高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流精品测试题

第三章  交变电流

本章复习提升

易混易错练

易错点1　中性面的特点记忆不清

1.()(多选)如图甲所示，一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的关系如图乙所示，下列说法正确的是 (　　)

A.t1时刻线圈平面垂直于中性面

B.t2时刻ad边的速度方向跟磁感线垂直

C.t3时刻线圈平面与中性面重合

D.线圈在图甲所示位置时，电流方向改变

易错点2　有效值的计算方法不熟悉

2.()如图所示为某种周期性变化的交变电流的电流-时间关系图像，其中前半个周期电流按正弦规律变化，则一个周期内该电流的有效值为 (　　)

A.I0 B.I0 C.I0 D.I0

易错点3　变压器工作原理的实质理解不清

3.()(多选)在绕制变压器时，某人将两个线圈误绕在如图所示的变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电流时，

每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，而另一半则通过中间的臂，已知线圈1和2的匝数比为2∶1。在不接负载的情况下 (　　)

A.当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为110 V

B.当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为55 V

C.当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为220 V

D.当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为110 V

易错点4　对有多个副线圈的理想变压器各物理量之间的基本关系理解不透彻

4.()如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2∶n3为 (　　)

A.1∶1∶1  B.3∶2∶1

C.6∶2∶1  D.2∶2∶1

易错点5　混淆变压器与分压器

5.()如图甲、乙所示的两个电路，当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V。若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为 (　　)

A.220 V、220 V  B.220 V、110 V

C.110 V、110 V  D.220 V、0 V

易错点6　计算线路电压、功率损耗时出错

6.()高压远距离输电过程中，输电电压为U，输电功率为P，输电导线的电阻为R，则下列说法中错误的是 (　　)

A.功率损失为

B.输电导线上的电流为

C.电压损失为R

D.用户得到的功率为P-R

易错点7　搞混远距离输电两个回路中的物理量关系

7.()如图所示，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随着夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是 (　　)

A.升压变压器的输出电压U2增大，且U2>U1

B.降压变压器的输出电压U4增大，且U4<U3

C.输电线损耗的功率增大

D.输电线损耗的功率不变

思想方法练

一、数形结合思想

1.()图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下说法错误的是 (　　)

A.电流表的示数为10 A

B.线圈转动的角速度为100π rad/s

C.t=0.01 s时线圈平面与磁场方向垂直

D.t=0.02 s时电阻R中电流的方向自左向右

2.()如图甲所示，原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2的理想变压器，原线圈与水平放置的间距l=1 m的光滑金属导轨相连，导轨电阻不计，处于竖直向下、磁感应强度为B=1 T的匀强磁场中，副线圈接阻值R=2 Ω的电阻，与导轨接触良好的电阻r=1 Ω、质量m=0.02 kg的导体棒MN在外力F的作用下运动，其速度随时间按图乙所示(正弦图线)规律变化，则 (　　)

A.电压表的示数为 V

B.电路中的电流方向每秒改变5次

C.电阻R实际消耗的功率为0.125 W

D.在0~0.05 s时间内，外力F做功0.48 J

二、程序法

3.()如图所示是一个理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑片，U1为加在原线圈两端的电压，I1为通过原线圈的电流，则 (　　)

A.S合在b处，保持U1不变，使P上滑，I1将增大

B.S合在b处，保持P的位置不变，减小U1，I1将增大

C.保持U1及P的位置不变，S由b合向a后，I1将增大

D.保持U1及P的位置不变，S由b合向a后，R消耗的功率将减小

4.()如图甲所示，理想变压器原线圈输入交变电压，电压随时间变化的规律如图乙所示，S为单刀双掷开关，电流表、电压表均为理想电表，Rt为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小。S掷在a时，原、副线圈匝数比为=，则以下分析正确的是 (　　)

A.S接在a端，电压表示数为22 V

B.S接在a端，Rt温度升高时，电流表示数变大，电压表示数变小

C.S接在a端，Rt温度升高时，变压器原线圈输入功率变大

D.S由接a端转换为接b端时，电压表示数变大

5.()(多选)如图所示，自耦变压器的输出端有A、B、C三个完全相同的小灯泡，且认为小灯泡的电阻不受温度的影响，将正弦交流电接入自耦变压器的输入端(电压一定，变压器可视为理想变压器)。开始时自耦变压器的滑片P处于某一位置，开关S闭合，三个小灯泡均发光，操作过程中，小灯泡两端的电压均未超过其额定值。下列说法中正确的是 (　　)

A.将自耦变压器的滑片P向上滑动，三个灯泡将变暗

B.将自耦变压器的滑片P向上滑动，三个灯泡将变亮

C.将开关S断开，为保证A、B两灯功率不变，需将自耦变压器的滑片P向上滑动

D.将开关S断开，为保证A、B两灯功率不变，需将自耦变压器的滑片P向下滑动

答案全解全析

易混易错练

1.BC　t1时刻穿过线圈的磁通量最大，线圈平面垂直于磁场方向，即线圈处于中性面，选项A错误；t2时刻穿过线圈的磁通量为零，线圈平面垂直于中性面，感应电动势最大，故ad边的速度方向跟磁感线垂直，选项B正确；t3时刻穿过线圈的磁通量最大，线圈平面垂直于磁场方向，即线圈平面与中性面重合，选项C正确；线圈每次经过中性面时，电流方向发生改变，线圈在题图甲所示位置时垂直于中性面，电流方向不改变，选项D错误。

2.B　设电流的有效值为I，根据有效值的定义可得I2RT=R·+(2I0)2R·，解得I=I0，选项B正确。

3.BD　当线圈1接220 V的交变电压时，设穿过线圈1的磁通量为Φ，依题意可知穿过线圈2的磁通量为，若线圈1的匝数为n，则线圈2的匝数为，根据法拉第电磁感应定律可得220 V=n，U2=n··，整理得U2=55 V，故A错误，B正确。当线圈2接110 V的交变电压时，设穿过线圈2的磁通量为Φ'，则穿过线圈1的磁通量为，由法拉第电磁感应定律可得110 V=·，U'1=n··，整理得U'1=110 V，故选项C错误，D正确。

易错分析　闭合铁芯多了中间的一个臂，导致原线圈中产生的磁通量只有一半通过副线圈，而另一半通过中间的臂，这就导致副线圈中的感应电动势只有磁通量全部通过时的一半。

4.B　由四个规格相同的灯泡都正常发光，可得UA=UB=UC=UD，所以U2=2U3；由理想变压器的线圈匝数和电压的关系可得==，由此可得n2=2n3。由于四个灯泡都正常发光，则功率相等，即PA=PB=PC=PD；由P=I2R得IA=IB=IC=ID，即I1=I2=I3；由理想变压器的功率关系得U1I1=U2I2+U3I3，即n1I1=n2I2+n3I3，可得n1=n2+n3=2n3+n3=3n3，所以n1∶n2∶n3=3∶2∶1，选项B正确。

5.B　在a、b间加220 V的交流电压时，c、d间的电压为110 V，说明变压器的原、副线圈匝数比为2∶1；由变压器的知识可知，在c、d间加110 V的交流电压时，a、b间电压为220 V。在e、f间加220 V的交流电压时，g、h间的电压为110 V，表明g、h间的电阻为滑动变阻器总电阻的一半；在g、h间加110 V的交流电压时，因e、g间的电阻没有电流而没有分压，所以e、 f间的电压为 110 V。综上可知，B正确。

易错警示　变压器与分压器的主要区别是工作原理不同：变压器的工作原理是电磁感应，可以把电压升高，也可以把电压降低；分压器的工作原理是串联电路的分压原理，不能升高电压。

6.A　根据P=UI得，输电线路上的电流为I=，则输电线上损耗的功率为P损=I2R=R，选项A说法错误，B说法正确；根据欧姆定律可得U损=IR=R，选项C说法正确；根据能量守恒知，用户得到的功率为P'=P-P损=P-R，选项D说法正确。

7.C　由于发电机的输出电压不变，升压变压器原、副线圈的匝数不变，所以升压变压器的输出电压U2不变，对于升压变压器有U1<U2，选项A错误。随着夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，用户耗电量增大，发电机的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，而升压变压器的输出电压U2不变，根据P=UI可知输电线上的电流I2增大，根据U损=I2r，可知输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3=U2-U损可得，降压变压器的输入电压U3减小；降压变压器的原、副线圈匝数不变，所以降压变压器的输出电压U4减小，关于降压变压器有U4<U3，选项B错误。输电线损耗的功率P损=r，输电线上电流增大，输电线损耗的功率增大，选项C正确，D错误。

思想方法练

1.C　电流表的示数是交变电流的有效值，即I==10 A，A说法正确；由i-t图像得线圈转动的周期T=2×10-2 s，ω==100π rad/s，B说法正确；t=0.01 s时感应电流最大，穿过线圈的磁通量为0，线圈平面与磁场方向平行，C说法错误；由右手定则可判断t=0.02 s时电阻R中电流的方向自左向右，D项说法正确。

2.D　导体棒切割磁感线产生的感应电动势e=BLv=3 sin 10πt V，其有效值E=3 V，电路中的电流方向每秒改变10次，故选项B错误；对原线圈回路有E=I1r+U1，对副线圈回路有U2=I2R，又=，=，由以上各式得U1=1 V，U2=2 V，I1=2 A，I2=1 A，故A错误；电阻R实际消耗的功率P=I2U2=2 W，C错误；在0~0.05 s内，电路产生的焦耳热Q=rt+Rt=0.3 J，由能量守恒定律得WF=m+Q=0.48 J，故D正确。

3.D　保持U1不变，S合在b处，原、副线圈匝数不变，所以副线圈两端电压不变，使P上滑，R接入电路的阻值变大，则副线圈电流I2减小；根据理想变压器的电流与匝数关系=，可知原线圈电流I1将减小，选项A错误；S合在b处，保持P的位置不变，减小U1，根据理想变压器的原、副线圈两端的电压与匝数的关系=，可知U2减小，副线圈电流I2减小，则原线圈电流I1将减小，选项B错误；保持U1及P的位置不变，S由b合向a后，原线圈匝数增大，据理想变压器的原、副线圈两端的电压与匝数的关系=，可知U2减小，副线圈电流I2减小，则原线圈电流I1将减小，电阻R消耗的功率P=U2I2减小，选项C错误，选项D正确。

4.C　由=可得S掷在a时，电压表示数为22 V，选项A错误；S接在a端，Rt温度升高时，其电阻变小，由=可知副线圈两端电压不变，则电流表示数变大，变压器的输出功率变大，则输入功率变大，选项B错误，C正确；S由接a端转换为接b端时，副线圈接入电路的匝数减小，输出电压降低，即电压表示数变小，选项D错误。

5.AC　将滑片P向上移动时，原线圈的匝数增加，根据理想变压器的原、副线圈电压与匝数的关系，得知副线圈两端电压减小，副线圈回路电流减小，三个灯泡实际功率减小，所以都将变暗，故A正确，B错误。将开关S断开，副线圈两端的电压不变，副线圈回路中总电阻增大，电流减小，两灯两端的电压增大，根据功率公式P=可知灯泡功率增大；为保证A、B功率不变，应降低两灯两端的电压，减小副线圈中的电流，所以应减小输出电压，根据理想变压器的原、副线圈电压与匝数的关系，应增大原线圈的匝数，故需将滑片P向上移动，C正确，D错误。