2024-2025学年物理教科版（2019）选择性必修第二册单元复习提升卷 第三单元 交流电（含解析）

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2024-2025学年教科版（2019）选择性必修第二册单元复习提升卷 第三单元 交流电1（含解析）一、选择题：本题共12小题，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题5分；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得2分，选错得0分。1.在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈通过电流表和定值电阻连接电压为U的交变电源，定值电阻电流表、电压表均为理想电表，电压表的示数为8V。则( )A.电流表示数为1AB.交流电源电源U为20VC.电阻的功率为25.6WD.电阻的功率为3.2W2.如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值恒定的电源，副线圈接入滑动变阻器R、定值电阻和阻值不变的灯泡L、开关S。和为理想交流电流表，闭合开关S，灯泡L正常发光。现将变阻器滑片从a端滑动到b端，此过程中( )A.示数增大B.示数减小C.L变亮D.原线圈输入功率先减小后增大3.如图(a)所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1;为热敏电阻，其电阻随温度升高而变小，R为定值电阻；电压表和电流表均为理想交流电表，原线圈接如图(b)所示的正弦交流电。下列说法正确的是( )A.原线圈两端电压的瞬时值表达式为B.时，电压表的示数为9 VC.变压器原、副线圈中的输入、输出功率之比为1:4D.处温度升高时，电流表的示数变大，电压表的示数不变4.带发电机的自行车能利用车轮带动发电机转动发电，从而对车灯提供电能，发电的基本原理可简化为一个线圈在匀强磁场中匀速转动，如图所示。已知发电机线圈围成的面积为S，匝数为n，电阻为，磁场的磁感应强度大小为B，车灯正常发光时的电阻为R，电功率为P。当车灯正常发光时，线圈转动的频率为( )A.B.C.D.5.某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用电阻为的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用（两个变压器均为理想变压器）。对整个送电过程，下列说法正确的是( )A.升压变压器的匝数比为1:100B.升压变压器副线圈电压为5kVC.输电线上的电流为100AD.降压变压器的输入电压为4700V6.一台交流发电机为一套可视为纯电阻电路的工业电热设备供电，设备额定功率，正常工作时该设备所能达到的最大瞬时功率约为( )A.B.C.D.7.如图所示为某手机充电器的部分电路图，副线圈中的二极管具有单向导电性，充电器的输入端ab的电压表达式为，输出端cd电压的有效值为5V，则充电器给连接在cd端的手机充电的电压U随时间t变化的关系图像可能正确的是( )A.B.C.D.8.除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备，某型号除颤仪电路原理如图所示。某次调试时，除颤仪接在220V交流电源上，交流电压表示数为20V，电容器充电完毕，开关由“1”掷向“2”，放电电流平均值为2.8A，放电时间约为，已知电容器电容为。下列说法正确的是( )A.自耦变压器的原副线圈匝数之比为B.充电完毕后电容器两端的电压为2800VC.升压变压器原副线圈的匝数比约为D.若去掉二极管该除颤仪依然可正常工作9.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈接理想电压表和理想电流表。在原线圈两端加上的交变电压。下列说法正确的是( )A.电压表的示数为5VB.当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电压表的示数变小C.当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电流表的示数变大D.当电流表的示数为1A时，变压器的输入功率为110W10.如图所示，正弦交流电源输出电压有效值，理想变压器原副线圈匝数比，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻，滑动变阻器的总阻值。将滑动变阻器滑片从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是( )A.电流表示数一直增大B.电压表示数一直增大C.电压表示数一直减少D.电流表示数的最大值是11.某自行车安装有发电照明系统。发电装置示意图如图所示，车轮带动线圈沿逆时针方向匀速转动从而产生电流，时刻线圈与磁场方向平行。两磁极间的磁场可视为匀强磁场，则下列说法正确的是( )A.时刻线圈中的电流最大B.转过时线圈中的电流最大C.时刻线圈中的电流方向由C指向DD.时刻线圈中的电流方向由D指向C12.如图所示，交流发电机（内阻不计）产生的交流电直接输送到理想变压器的原线圈，电路中的电流表A和电压表V均为理想交流电表，电阻。开关S断开时，发电机输出电流的表达式为，电压表V的示数为20 V，则( )A.变压器原、副线圈的匝数比为5:1B.流过电阻R的电流方向每秒改变50次C.若合上开关S，则电压表示数将减小D.若将发电机线圈的转速减半，则电流表示数将减半二、实验探究题，共16分。13.（8分）在“探究通过变压器原、副线圈的电流与匝数的关系”实验中。（1）为实现探究目的，保持原线圈匝数一定，只改变通过副线圈的电流或者副线圈匝数，测量通过原线圈的电流。这个探究过程采用的科学方法是______。A.控制变量法B.等效替代法C.演绎法D.理想实验法（2）在实际实验中，将电源接在匝数为1000匝的原线圈两端，副线圈的匝数为500匝，用多用电表测得通过副线圈的电流为0.40A，则通过原线圈的电流可能为______。A.0.05AB.0.10AC.0.15AD.0.25A（3）如图所示为利用变压器原理进行远程输电的电路，交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数之比为，降压变压器原、副线圈匝数之比为，输电导线电阻为r，用户的工作电压也为U。输电线上损失的功率为______。14.（8分）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：（1）实验室中有下列器材：A.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈，实验时变压器可视为理想变压器）B.开关、导线若干C.低压交变电源在本实验中，还需用到的实验器材有________。（2）某学生做实验时，先保持原线圈的匝数不变，减少副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________；然后再保持副线圈的匝数不变，减少原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________。（均选填“增大”“减小”或“不变”）（3）实验中使用的可拆变压器如图（a）所示，实验电路图如图（b）所示，某次实验时匝，匝，变压器的有效输入电压为12V，灯泡L的额定电压为6V。接通电源，闭合开关，灯泡L________（选填“能”或“不能”）正常发光。三、计算题，共24分。15.（12分）图甲为直流发电机的示意图。线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴匀速转动，阻值为R的电阻中通过如图乙的电流，电流最大值为I。已知线框电阻为r，面积为S，匝数为N，其它电阻不计。求：(1)线框转动的角速度ω；(2)线框转动一周通过电阻R的电荷量q。16.（12分）一输出功率为180W的太阳能板输出的直流电，经转换后变成题图所示交流电。将该交流电接入一理想变压器原线圈，与副线圈相连的一额定电压为220V的用电器正常工作。求：（1）该理想变压器原、副线圈匝数之比；（2）通过该用电器的最大电流和1s时间内电流方向变化的次数。答案以及解析1.答案：B解析：AB.设为原副线圈上的电压值，为原副线圈上的电流值，因，，由欧姆定律可知副线圈的电流为由变压器的规律有可知，对原线圈电路有闭合电路的欧姆定律有解得故A错误，B正确；CD.的功率为的功率为故CD错误。故选B。2.答案：D解析：BC.根据变压器电压比等于匝数比可得可知副线圈输出电压保持不变，则灯泡L两端电压不变，通过灯泡L的电流不变，灯泡L亮度不变，示数不变，故BC错误；AD.变阻器滑片在a端时，滑动变阻器并联后的阻值为0，在b端时，滑动变阻器并联的阻值也为0，所以将变阻器滑片从a端滑动到b端，滑动变阻器并联的阻值先增大后减小，则副线圈总电阻先增大后减小，根据欧姆定律可知副线圈电流先减小后增大，根据变压器电流比等于匝数比的反比可得，可知原线圈电流先减小后增大，即示数先减小后增大；根据，可知原线圈输入功率先减小后增大，故A错误，D正确。故选D。3.答案：D解析：由图(b)可知，正弦交流电的周期，所以，所以原线圈两端电压的瞬时值表达式为，所以A错误；电压表测量的是有效值，所以，B正确；理想变压器原、副线圈输入、输出功率相同，C错误；副线圈电压由原电圈电压和匝数比决定，与副线圈的负载无关，处温度升高时，电阻变小，所以电流变大，D正确。4.答案：A解析：设线圈转动的频率为f，则发电机产生的电动势有效值有效电流则功率联立解得故选A。5.答案：B解析：根据得输电线上损失的功率为：，输电线上的电流为：，故C错误；升压变压器原线圈的输入电流为：则升压变压器的匝数之比为，故A错误；输电线上损失的电压为，升压变压器的输出电压为：，故B正确；降压变压器的输入电压为：，故D错误。6.答案：D解析：根据正弦交流电瞬时功率的表达式，结合最大值与有效值的关系即可求解。本题考查了交流电瞬时功率的表达式，注意最大值与有效值的关系，基础题。解：电热设备正常工作时的电压为有效值，电压最大值为有效值的倍，电流最大值也为有效值的倍，根据瞬时功率的表达式，当时，瞬时功率最大，最大值为，故D正确，ABC错误。故选D。7.答案：C解析：输入电压表达式为，经过变压器和二极管半波整流后，整个波形只剩下一半，A、B项错误；手机充电器工作电压5V为有效值，故有，解得，C项正确，D项错误。8.答案：C解析：A.自耦变压器的原副线圈匝数之比为故A错误；BC.充电完毕后电容器储存的电荷量为则充电完毕后电容器两端的电压为则升压变压器副线圈电压的最大值为，升压变压器原线圈电压的最大值为则升压变压器原副线圈的匝数比为故B错误，C正确；D.若去掉二极管，电容器两端接交流的，电容器一直进行充放电，则该除颤仪依然不能正常工作，故D错误。故选C。9.答案：AC解析：A.依题意，理想变压器原线圈电压有效值根据解得电压表的示数为故A正确；BC.由A选项分析可知，当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，其阻值减小，电压表的示数不变，由可知电流表的示数变大，故B错误；C正确；D.当电流表的示数为时，变压器的输入功率为故D错误。故选AC。10.答案：AD解析：根据题意，设滑动变阻器向下滑动的距离为的总长度为L，由串并联知识可得，副线圈所在回路的总电阻为可知，x越大，R越小，则当时当时ABC.由于原线圈的输入电压不变，线圈匝数比不变，则副线圈的输出电压不变，即电压表示数不变，由于电阻一直减小，则电流表示数一直增大，故BC错误，A正确；D.由电压与匝数关系有解得电阻最小时，电流最大，有由电流与匝数关系有解得即电流表示数的最大值是5.5A，故D正确。故选AD。11.答案：AD解析：A.时刻，线圈位于与中性面垂直的位置，通过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，此时电流最大，故A正确；B.线圈转过后位于中性面位置，通过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最小，为零，此时线圈中没有感应电流，故B错误；CD.时刻，AB边的速度方向竖直向下，CD边的速度方向竖直向上，由右手定则知此时电流的方向为，故C错误，D正确。故选AD。12.答案：ACD解析：开关S断开时，电表读数为有效值，副线圈电流，原线圈电流，则原、副线圈匝数比为，故A正确。变压器不改变电流的频率，根据发电机输出电流的表达式可知，可得，则流过电阻R的交变电流的频率为50 Hz，其方向每秒改变100次，故B错误。若合上开关S，则负载总电阻减小，由副线圈电压不变，可知副线圈电流增大，电阻两端的电压增大，电阻R两端的电压减小，即电压表示数将减小，故C正确。根据发电机电压的峰值，可得有效值，可知，若发电机线圈的转速减半，则原、副线圈电压均减半，副线圈电流减半，因而原线圈中电流将减半，即电流表示数将减半，故D正确。13.答案：（1）A（2）D（3）解析：（1）根据题意可知，探究过程采用的科学方法是控制变量法。故选A。（2）若为理想变压器，由可得考虑到实际实验中，有漏磁等现象，通过原线圈的电流应大于0.20A，则通过原线圈的电流可能为0.25A。故选D。（3）升压变压器副线圈的电压降压变压器原线圈电压损失的功率14.答案：（1）交流电压表（2）减小；增大（3）能解析：（1）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，还需使用交流电压表测量变压器原、副线圈电压。（2）根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系先保持原线圈的匝数不变，减少副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小，然后再保持副线圈的匝数不变，减少原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大（3）根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系可得副线圈两端的电压为副线圈两端的电压等于灯泡L的额定电压，灯泡L能正常发光。15.答案：(1)(2)解析：（1）由电路可得线框转动解得（2）线框转平均电流线框转一周解得16.答案：（1）（2），100解析：（1）由题知，原线圈两端的电压，故原、副线圈的匝数之比（2）通过原线圈的电流有效值，通过用电器的最大电流强度解得，该交流电的周期，内电流方向变化的次数（次）