人教版高中物理選擇性必修第二冊(cè)第三章《交變電流 》單元能力提升卷（解析版）

1、第三章 交變電流能力提升卷班級(jí)_ 姓名_ 學(xué)號(hào)_ 分?jǐn)?shù)_（考試時(shí)間：60分鐘 試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)填寫在試卷上。2回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3回答第II卷時(shí)，將答案直接寫在試卷上。第卷（選擇題 共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第18題只有一項(xiàng)符合題目要求，第912題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）1.（2020北京市海淀區(qū)首師附中高三下學(xué)期入學(xué)考收）.A、B是

2、兩個(gè)完全相同的電熱器，A通以圖甲所示的交變電流，B通以圖乙所示的交變電流，則兩電熱器的電功率之比PAPB等于A. 21B. 1:1C. 1D. 12【答案】A【解析】雖然甲是交流電，但其有效值為I0，因?yàn)樗那鞍雮€(gè)周期與后半個(gè)周期的電流都是等大的；乙是正弦交流電，故它的有效值為，則PAPB=（I0）2R：（）2R=2:1，故選項(xiàng)A正確2.（2021四川省宜賓市敘州區(qū)一中高三上學(xué)期開學(xué)考試） 某電站采用6000V的電壓進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，輸送總功率為500kW，測(cè)得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)的電能表一晝夜讀數(shù)相差4800 kWh，下列說(shuō)法正確的是()A. 輸送電流為12AB. 用戶得到的功率為400

3、kWC. 輸電效率為60%D. 輸電導(dǎo)線的電阻為86.4 【答案】C【解析】A、輸送電流為：，故A錯(cuò)誤；B、安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)電能表一晝夜讀數(shù)相差4800kWh，則損耗的功率：，用戶得到的功率是：500kW-200kW=300kW，故B錯(cuò)誤；C、輸電效率為：，故C正確；D、由的變形公式得：，故D錯(cuò)誤；故選C3.（2021四川省瀘縣一中高三上學(xué)期開學(xué)考試）一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為100：1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭。則下列說(shuō)法正確的是（）A. 副線圈輸出電壓頻率為50HzB. 副線圈輸出電壓的有效值為3.1VC. P向左移動(dòng)

4、時(shí)，原、副線圈的電流比減小D. P向左移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率增加【答案】A【解析】A由圖甲可知，周期為T=2102s，頻率故A正確；B由甲圖可知，原線圈輸入電壓的最大值為310V，則其有效值為=220V根據(jù)解得副線圈輸出電壓的有效值為V=2.2V故B錯(cuò)誤；C根據(jù)U1I1=U2I2所以則P向左移動(dòng)時(shí)，原、副線圈的電流比不變，故C錯(cuò)誤；D變壓器的輸出功率P2=P向左移動(dòng)時(shí)，電阻變大，變壓器的輸出功率減小，故D錯(cuò)誤。故選A。4.（2020北京市門頭溝區(qū)高三下學(xué)期一模）如圖6所示，一理想變壓器，其原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)，原線圈兩端接一正弦交流電。為了使變壓器輸入功率增大，可以A其它條件不變，使原線

5、圈的匝數(shù)n1增加 B其它條件不變，使副線圈的匝數(shù)n2減少C其它條件不變，使負(fù)載電阻R的阻值減小 D其它條件不變，使負(fù)載電阻R的阻值增大【答案】C【解析】要使變壓器的輸入功率增大，則其輸出功率，即電阻R上消耗的電功率需要增大，而負(fù)載電阻R是不變的，故需要通過(guò)增加其兩端電壓的方法增大它的電功率；由可知，其它條件不變，使原線圈的匝數(shù)n1增加，會(huì)使U2減少，減小電阻R消耗的電功率，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；其它條件不變，使副線圈的匝數(shù)n2減少，也會(huì)使U2減少，減小電阻R消耗的電功率，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；其它條件不變，使負(fù)載電阻R的阻值減小，電流增大，由P=UI可得，負(fù)載的電功率增大，則輸入的電功率也增大，選項(xiàng)C是正確的

6、，D錯(cuò)誤。5.（2020北京市東城區(qū)高三下學(xué)期一模）在探究變壓器的線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系時(shí)，某同學(xué)分別在可拆變壓器的鐵芯上繞制了兩個(gè)線圈，如圖所示，線圈a連接到學(xué)生電源的交流輸出端，線圈b與小燈泡相連接。兩線圈的電阻均可忽略不計(jì)。閉合電源開關(guān)，他發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光很微弱。為了適當(dāng)提高小燈泡的亮度，下列方法可行的是abA適當(dāng)減少線圈a的匝數(shù) B適當(dāng)減少線圈b的匝數(shù) C將交流輸出電壓適當(dāng)減小 D將線圈a改接在直流輸出端【答案】A【解析】為了適當(dāng)提高小燈泡的亮度，即增大變壓器的副線圈的電壓，我們可以這樣想問(wèn)題，因?yàn)樽儔浩鞯囊?guī)律是，所以U2=，看來(lái)減小線圈a的匝數(shù)可以，因?yàn)闇p小a的匝數(shù)就是減小n1，選項(xiàng)

7、A正確；適當(dāng)減少線圈b的匝數(shù)n2則不可以，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；將交流輸出電壓U1適當(dāng)減小也不行，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將線圈a改接在直流輸出端更不行，因?yàn)橹绷麟姴荒茉诟本€圈產(chǎn)生電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.（2020山東省泰安市高三下學(xué)期三模）在圖甲所示電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為10:1，電阻R1、R2的阻值分別為5、6，電壓表和電流表均為理想電表。若接在變壓器原線圈的輸入端的電壓如圖乙所示（為正弦曲線的一部分），則下列說(shuō)法正確的是（）A. 電壓表的示數(shù)為25.1VB. 電流表的示數(shù)為1AC. 變壓器的輸入功率為D. 變壓器的輸出功率為11W【答案】D【解析】A根據(jù)電流的熱效應(yīng)，有解得根據(jù)可得副線圈兩端的

8、電壓為A錯(cuò)誤；B副線圈中電流為根據(jù)電流表示數(shù)為B錯(cuò)誤；C變壓器的輸入功率為C錯(cuò)誤；D變壓器的輸出功率為D正確。故選D。7.（2020山東省濟(jì)南市上學(xué)期高三期末）.理想變壓器連接燈泡和滑動(dòng)變阻器的電路如圖所示，M、N端連接一個(gè)穩(wěn)壓交流電源，三個(gè)燈泡L1、L2和L3接入電路中發(fā)光，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上移動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A. 燈泡L1變亮，L2變暗B. 燈泡L1、L2都變亮C. 燈泡L2、L3都變亮D. 電源輸出功率減小【答案】B【解析】ABC設(shè)MN兩端穩(wěn)壓交流電源的電壓有效值為U，原線圈兩端的電壓為U1，電流為I1，副線圈兩端的電壓為U2，電流為I2，原副線圈的匝數(shù)比：，燈泡的電阻

9、都為R，根據(jù)歐姆定律，可得副線圈兩端的電壓為：根據(jù)得原線圈兩端的電壓為：根據(jù)解得根據(jù)歐姆定律，可得L1兩端的電壓：則穩(wěn)壓交流電源的電壓為：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上移動(dòng)時(shí)，其電阻減小，則R并電阻減小，所以總電阻減小，而穩(wěn)壓交流電源的電壓U不變，所以電流I2變大，則L2變亮；原線圈的電流也增大，所以L1變亮，其兩端的電壓變大，所以原線圈兩端的電壓減小，則副線圈兩端的電壓減小，而L2的電壓變大，所以L3與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)部分的電壓減小，所以L3變暗，B正確，AC錯(cuò)誤；D因?yàn)樵€圈的電流增大，穩(wěn)壓交流電源的電壓不變，根據(jù)P=UI1可知電源輸出功率增大，D錯(cuò)誤。故選B。8.（2020江蘇省蘇北四市高三上學(xué)

10、期期末）.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為21，電阻55，電流表、電壓表均為理想電表。原線圈A、B端接入如圖乙所示的正弦交流電壓，下列說(shuō)法正確的是 A. 電流表的示數(shù)為4.0AB. 電壓表的示數(shù)為155.6VC. 副線圈中交流電的頻率為50HzD. 穿過(guò)原、副線圈磁通量的變化率之比為21【答案】C【解析】AB理想變壓器的原線圈接入正弦交流電，由u-t圖像讀其最大值為，可知有效值為根據(jù)理想變壓器的電壓比等于匝數(shù)比，可得副線圈兩端的電壓：由歐姆定律可知流過(guò)電阻的電流：所以，電流表的示數(shù)為2A，B電壓表的示數(shù)為110V，故AB均錯(cuò)誤；C因交流電的周期為0.02s，頻率為50Hz，變壓器不改

11、變交流電的頻率，則副線圈的交流電的頻率也為50Hz，故C正確；D根據(jù)理想變壓器可知，原副線圈每一匝的磁通量相同，變化也相同，則穿過(guò)原、副線圈磁通量的變化率相同，比值為1:1，故D錯(cuò)誤；故選C。9.（2021四川省瀘縣四中高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，B為理想變壓器，接在原線圈上的交流電壓U保持不變，R為定值電阻，電壓表和電流表均為理想電表。開關(guān)閉合前燈泡L1上的電壓如圖，當(dāng)開關(guān)S閉合后，下列說(shuō)法正確的是（）A. 電流表A1的示數(shù)變大B. 電流表A2的示數(shù)變小C. 電壓表V的示數(shù)大于220VD. 燈泡L1的電壓有效值小于220V【答案】ACD【解析】A 當(dāng)S接通后，電路的總電阻減小，總電流變大，

12、而變壓器的匝數(shù)比不變，所以原線圈中的電流增大，電流表A1的示數(shù)變大，故A正確；B 當(dāng)S接通后，電路的總電阻減小，副線圈總電流變大，電流表A2的示數(shù)變大，故B錯(cuò)誤；C根據(jù)圖像可知，開關(guān)閉合前燈泡L1上的電壓為220V，故電壓表的示數(shù)為副線圈總電壓，大于220V，閉合開關(guān)后，輸入電壓和匝數(shù)不變，電壓表示數(shù)仍大于220V，故C正確；D 開關(guān)閉合后，總電阻減小，干路電流增大，故電阻分的電壓增大，燈泡L1的電壓減小，小于220V，故D正確。故選ACD。10.（2020湖南省懷化市高三上學(xué)期期末）如圖所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片保持理想變壓器的輸入電壓不變，閉合電建S，下列說(shuō)法正確的是 A. P向下

13、滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮B. P向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變C. P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流減小D. P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大【答案】BD【解析】A由于理想變壓器輸入電壓不變，則副線圈電壓不變，滑片P滑動(dòng)時(shí)，對(duì)燈泡電壓沒有影響，故燈泡亮度不變，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B滑片P下滑，電阻變大，但副線圈電壓由原線圈電壓決定，則副線圈電壓不變，故選項(xiàng)B正確；C滑片P上滑，電阻減小，電流增大，則原線圈輸入電流也增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D此時(shí)變壓器輸出功率將變大，故選項(xiàng)D正確11.（2020湖北省荊門市高三元月調(diào)考）如圖所示，固定平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌M、N放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌間距L=1m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T,方

14、向垂直于導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)體棒使其在磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)，速度隨時(shí)間的變化規(guī)律為v=2sin10t(m/s)，導(dǎo)軌與阻值為R=9的外電阻相連，已知導(dǎo)體棒的電阻為r=1，不計(jì)導(dǎo)軌與電流表的電阻，則下列說(shuō)法正確的是A. 導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生頻率為5Hz的正弦交流電B. 導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為10VC. 交流電流表的示數(shù)為0.5AD. 0時(shí)間內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為0.45J【答案】AD【解析】AB據(jù)題意，速度變化規(guī)律為v=2sin10t（m/s），則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=BLv=10sin10t（V）即產(chǎn)生頻率為的正弦交流電；電動(dòng)勢(shì)峰值為Em=10V，則導(dǎo)體棒電動(dòng)勢(shì)的有效值D

15、故A正確，B錯(cuò)誤；C電流表示數(shù)故C錯(cuò)誤；D交流電的周期：=0.2s在內(nèi)電阻R上產(chǎn)生熱量故D正確。故選AD12.（2020河南省洛陽(yáng)市高三一模）有一個(gè)原副線圈匝數(shù)比為10：1的理想變壓器，如圖所示，原線圈所接交流電源的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u=300sin50t（V）副線圈所接電路如圖所示，燈L1、L2為均標(biāo)有“20V.10W”的燈泡，當(dāng)S閉合時(shí)，兩燈恰好正常發(fā)光。則（）A. 電阻R=10B. 流過(guò)R的交流電的周期為0.02sC. 斷開S后，原線圈的輸入功率減小D. 斷開S后，燈L1仍能正常發(fā)光【答案】AC【解析】A原線圈所接交流電壓的有效值U1=V=300V，根據(jù)變壓比可知，副線圈兩端電壓U2=3

16、0V燈泡正常發(fā)光，則電阻R兩端電壓為10V，流過(guò)的電流I2=A=1A，根據(jù)歐姆定律可知R=10故A正確。B輸入電壓的角速度=50rad/s，則周期T=0.04s，則流過(guò)R的交流電的周期為0.04s，故B錯(cuò)誤。C斷開S后，副線圈電阻增大，根據(jù)歐姆定律可知，電流減小，故輸出功率減小，則輸入功率減小，故C正確。D斷開S后，燈泡L1兩端電壓增大，不能正常發(fā)光，故D錯(cuò)誤。故選AC。第II卷（非選擇題 共52分）二、填空題（滿分16分）13閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為240r/min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)方向平行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)2V，則從中性面開始計(jì)時(shí)，所產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e= V，電動(dòng)勢(shì)的峰值

17、為 V，從中性面起經(jīng)s，交流電動(dòng)勢(shì)的大小為 V【答案】2sin（8t）；2；1【解析】試題分析：從中性面開始其表達(dá)式為正弦值，根據(jù)e=Emsint可求得瞬時(shí)值；根據(jù)Em=NBS求解最大值；根據(jù)表達(dá)式代入時(shí)間可求瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小解：由題可知，電動(dòng)勢(shì)的最大值為：Em=2 V，又=2n=2rad/s=8 rad/s從中性面開始計(jì)時(shí)，所以瞬時(shí)值表達(dá)式為：e=Emsint=2sin 8t （V）當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電動(dòng)勢(shì)的峰值為：Em=2 V當(dāng)t=s時(shí)，有：e=2sin8V=1 V故答案為2sin（8t）；2；114 用電壓U和kU通過(guò)相同距離相同材料的輸電線向用戶輸送同樣的電能，若要

18、求輸電線損失的功率相同，則前后兩種情況輸電線的橫截面積之比為_，若采用同樣粗細(xì)的輸電導(dǎo)線輸電，則前后兩種情況下輸電導(dǎo)線上損失的功率之比為_【答案】k2 1，k2 1【解析】試題分析：根據(jù)知，輸電線上損耗的功率，因?yàn)檩斔碗妷褐葹椋瑩p耗功率和輸送功率相等，則電阻之比為，根據(jù)電阻定律得，則橫截面積之比為若采用同樣粗細(xì)的輸電導(dǎo)線輸電，則輸電線的電阻相同，輸送電壓之比為，根據(jù)知，輸送電流之比為k：1，根據(jù)知，損失的功率之比為三、解答題（滿分36分，其中15題10分，16題12分，17題14分，每小題需寫出必要的解題步驟，只有答案不得分）15如圖甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的左端接一只小燈

19、泡，線圈所在空間內(nèi)存在與線圈平面垂直且均勻分布的磁場(chǎng).已知線圈的匝數(shù)n100匝、總電阻r1.0 、所圍成矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為enBmScos t，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場(chǎng)變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化.求：(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)小燈泡的電荷量.【答案】(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0103C【解析】(1)由題圖乙知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T102 s，所以：EmnBmS8.0 V.(2)電流的最大值：，有效值：A，小燈泡消耗的電功率：PI2R2.88 W.(3)在0時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值：平均電流：通過(guò)燈泡的電荷量：Q4.0103 C.16.一小型發(fā)電站通過(guò)升壓、降壓變壓器把電能輸給用戶，已知發(fā)電機(jī)的輸出功率為500 kW，路端電壓為500 V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為15，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5 ，降壓變壓器的輸出電壓為220 V，不計(jì)變壓器能量損耗，求：(1)升壓變壓器的副線圈兩端電