人教版高中物理舉一反三-選擇性必修二3.5交變電流本章測試B（解析版）

3.5交變電流本章測試B解析版一、單題1．如圖甲所示為某一小型風(fēng)力交流發(fā)電機(jī)的原理圖，線圈的匝數(shù)為N=100。線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是（

）A．t=0.02s時(shí)線圈平面與中性面垂直 B．1s鐘內(nèi)電流方向改變100次C．0.01s時(shí)線圈的磁通量變化率為3Wb/s D．交流電流表在0.02s時(shí)刻的示數(shù)為0【答案】C【詳解】A．由圖乙可知，t=0.02s時(shí)，該發(fā)電機(jī)瞬時(shí)電動(dòng)勢為零，此時(shí)線圈與磁感線垂直，位于中性面上，故A錯(cuò)誤；B．由圖乙可知，該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電周期為故該交流電的頻率為25Hz，1個(gè)周期電流方向改變2次，故1s鐘內(nèi)電流方向改變50次，故B錯(cuò)誤；C．0.01s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢最大，為300V，而根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律代入數(shù)據(jù)可得磁通量變化率為3Wb/s，故C正確；D．交流電流表顯示的為交流電電流的有效值，不是瞬時(shí)值，因此不為零，故D錯(cuò)誤。故選C。2．如圖為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個(gè)接頭。已知ce和de間線圈的匝數(shù)比為，原線圈輸入正弦式交變電流。當(dāng)只在ce間接一個(gè)的電阻，或只在cd間接一個(gè)電阻時(shí)，兩種情況下電阻消耗的熱功率相等，則電阻的阻值為（）

A． B． C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)題意，設(shè)原線圈輸入電壓的有效值為，原線圈的匝數(shù)為，由電壓與匝數(shù)的關(guān)系有，由熱功率的表達(dá)式有，由題意知，聯(lián)立各式求得故選B。3．手搖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的正弦交流電經(jīng)理想變壓器給燈泡L供電，其電路如圖所示，當(dāng)線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)為U，燈泡正常發(fā)光。已知發(fā)電機(jī)線圈的電阻為r，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為R，其他電阻可忽略。設(shè)變壓器原線圈與副線圈的匝數(shù)比為k，則（）A．燈泡的額定功率為B．發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，通過發(fā)電機(jī)線圈的電荷量為C．若減小轉(zhuǎn)速，則交流電的頻率變小，但燈泡仍能正常發(fā)光D．若給副線圈再并聯(lián)一個(gè)相同的燈泡，則燈泡L的亮度不變【答案】A【詳解】A．變壓器可視為理想變壓器，則原線圈電壓為U，變壓器原線圈與副線圈的匝數(shù)比為k，由得副線圈輸出電壓的有效值為則燈泡的額定功率為故A正確；B．一個(gè)周期內(nèi)穿過線圈的磁通量變化為零，有即通過線圈某一橫截面的電荷量為零，故B錯(cuò)誤；C．減小轉(zhuǎn)速，頻率減小，電動(dòng)勢也減小，燈泡不會(huì)正常發(fā)光，故C錯(cuò)誤；D．由于發(fā)電機(jī)有內(nèi)阻，在負(fù)載端再并聯(lián)一個(gè)相同的燈泡，副線圈總電阻減小，副線圈總電流增大，則原線圈電流增大，發(fā)電機(jī)內(nèi)電壓增大，發(fā)電機(jī)輸出電壓減小，原副線圈電壓都減小，燈泡L變暗，故D錯(cuò)誤。故選A。4．如圖所示，理想變壓器的原線圈接有電壓為U的正弦交流電源，輸出電壓的有效值恒定．R1和R2為定值電阻，R3為光敏電阻，其阻值隨照射光強(qiáng)度的增大而減小．現(xiàn)增大照射光強(qiáng)度，則A．通過原線圈的電流減小B．變壓器的輸出功率增大C．R1兩端的電壓減小D．R2消耗的功率增大【答案】B【詳解】A．理想變壓器輸出電壓一定，光照增強(qiáng)，光敏電阻R3阻值減??；副線圈的總電阻減小，根據(jù)歐姆定律知，副線圈的電流增大，根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系可知，通過原線圈電流也增大；故A錯(cuò)誤；B．理想變壓器的輸出功率，其中U不變，I變大，故變壓器的輸出功率變大，故B正確；CD．副線圈電流增大，根據(jù)歐姆定律，R1兩端電壓增大；R2兩端電壓減小，功率減小，故CD錯(cuò)誤．5．遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交流電，若輸送電壓升高為原來的倍，則輸電線上的電功率損失為（）A．原來的 B．原來的 C．原來的倍 D．原來的倍【答案】B【詳解】根據(jù)得，輸電電壓升為原來電壓的倍時(shí)，輸電電流變?yōu)樵瓉淼谋?，根?jù)可知，輸電線上的功率損失將變?yōu)樵瓉砉β蕮p失的，故ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。6．紙面內(nèi)有一邊長如圖所示的單匝“凹”字形金屬線框組成閉合回路，置于垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，線框繞ab軸做角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則從圖示位置（）

A．轉(zhuǎn)動(dòng)45°時(shí)電流瞬時(shí)值等于回路中電流的有效值B．轉(zhuǎn)動(dòng)60°時(shí)回路中的電流為逆時(shí)針方向C．轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過程中通過導(dǎo)線截面的電荷量為零D．轉(zhuǎn)動(dòng)360°的過程中感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為3BL2ω【答案】D【詳解】A．電流瞬時(shí)值的表達(dá)式當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)45°時(shí)電流瞬時(shí)值為由于只有半個(gè)周期內(nèi)有正弦式電流，故電流的有效值所以轉(zhuǎn)動(dòng)45°時(shí)電流瞬時(shí)值不等于回路中電流的有效值，故A錯(cuò)誤；B．轉(zhuǎn)動(dòng)60°時(shí)回路中的磁通量在減少，所以感應(yīng)電流為順時(shí)針方向，故B錯(cuò)誤；C．轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過程中通過導(dǎo)線截面的電荷量為故C錯(cuò)誤；D．轉(zhuǎn)動(dòng)360°的過程中感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為故D正確。故選D。二、多選題7．如圖所示為理想變壓器原線圈所接正弦交流電源兩端的電壓—時(shí)間圖像。原、副線圈匝數(shù)比，串聯(lián)在原線圈電路中交流電流表的示數(shù)為1A，則（）A．變壓器原線圈所接交流電壓的有效值為220VB．變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為220VC．變壓器輸出端交變電流的頻率為50HzD．變壓器的輸出功率為22W【答案】AC【詳解】A．由圖可知電壓最大值為，由關(guān)系式得原線圈的電壓有效值為故A正確；B．由電壓與匝數(shù)關(guān)系式求得副線圈電壓為故B錯(cuò)誤；C．由圖可知周期T=0.02s，那么理想變壓器輸入端的頻率為而理想變壓器輸入端交變電流的頻率等于輸出端交變電流的頻率為，故C正確；D．由題意可知原線圈電路中交流電流表的示數(shù)為I1=1A，輸入功率為而理想變壓器輸入功率等于輸出功率，得輸出功率為故D錯(cuò)誤。故選AC。8．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為，a、b接入電壓有效值恒定的交變電源，其中為滑動(dòng)變阻器，、為定值電阻，電流表、電壓表均為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)后，電流表及兩個(gè)電壓表示數(shù)變化量的絕對值分別用、和表示，下列判斷正確的是（）A． B． C． D．【答案】BD【詳解】AB．根據(jù)題意，由圖可知，電壓表測兩端電壓，流過的電流等于電流表的讀數(shù)，則有滑片向下移動(dòng)后則兩式相減有故A錯(cuò)誤，B正確；CD．設(shè)交變電源電壓的有效值為，則有又有，可得滑片向下移動(dòng)后兩式相減有可得故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。9．2023年夏我國電源供給中，風(fēng)電、光伏等清潔能源占到近三成，成為電力可靠供應(yīng)的重要保障。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為，用戶得到的電功率為，用戶得到的電壓是，輸電線的電阻為，輸電線路如圖所示。若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的，變壓器均視為理想變壓器，已知降壓變壓器副線圈的匝數(shù)為55匝，則下列說法正確的是（）A．發(fā)電機(jī)的輸出功率為B．通過輸電線的電流為C．升壓變壓器副線圈匝數(shù)是原線圈匝數(shù)的3倍D．降壓變壓器原線圈的匝數(shù)為3525匝【答案】AD【詳解】A．用戶得到的電功率解得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為故A正確；B．輸電線損失的功率通過輸電線的電流故B錯(cuò)誤；C．升壓變壓器的輸出電壓可得升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比故C錯(cuò)誤；D．輸電線上的電壓損失降壓變壓器原線圈兩端的電壓可得降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比降壓變壓器原線圈的匝數(shù)為故D正確。故選AD。10．如圖甲左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中R＝55Ω，A、V為理想電流表和電壓表，若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為110V，下列表述正確的是（）A．電流表的示數(shù)為2AB．原、副線圈匝數(shù)比為1∶2C．電壓表的示數(shù)為電壓的有效值D．原線圈中交變電壓的頻率為50Hz【答案】ACD【詳解】A．由圖甲可知，負(fù)載電路中R的電壓為U2=110V，R＝55Ω，由歐姆定律，可得電流表的示數(shù)為A正確；B．由圖乙可知，原線圈上的輸入電壓為輸出電壓為則有原、副線圈匝數(shù)比為B錯(cuò)誤；C．電壓表和電流表的示數(shù)都為有效值，C正確；D．由圖乙可知，正弦交變電壓的周期為T=0.02s，則原線圈中交變電壓的頻率為D正確。故選ACD。三、實(shí)驗(yàn)題11．某同學(xué)在兩節(jié)干電池串聯(lián)時(shí)的電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)所用的器材如下：A．兩節(jié)干電池：總電動(dòng)勢約為3V，總內(nèi)阻約為0.5Ω；B．電壓表量程為3V，內(nèi)阻為幾千歐；C．電流表A：量程為100mA，內(nèi)阻為4.5Ω；D．定值電阻阻值為0.5Ω；E．滑動(dòng)變阻器R：0～20Ω；F．開關(guān)，導(dǎo)線若干。（1）該同學(xué)設(shè)計(jì)出如圖甲所示的電路圖，根據(jù)電路圖用筆畫線在圖乙中將實(shí)物圖連接完整。()（2）實(shí)驗(yàn)中，該小組閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，多次測量得出多組電壓表的示數(shù)U和電流表A的示數(shù)I，通過描點(diǎn)畫出電源的U—I圖象如圖丙所示，該兩節(jié)干電池的總電動(dòng)勢V（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），總內(nèi)阻Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）電流表的內(nèi)阻對兩節(jié)干電池總電動(dòng)勢的測量結(jié)果（填“有”或“沒有”）影響?！敬鸢浮?.95（2.94～2.96）0.50（0.49～0.51）沒有【詳解】解：（1）[1]電路圖如圖所示。（2）[2]改裝后電流表的量程為1A，內(nèi)阻，由閉合電路歐姆定律得則有故U-I圖象與縱軸的交點(diǎn)為兩節(jié)干電池的總電動(dòng)勢[3]U-I圖象斜率的絕對值等于，故解得（3）[4]當(dāng)電流表的示數(shù)為0時(shí)，外電壓等于兩節(jié)干電池的總電動(dòng)勢，故電動(dòng)勢沒有系統(tǒng)誤差，所以電流表的內(nèi)阻對兩節(jié)干電池總電動(dòng)勢的測量結(jié)果沒有影響。12．為測量金屬絲的電阻率，實(shí)驗(yàn)小組從實(shí)驗(yàn)室中找到合適的器材后，按照如下的步驟進(jìn)行操作：（1）用刻度尺測量金屬絲的長度L，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d（如圖甲所示），則mm。（2）分別用圖乙和圖丙所示的電路測量待測金屬絲的電阻，圖乙中電壓表和電流表的示數(shù)分別為，圖丙中電壓表和電流表的示數(shù)分別為。（3）若采用圖乙電路中的電表示數(shù)計(jì)算金屬絲的電阻率ρ，則（用題給字母表示）；若采用圖丙電路中的電表示數(shù)計(jì)算金屬絲的電阻率，則電阻率的測量值真實(shí)值（填“大于”“等于”或“小于”）。【答案】2.150大于【詳解】（1）[1]根據(jù)題圖甲可知，金屬絲的直徑（3）[2]若采用題圖乙電路，則由解得[3]題圖丙采用電流表內(nèi)接法，金屬絲兩端電壓的測量值偏大，所以電阻率的測量值也偏大。四、解答題13．如圖所示，abcd為小型交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈，其面積為，匝數(shù)為N＝50，線圈內(nèi)阻為，外電阻為。線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為。圖中的電流表為理想交流電表，求：（1）交流電流表的示數(shù)；（2）從圖示位置轉(zhuǎn)過45°，通過電流表的電荷量；（3）線圈轉(zhuǎn)一周，外電阻R產(chǎn)生的焦耳熱?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【詳解】（1）交變電壓的峰值為交變電壓的有效值為根據(jù)歐姆定律，電流表示數(shù)為（2）從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過過程中，磁通量的變化量為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有根據(jù)歐姆定律，有根據(jù)電流強(qiáng)度定義，有（3）線圈轉(zhuǎn)一圈所用時(shí)間為則外電阻產(chǎn)生的焦耳熱為14．在圖甲所示電路中，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為220，副線圈的匝數(shù)可調(diào)，、、和是四個(gè)相同的燈泡。當(dāng)在M、N兩端加上圖乙所示的交變電壓時(shí)，調(diào)節(jié)副線圈的匝數(shù)，使四個(gè)燈泡均正常發(fā)光。求：（1）變壓器原線圈兩端電壓；（2）穿過變壓器原線圈的磁通量變化率的最大值。

【答案】（1）110V；（2）【詳解】（1）設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為U電流為I，則由即原副線圈匝數(shù)相等，則