器间输电线路的总电阻为R。降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作。图中电表均为理想电表，电压表示数为U，电流表示数为I，下列说法一定正确的是（ ）
A．电动机内线圈的阻值为B．电动机的输入功率为UI
C．输电线路的损耗功率为D．输电线路的总电阻
二、多选题
11．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为，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220V的正弦交流电源上，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．原线圈的输入电压为66V
B．副线圈的输出电压为66V
C．原线圈的输入电流与副线圈的输出电流之比为
D．变压器左右两个回路中电阻的功率之比为
12．在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴转动时，则线圈平面（ ）
A．转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大
B．转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率最大，线圈中的感应电动势最大
13．如图所示为某小型电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个互感器（均为理想），互感器原、副线圈的匝数比分别为100∶1和1∶10，电压表的示数为，电流表的示数为，线路总电阻，则下列说法正确的是（ ）
A．线路上损耗的功率
B．发电机输出的电功率
C．互感器A是电压互感器，互感器B是电流互感器
D．用户使用的用电设备越多，降压变压器输出电压U4大小不会改变
14．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．R温度升高时，变压器原线圈的输入功率减少
C．R温度降低时，电流表的示数变小，电压表的示数不变
D．原线圈输入电压瞬时值的表达式为
15．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈a、b两端输入如图乙所示正弦交流电压，副线圈c、d连接的电阻R＝10Ω，下列说法正确的是（ ）
A．理想电压表示数为
B．理想电流表示数为0.4A
C．电阻R的电功率为40W
D．原线圈输入的交变电压的瞬时值表达式为
16．如图(a)所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的正方形单匝导线框abcd绕与磁感线垂直的转轴ab匀速转动，线圈产生的交变电动势随时间变化的规律如图(b)所示，若线框总电阻为，则（ ）
A．线圈的转速为
B．当线框平面与中性面的夹角为时，线框产生的电动势的大小为
C．在时间内，通过线框某一横截面的电荷量约为
D．线框转动一周，边产生的焦耳热为
三、实验题
17．某实验小组利用学生电源、小型可拆变压器、交流电压表、导线等器材进行变压器线圈两端电压与匝数关系的探究活动.根据实验原理图连接电路，如图所示，在原线圈两端依次加上不同的电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，实验数据如下表:
（1）请你用笔画线代替导线完成图中的电路连接______。
（2）根据实验数据，可以得出实验结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为_________（用题中给出的字母表示）。
（3）根据表中的数据知副线圈匝数____。
18．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接
入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
（1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为________。
（2）屏上出现的电压波形不是正弦波，其原因可能是________________________。（写出一条即可）
（3）将发电机输出的电流通过变频、整流后得到如图丙所示的正弦交变电流图像，此电流的瞬时值表达式为________________。
四、解答题
19．如图甲，变压器原副线圈的匝数比为3∶1，、、、为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙。
（1）求输入电压的有效值和频率；
（2）写出输入瞬时电压u的正弦表达式；
（3）求电流表和电压表的示数；
20．如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1= 0.40m、L2= 0.25m，其匝数n = 1000匝，总电阻r = 1.0Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和R = 3.0Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B = 1.0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度ω = 2.0rad/s。求：
（1）电阻R两端电压的最大值；
（2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期通过电阻R的电荷量；
（3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。
21．风力发电作为环保型新能源，近几年来得到了快速发展。如果风车阵中某发电机输出功率为，输出电压是，如图所示，发电站通过原、副线圈的匝数之比为的升压变压器，总电阻为的输电线和降压变压器把电能输送给用户。已知用户需要的电压是，求；
（1）升压变压器的输出电压；
（2）输电线上损失的电功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。
22．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压为U1=250V，经升压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，试求
（1）整个输电网络的输电效率（即用户实际消耗的功率占电源输出功率的百分比）；
（2）降压变压器的匝数比n3：n4；
（3）若因用户增加导致用户消耗功率达到211.2kW，且要求用户电压U4不变，输电网络的输电效率不能太低，则可调整发电机输出功率和降压变压器的匝数比以满足要求，求调整后降压变压器原、副线圈的匝数比和发电机的输出功率。
实验
序号
原线圈匝数，原线圈两端电压（V）
副线圈匝数，副线圈两端电压（V）
副线圈匝数____，副线圈两端电压（V）
1
2
3
第三章《交变电流》高分必刷巩固达标检测卷（培优版）
全解全析
1．A
【详解】由图象可知，电流的方向不变，而大小作周期性变化，所以不是交流，而是直流，但不是恒定直流。
故选A。
2．C
【详解】AB．只将S从a拨接到b，原线圈的匝数n1减半，输入电压不变，根据
可知副线圈的输出电压U2增大到原来的2倍，即电压表的示数增大到原来的2倍，根据欧姆定律可知，副线圈的输出电流I2增大到原来的2倍，根据
可知原线圈的输入电流I1增大到原来的4倍，即电流表的示数将增大到原来的4倍，A、B错误；
CD．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，负载增大到原来的2倍，因副线圈的输出电压U2不变，根据欧姆定律可知副线圈的输出电流I2减小到原来的一半，根据
可知副线圈输出功率减小到原来的一半，所以原线圈输出功率减小到原来的一半，即c、d两端输入功率减小到原来的一半，根据
原线圈的输入电流减小到原来的一半，即电流表示数将减半，C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】设该交变电流的有效值为I，让该交变电流和直流分别通过同一电阻（阻值为R），在一个周期（T=0.2s）内，该交变电流产生的热量
Q′=I12Rt1+I22Rt2
在一个周期内，直流通过该电阻产生的热量
Q=I2RT
由Q=Q′，代入数据，解得
I=5A
故ABD错误，C正确。
故选C。
4．D
【详解】A．交流发电机的输出电压U1一定，匝数不变，根据
则U2不变，故A错误；
B．当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；
C．输电线上损失的功率为
故C错误；
D．输送功率一定时，根据
，
则要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，应增大升压变压器的匝数比，由
U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压U4不变，根据
应增大降压变压器的匝数比，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】由理想变压器电压与匝数的关系，可知副线圈两端的电压
设副线圈中的电流为，由
代入数据解得
根据理想变压器的电流关系
可得原线圈中的电流
故选B。
6．D
【详解】A．开关S接1时，左侧升压变压器原、副线圈匝数比为1：3，输入电压为7.5V的正弦交流电，根据
解升压变压器的副线圈电压为
故A错误；
B．开关S接1时，右侧降压变压器原、副线圈匝数比为2：1，R上的功率为10W，根据公式
P＝I2R
可知，电阻的电流为
I4＝1A
根据欧姆定律得：降压变压器的副线圈电压为
U4＝IR＝1×10V＝10V
根据匝数比可知
U3:U4=2:1
I3:I4=1:2
解得
，I3＝0.5A
右侧降压变压器原线圈中的电流为0.5A，故B错误；
C．因左侧升压变压器副线圈的电压为，右侧降压变压器原线圈的电压为，根据欧姆定律得
故C错误；
D．开关接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压器两边电压关系可知
解得
I＝3A
则R上的功率为
P＝（0.5I）2R＝1.52×10W＝22.5W
故D正确。
故选D。
7．B
【详解】AB．线圈在图示位置时穿过线圈得磁通量为零，则穿过线圈的磁通量的变化率
故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C． 转过的过程中，穿过线圈磁通量的变化量
由，， 可得，通过电阻R的电荷量为
故C正确，不符合题意；
D．线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为
电流的有效值为
由图示位置转过所用的时间
电阻R产生的焦耳热
故D正确，不符合题意。
故选B。
8．D
【详解】A．从图示中线框与磁感线平行的位置开始计时，线框中感应电动势表达式为
故A错误；
B．原线圈电压的有效值为
由变压器电压与匝数的关系可知
得到副线圈上电压的有效值为
故B错误；
C．将开关断开后，副线圈电压不变，副线圈总电阻增大，故通过电阻R上的电流减小，则电阻R两端电压降低，故C错误；
D．保持开关K闭合，若线框转动角速度增大，由
可知，线框匀速转动时产生的感应电动势最大值增大，则副线圈上电压的有效值增大，灯泡变亮，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】A．增加用户的用电器，降压变压器副线圈电流变大，根据理想变压器原理
降压变压器原线圈的电流增大，也就是输电线上的电流增大，输电线路输送效率
即输电线路输送效率减小，故A正确；
B．U一定时，设降压变压器等效电阻为r，原线圈中电流为
由
可知R减小，其消耗的功率可能增大、减小或不变，故B错误；
C．P一定时，U减小，由
输电线路中电流增大，由
输电导线损耗功率变大，由
输电线路输送效率变小，故C错误；
D．P一定时，U升高，由
输电线路中电流减小，由
R消耗的功率减小，故D错误。
故选A。
10．C
【详解】A．因I不是通过电动机的电流，U也不是电动机内阻上的电压，则电动机内线圈的阻值不等于，选项A错误；
B．因为U和I均不是电动机两端的电压和通过电动机的电流，则电动机的输入功率不等于UI，选项B错误；
C．输电线路的损耗功率为，选项C正确；
D．因U不是输电线的电压损失，则输电线路的总电阻，选项D错误。
故选C。
11．BD
【详解】ABC．由题意得，副线圈电压为
根据理想变压器的规律有
又因为
所以原线圈电阻的电压为
又有
由以上各式整理得
故AC错误，B正确；
D．根据公式有
故D正确。
故选BD。
12．CD
【详解】AB．当线圈平面转到中性面的瞬间，线框平面与磁感线方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为0，故AB错误；
CD．当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，线圈中磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知，此时线圈中的感应电动势最大，故CD正确。
故选CD。
13．BC
【详解】A．根据
代入数据得
线路上损耗功率
故A错误；
B．根据变压器原理可知
代入数据得
发电机输出电功率
故B正确；
C．感器A并联接入电路是电压互感器，互感器B串联接入电路是电流互感器，故C正确；
D．用户使用的用电设备越多，用户电流增大，输电电流增大，输电线损失电压增大，降压变压器输入电压减小，降压变压器输出电压减小，故D错误。
故选BC。
14．CD
【详解】A．由
电压表示数为220V，则电压表的示数为55V，A错误；
B．副线圈两端的电压不变，R温度升高时，阻值变小，根据
，，
副线圈电流增大，变压器原线圈的电流增大，输入功率增大，B错误；
C．R温度降低时，阻值变大，同理，副线圈电流减小，电流表的示数变小，电压表实数不受影响，保持不变，C正确；
D．交流电周期为0.02s，原线圈输入电压瞬时值的表达式为
D正确。
故选CD。
15．BC
【详解】A．根据乙图可知原线圈输入电压的最大值为，根据最大值与有效值的关系可知，原线圈的有效值为
根据变压器原副线圈的电压与匝数的关系可知，副线圈输出电压
理想电压表示数为20V，A错误；
B．根据欧姆定律可知副线圈电流
根据变压器原副线圈功率相等可知
理想电流表示数为，B正确；
C．根据副线圈的电压和电流，可知电阻R的电功率为
C正确；
D．根据乙图可知，原线圈输入的交变电压的周期为
所以原线圈输入的电压瞬时值表达式为
D错误。
故选BC。
16．BC
【详解】A．由图（b）可知，周期为0.02s，则线圈的转速为
故A错误；
B．由图（b）可知，周期为0.02s，，角速度
则该交流电的瞬时表达式为
矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°，则
故B正确；
C．当t=0.01s时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路的磁通量最大，线框平面与中性面重合，矩形金属线框平面与磁感线垂直，从t=0到t=0.01s时间内，磁通量变化量为
通过线框某一截面的电荷量为
故C正确；
D．线框转动一周边产生的焦耳热为
故D错误。
故选BC。
17． 400
【详解】（1）[1]连接电路图，如图所示
（2）[2]由第一组数据得
可得
由第二组数据得
可得
由第三组数据得
可得
综上所述，所以可得结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为。
（3）[3]根据上面三组数据可以得到变压器线圈两端电压与匝数的关系为
根据
可得
18． 线圈所在的磁场不是匀强磁场
【详解】（1）[1]该交流电的周期为
则手摇发电机线圈转动的平均角速度为
（2）[2]屏上出现的电压波形不是正弦波，其原因可能是线圈所在的磁场不是匀强磁场。
（3）[3]该正弦交流电的角速度为
所以此电流的瞬时值表达式为
19．（1），；（2）；（3），
【详解】（1）由图可知输入电压的峰值和周期分别为
则输入电压的有效值和频率分别为
（2）输入瞬时电压u的正弦表达式
（3）灯泡的电阻为
电流表和电压表的示数为有效值，设原线圈的电流有效值为，原线圈的电压有效值为，电流表的示数为，副线圈的电压有效值为，原副线圈的匝数比为
根据变压器的原理可知
其中
带入数据解得
电流表的示数为，电压表的示数为
20．（1）150V；（2）25C；（3）1.57 × 104J
【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值为
Em = nBSω
又有
S = L1L2
联立解得
Em = 200V
线圈中感应电流的最大值
电阻R两端电压的最大值
URm = ImR = 50 × 3.0V = 150V
（2）由电磁感应定律可得
则有周期内流经电阻R的电荷量
（3）线圈中电流的有效值为
线圈转动的周期为
由焦耳定律可得，在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热
21．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）升压变压器的原副线圈电压之比等于匝数之比，故
（2）输电线上的电流为
损失功率为
（3）降压变压器原线圈的电压为
则有
22．（1）；（2）；（3）；240kW
【详解】（1）输电效率
（2）输电线电流I3，由
得
对用户，由
得
由理想变压器的电流与匝数的关系可得
（3）由输电线路的关系
，
可得
U2=4000V
当用户消耗功率达到P′=211.2kW后
，
，
解得
由
可得
由于I2′=I3′，发电机的输出功率为
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