人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流单元测试课时练习

第三章 交变电流 能力提高卷（B卷）

高二物理

（考试时间：90分钟  试卷满分：100分）

注意事项：

1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。

3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

4．测试范围：人教版（2019）选择性必修第二册 第三章

5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

第Ⅰ卷

一、选择题：本题共12小题，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3分，共24分。第9~12题有多项符合题目要求。共16分。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。

1．如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（  ）

A．t3、t4时刻线圈中感应电动势最小

B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变

C．线圈转到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零

D．线圈转动到图中位置时，感应电流方向为A-B-C-D-A

2．如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是（    ）

A．线圈中无电流 B．电流方向将发生改变

C．线圈中的电流最大 D．穿过线圈磁通量的变化率为0

3．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场垂直，ab边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连，电阻R接在K、L之间。现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动，下列说法中正确的是（　　）

A．线圈每转过一圈，线圈所受安培力做功为零

B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小

C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且Em=NBSω

D．线圈平面与磁场平行时，穿过线圈平面的磁通量最大

4．如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T形软铁、永久磁铁、线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，N个齿等距离地安装在被测旋转体的一个圆周（圆心在旋转体的轴线上），齿轮转动过程中，当齿靠近T形软铁时，由于磁化作用，软铁中磁场增强，相反，远离时磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率为f，旋转体角速度为。则（　　）

A．线圈中感应电流的变化频率

B．当齿距离T形软铁最近的时候，线圈中电流最大

C．线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化

D．随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的频率变大，有效值保持不变

5．如图所示为手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同。已知发射、接收线圈匝数比，、端的输出电流，则关于、端输入电流的描述正确的是（　　）

A．周期为 B．频率为

C．最大值为 D．有效值为

6．如图所示，接入理想变压器中的四个规格相同的灯泡均正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为（　　）

A．1∶1∶1 B．3∶2∶1

C．6∶2∶1 D．2∶2∶1

7．如图所示交流发电机的输出电压一定，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，输电线的总电阻为R。升压变压器的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；降压变压器的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。当用户增多时（　　）

A．减小，增加 B．增加，减小

C．减小，增加 D．增加，减小

8．风力发电将为2023年杭州亚运会供应绿色电能，其模型如图所示。风轮机叶片转速m转/秒，并形成半径为r的圆面，通过转速比的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，忽略线圈电阻，则（  ）

A．单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为

B．经升压变压器后，输出交变电流的频率高于

C．变压器原、副线圈的匝数比为

D．高压输电有利于减少能量损失，因此电网的输电电压越高越好

9．水力发电站和火力发电站都采用旋转磁极式发电机，但是发电机的结构一般不同。水力发电站常采用图甲所示原理的发电机，、、、均为线圈；火力发电站常采用图乙所示原理的发电机，、、、均为沿轴方向的导线。当图中固定有磁铁的转子顺时针匀速旋转到图示位置时，某同学在两图中标示了电流方向，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中、线圈电流标示方向正确

B．图甲中、线圈电流标示方向正确

C．图乙中、导线电流标示方向正确

D．图乙中、导线电流标示方向正确

10．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象如图乙所示，以下判断正确的是（　　）

A．0.01s时穿过线圈的磁通量为零

B．交流电的频率是100Hz

C．0.01 s时穿过线圈的磁通量变化率最大

D．0.02 s时线框平面与中性面重合

11．如图所示，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后（    ）

A．R的发热功率不变 B．电压表的示数不变

C．电流表的示数变大 D．电流表的示数变小

12．某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“  ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（　　）

A．与一样亮 B．比更亮

C．上消耗的功率比的大 D．上消耗的功率比的小

第Ⅱ卷

二、实验题：本题共2小题，共12分。

13．（6分）如图是一种风速仪示意图，试回答下列问题：

（1）有水平风吹来时磁体如何转动？(自上往下看)_______________________.

（2）电流计示数变小，其风速就变_____________．

14．（8分）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___________；（填字母）

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）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，则原线圈的输入电压为___________；（填字母）

A．　　B．　　C．

（4）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是___________。（填字母）

A．控制变量法　　B．等效替代法　　C．整体隔离法

三、计算题：本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15．（8分）如图所示，矩形线圈匝数N=100匝，ab=30cm，ad=20cm，匀强磁场磁感应强度B=0.8T，绕轴OO'从图示位置开始匀速转动，角速度ω=100πrad/s，试求∶

（1）穿过线圈的磁通量最大值Φm；

（2）线圈产生的感应电动势最大值Em；

（3）感应电动势e随时间变化的表达式。

16．（10分）图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将干电池提供的直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5000V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体， 求：

(1)图中开关闭合时电压表的示数；

(2)变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？

17. （12分）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。

18．（16分）2022年5月19日消息，国家能源局数据显示，截至4月底，全国风电装机容量约3.4亿千瓦，同比增长17.7%。某小型风力发电站的发电能力与一个流量、落差的水力发电站相当，若发电机总效率为50%，输出电压为250V，输电线总电阻为，允许损失功率为输出功率的5%，降压变压器输出电压为220V（即用户得到的电压），重力加速度g取，。该输电线路使用理想升压、降压变压器，为满足用户的需求，求：

（1）升压变压器的匝数比；

（2）降压变压器的匝数比；

（3）能使“220V 10W”的电灯正常发光的盏数。