人教版高中物理選修32　第五章 《交變電流》單元檢測題（解析版）

/第五章?交變電流?單元檢測題一、單項選擇題(每題只有一個正確答案)1.一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如下圖,由圖可知()A．該交流電的電壓的有效值為100VB．該交流電的頻率為25HzC．該交流電壓瞬時值的表達式為u＝100sin(25t)VD．并聯(lián)在該電壓兩端的電壓表指針不停擺動2.一正弦交流電的電流隨時間變化的規(guī)律如下圖．由圖可知()A．該交流電的電流瞬時值的表達式為i＝2sin(100πt)AB．該交流電的頻率是50HzC．該交流電的電流有效值為2AD．假設該交流電流通過R＝10Ω的電阻,那么電阻消耗的功率是20W3.如圖甲所示,矩形線圈abcd在勻強磁場中逆時針勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示,設沿abcda方向為電流正方向,那么以下說法正確的選項是()A．乙圖中Oa時間段對應甲圖中①至②圖的過程B．乙圖中c時刻對應甲圖中的③圖C．假設乙圖中d等于0.02s,那么1s內(nèi)電流的方向改變50次D．假設乙圖中b等于0.02s,那么交流電的頻率為50Hz4.先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電,第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化(如圖甲所示)；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示．假設甲、乙圖中的U0、T所表示的電壓、周期值是相同的,那么以下說法正確的選項是()A．第一次,燈泡兩端的電壓有效值是B．第二次,燈泡兩端的電壓有效值是C．第一、第二次,燈泡的電功率之比是2∶9D．第一、第二次,燈泡的電功率之比是1∶55.兩矩形線圈分別在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢e隨時間t的變化關系分別如圖中甲、乙所示,那么以下說法正確的選項是()A．兩交變電流的頻率之比f甲∶f乙＝1∶2B．兩交變電流的電動勢有效值之比E甲∶E乙＝3∶1C．t＝1s時,兩線圈中的磁通量的變化率均為零D．t＝1s時,兩線圈均處在與中性面垂直的位置上6.以下關于交變電流的說法正確的選項是()A．假設交變電流的峰值為5A,那么它的最小值為－5AB．用交流電流表測交變電流時,指針來回擺動C．我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用的交變電流頻率為50Hz,故電流方向每秒改變100次D．正弦交變電流i＝20sin10πtA的峰值為20A,頻率為100Hz7.閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,線圈中產(chǎn)生的交變電流的瞬時值表達式為i＝Imsinωt.保持其他條件不變,使線圈的匝數(shù)及轉(zhuǎn)速都增加1倍,那么電流的變化規(guī)律為()A．i＝2Imsin2ωtB．i＝4Imsin2ωtC．i＝2ImsinωtD．i＝4Imsinωt8.如下圖,三個燈泡相同,而且足夠耐壓,電源內(nèi)阻忽略．單刀雙擲開關S接A時,三個燈亮度相同,那么S接B時()A．三個燈亮度相同B．甲燈最亮,丙燈不亮C．甲燈和乙燈亮度相同,丙燈不亮D．只有丙燈不亮,乙燈最亮9.如圖甲所示的電路中,S為單刀雙擲開關,電表為理想電表,Rt為熱敏電阻(阻值隨溫度的升高而減小),理想變壓器原線圈接圖乙所示的正弦交流電,那么()A．變壓器原線圈中交流電壓u的表達式u＝110·sin100πt(V)B．S接在a端,Rt溫度升高時,變壓器的輸入功率變小C．S接在a端,Rt溫度升高時,電壓表和電流表的示數(shù)均變大D．S由a切換到b,Rt消耗的功率變大10.如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1,L1、L2、L3為三只規(guī)格均為“9V,6W〞的相同燈泡,各電表均為理想交流電表,輸入端接入如圖乙所示的交變電壓,那么以下說法中正確的選項是()A．電流表的示數(shù)為6AB．電壓表的示數(shù)為27VC．副線圈兩端接入耐壓值為9V的電容器恰能正常工作D．變壓器副線圈中交變電流的頻率為100Hz11.矩形線框繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電,電動勢瞬時值表達式為e＝220sin100πt(V),以下說法正確的選項是()A．t＝0時刻穿過線框的磁通量為最大B．電動勢的有效值220VC．交流電的周期為0.01sD．假設轉(zhuǎn)速增大1倍,其它條件不變,那么電動勢瞬時值表達式為e＝440sin100πt(V)12.如下圖,兩個同學利用圖示裝置做實驗,第一位同學使導體桿ab在導軌上勻速運動,第二位同學使桿ab在導軌上做變速運動,但兩位同學對ab桿做的功一樣多,第一位同學的方法使小燈泡消耗的電能為W1,第二位同學的方法使小燈泡消耗的電能為W2,它們相比擬()A．W1＝W2B．W1＞W(wǎng)2C．W1＜W2D．不能比擬13.圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1,電阻R＝20Ω,L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡,S1為單刀雙擲開關．原線圈接正弦交變電源,輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合,此時L2正常發(fā)光．以下說法正確的選項是()A．輸入電壓u的表達式u＝20sin(50πt)VB．只斷開S1后,L1、L2均正常發(fā)光C．只斷開S2后,原線圈的輸入功率增大D．假設S1換接到2后,R消耗的電功率為0.8W14.一電阻接一直流電源,通過4A的電流時熱功率為P,假設換接一正弦交流電源,它的熱功率變?yōu)?那么該交流電電流的最大值為()A．4AB．6AC．2AD．4A15.如下圖,交流電源的電動勢為e＝220sin100πtV,電阻R＝2200Ω,那么電路中交流電流表和電壓表的示數(shù)分別為()A．0.1A,220VB．0.1A,220VC．0.1A,220VD．0.1A,220V二、多項選擇題(每題至少有兩個正確答案)16.(多項選擇)如下圖,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,b是原線圈的中心抽頭,電壓表和電流表均為理想交流電表,從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓u,其瞬時值表達式為u＝220sin(100πt)V,現(xiàn)把單刀雙擲開關與a連接,那么()A．電壓表的示數(shù)為22VB．流過滑動變阻器的電流的方向每秒改變100次C．在滑動變阻器的觸頭P向上移動的過程中,電壓表和電流表的示數(shù)均變大D．假設把單刀雙擲開關由a扳向b時,保持滑動變阻器的觸頭P不動,電壓表示數(shù)變大,電流表的示數(shù)變小17.(多項選擇)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,一正弦交流電經(jīng)變壓器對電阻R供電電路如圖甲所示．圖乙是R兩端電壓u隨時間t變化的圖象,R的阻值為10Ω.以下說法正確的選項是()A．交流電的頻率為0.02HzB．交流電流表A的讀數(shù)為2AC．電阻R上的熱功率為4000WD．交流電壓表V的讀數(shù)為200V18.(多項選擇)由交流電源的電動勢瞬時值表達式e＝10sin4πt(V)可知,此交變電流()A．頻率是4πHzB．將“10V,10W〞的燈泡接在該電源上,燈泡能正常發(fā)光C．當t＝0.5s時,電動勢有最大值D．當t＝0時,線圈平面與中性面重合19.(多項選擇)如下圖,矩形線框置于豎直向下的磁場中,通過導線與靈敏電流表相連,線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,圖中線框平面處于豎直面內(nèi)．下述說法正確的選項是()A．因為線框中產(chǎn)生的是交變電流,所以電流表示數(shù)始終為零B．線框通過圖中位置瞬間,穿過線框的磁通量最大C．線框通過圖中位置瞬間,通過電流表的電流瞬時值最大D．假設使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍,那么通過電流表電流的有效值也增大一倍20.(多項選擇)如下圖,理想變壓器原線圈接有交流電源,當副線圈上的滑片P處于圖示位置時,燈泡L能發(fā)光.要使燈泡變亮,可以采取的方法有()A．向下滑動PB．減小電容器C的電容C．增大交流電源的頻率D．增大交流電源的電壓三、填空題21.一交流電壓的瞬時值表達式為u＝15sin100πtV,將該交流電加在一電阻上時,產(chǎn)生的電功率為25W,那么這個電阻的阻值為________Ω.22.如下圖,使單匝閉合矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,在線圈中就會產(chǎn)生交流電．磁場的磁感應強度為B,線圈abcd面積為S,線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω.當線圈轉(zhuǎn)到如圖位置時,線圈中的感應電動勢為________；當線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°時,線圈中的感應電動勢為__________．23.(多項選擇)如下圖,某變電站用10kV的高壓向10km外的小區(qū)供電,輸送的電功率為200kW.現(xiàn)要求在輸電線路上損耗的功率不超過輸送電功率的2%,以下不同規(guī)格的輸電線中,符合要求的是24.如下圖,理想變壓器原線圈與一10V的交流電源相連,副線圈并聯(lián)兩個小燈泡a和b,小燈泡a的額定功率為0.3W,正常發(fā)光時電阻為30Ω,兩燈泡均正常發(fā)光,流過原線圈的電流為0.09A,可計算出原、副線圈的匝數(shù)比為________,流過燈泡b的電流為________A.25.如以下圖所示,理想變壓器有兩個副線圈,匝數(shù)分別為n1和n2,所接負載4R1＝R2.當只閉合S1時,電流表示數(shù)為1A,當S1和S2都閉合時,電流表示數(shù)為2A,那么n1：n2為________．四、計算題26.如下圖,一邊長為l的正方形線圈abcd繞對稱軸OO′在勻強磁場中轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n＝120r/min,假設邊長l＝20cm,匝數(shù)N＝20,磁感應強度B＝0.2T,求：(1)轉(zhuǎn)動中的最大電動勢及到達最大電動勢時線圈所處的位置；(2)從中性面開始計時的電動勢瞬時值表達式；(3)從圖所示位置轉(zhuǎn)過90°過程中的平均電動勢．27.電熱毯、電飯鍋等是人們常用的電熱式家用電器,它們一般具有加熱和保溫功能,其工作原理大致相同．圖①為某種電熱式電器的簡化電路圖,主要元件有電阻絲R1、R2和自動開關S.(1)當自動開關S閉合和斷開時,用電器分別處于什么狀態(tài)？(2)用電器由照明電路供電(U＝220V),設加熱時用電器的電功率為400W,保溫時用電器的電功率為40W,那么R1和R2分別為多大？(3)假設將圖①中的自動開關S換成理想的晶體二極管D,如圖②所示,其他條件不變,求該用電器工作1小時消耗的電能．答案解析1.【答案】B【解析】根據(jù)題圖可知該交變電流電壓的最大值為100V,周期為4×10－2s,所以頻率為25Hz,A錯,B對；而ω＝2πf＝50πrad/s,所以u＝100sin(50πt)V,C錯；交流電壓表的示數(shù)為交流電的有效值而不是瞬時值,不隨時間變化,D錯．2.【答案】D【解析】由圖象可知,交流電的最大值為2A,電流的周期為0.04s,交流電的角速度ω＝＝rad/s＝50πrad/s,所以交流電的電流瞬時值的表達式為i＝2sin(50πt)(A),所以A錯誤；交流電的頻率為f＝＝Hz＝25Hz,所以B錯誤；交流電的電流有效值為A＝A,所以C錯誤；交流電的電流有效值為A,所以電阻消耗的功率P＝I2R＝()2×10W＝20W,所以D正確．3.【答案】A【解析】甲圖中由①到②,感應電流為正方向,且感應電流由0增到最大值,與乙圖中Oa對應,A正確；乙圖中c時刻感應電流為最大值,但甲圖中③圖中感應電流為零,B錯誤；假設電流變化周期T＝0.02s,那么f＝＝50Hz,每周期電流方向改變兩次,那么1s內(nèi)電流方向改變100次,C、D錯誤．4.【答案】D【解析】第一次,燈泡兩端電壓的有效值為U1＝,功率P1＝＝.第二次,設燈泡兩端電壓的有效值為U2,那么·＋·＝T,解得U2＝U0,功率P2＝＝,那么P1∶P2＝1∶5,故A、B、C錯誤,D正確．5.【答案】C【解析】由圖象知甲的周期為1s,乙的周期為2s,所以＝＝,故A錯誤；甲的有效值為E甲＝V＝V,乙的有效值為E乙＝V＝3V,所以E甲∶E乙＝1∶3,故B錯誤；t＝1s時,甲、乙瞬時電壓為零,磁通量的變化率為零,此時線圈處于中性面位置,故C正確,D錯誤．6.【答案】C【解析】電流的負值表示電流方向與原來方向相反,不表示大小,A項錯誤；交流電流表測交變電流時,指針不會來回擺動,B項錯誤；我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用的交變電流,周期為0.02s,交流電方向一個周期改變兩次,所以每秒改變100次,C項正確；由ω＝2πf得正弦交變電流i＝20sin10πtA的頻率為5Hz,D項錯．7.【答案】A【解析】根據(jù)Em＝NBSω,ω＝2πn可得當線圈的匝數(shù)及轉(zhuǎn)速都增加1倍時,該交流電的最大值變?yōu)?Em,線圈的電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,所以電流的最大值變?yōu)镮m′＝＝2Im,故電流變化表達式為i＝2Imsin2ωt,應選A.8.【答案】D【解析】開關S接A時,甲、乙、丙三個支路均有交流電通過,開關S接B時,電路處于直流工作狀態(tài),電容C“隔直、通交〞；電感L“阻交、通直〞；R對交流、直流有相同的阻抗．可判斷此時電路中I丙＝0,I甲不變,I乙增大；又因為燈泡亮度與功率(P＝I2R)成正比,所以只有丙燈不亮,乙燈最亮．9.【答案】A【解析】由交變電流圖象,可知電壓最大值為110V,周期為0.02s,所以ω＝100πrad/s,A項正確；副線圈輸出電壓由變壓器匝數(shù)比和輸入電壓決定,故溫度升高時,Rt電阻阻值減小,兩端電壓不變,C項錯；由P＝可知,變壓器輸出功率增大,故其輸入功率也隨之增大,B項錯；S由a切換到b,副線圈匝數(shù)減小,故輸出電壓減小,Rt電阻不變,由P＝知,消耗功率減小,D項錯．10.【答案】B【解析】由輸入端交變電壓u的圖象,可求出有效值27V,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得副線圈兩端的電壓為：U2＝×27V＝9V,四只燈泡均能正常發(fā)光．由P＝UI得每只燈泡通過的電流為：I1＝＝A,電流表的讀數(shù)為：I＝3I1＝2A,故A錯誤．電壓表的示數(shù)為有效值27V,故B正確；副線圈兩端電壓的最大值為9V,故C錯誤．由變壓器輸入端交變電壓u的圖象可知周期為：T＝0.02s變壓器副線圈兩端交變電流的頻率為：f2＝f1＝Hz＝50Hz,故D錯誤．11.【答案】A【解析】線框中電動勢為正弦規(guī)律變化,t＝0時刻線框中感應電動勢為零,故此時線框處于中性面上,磁通量最大,A對；電動勢的有效值為U＝＝220V,B錯；交流電的周期為：T＝＝0.02s,C錯；假設轉(zhuǎn)速增大1倍,那么最大值增大1倍,角速度也增加1倍；故表達式為：e＝440sin200πt,D錯．12.【答案】B【解析】當ab勻速運動時,產(chǎn)生的感應電動勢是穩(wěn)定的,感應電流也是恒定的,因此在線圈上不會產(chǎn)生感抗,所以通過小燈泡的電流大,消耗的電能多；當ab變速運動時,產(chǎn)生的感應電動勢是變化的,感應電流也是變化的,在線圈上產(chǎn)生感抗,使通過小燈泡的電流減小,因此消耗的電能少．故B正確．13.【答案】D【解析】由輸入電壓u隨時間t的變化關系圖象可知,交變電流周期為0.02s,輸入電壓u的表達式u＝20sin(100πt)V,選項A錯誤；只斷開S1后,L1、L2均不能發(fā)光,選項B錯誤；只斷開S2后,燈泡L1、L2串聯(lián)后接入電路,變壓器輸出電流減小,原線圈的輸入功率減小,選項C錯誤；假設S1換接到2后,變壓器輸出電壓U＝4V,R中電流為I＝0.2A,R消耗的電功率為P＝UI＝0.8W,選項D正確．14.【答案】A【解析】由P＝I2R得R＝＝,接交流電時,＝I′2,2I′2＝16.I′＝2A,所以Im＝I′＝4A．應選A.15.【答案】D【解析】交流電流表、電壓表的讀數(shù)都為有效值,所以U＝V＝220V,I＝＝A＝0.1A,所以選D.16.【答案】AB【解析】理想變壓器不改變功率和頻率；由交變電壓的表達式可知,該交變電壓的頻率為50Hz,而產(chǎn)生交變電壓的線圈每轉(zhuǎn)一圈,其電流變向兩次,故B正確；電壓表的讀數(shù)是有效值,根據(jù)理想變壓器的變壓比等于匝數(shù)比可知,該電壓表的讀數(shù)為22V,A正確；滑動變阻器的觸頭P向上移動,其接入電路的阻值減小,而變壓器兩端的電壓不變,那么電壓表的讀數(shù)不變,副線圈中的電流變大,那么電流表的讀數(shù)變大,C錯誤；單刀雙擲開關由a扳向b,變壓器的原線圈的有效匝數(shù)減小,由＝可知,U′變大,變壓器的輸出功率和輸入功率變大,故電壓表和電流表的讀數(shù)都變大,D錯誤．17.【答案】BC【解析】由題圖知交流電的周期為0.02s,所以頻率為50Hz,故A錯誤；副線圈電壓有效值為200V即為電壓表的讀數(shù),電流為＝20A,交流電流表A的讀數(shù)為2A．故B正確,D錯誤；輸出功率等于P＝＝＝4000W,C正確．18.【答案】BD【解析】由表達式可知角速度ω＝4πrad/s,頻率f＝＝2Hz,選項A錯誤；電動勢的有效值E＝V＝10V,等于燈泡的額定電壓,選項B正確；當t＝0.5s時,電動勢為零,選項C錯誤；當t＝0時,電動勢為零,線圈平面與中性面重合,選項D正確．19.【答案】CD【解析】線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時,在中性面即線框與磁感線垂直時,磁通量最大,感應電動勢最小,而在題中圖示位置線框與磁感線平行時,磁通量最小,感應電動勢最大,A、B項錯,C項對；電流的有效值I＝,角速度增大一倍后,電流也增大一倍,D正確．20.【答案】CD【解析】向下滑動P,副線圈匝數(shù)減少,電壓減小,燈泡變暗,A錯誤；減小電容器電容,增大了容抗,通過燈泡的電流減小,燈泡變暗,B錯誤；增大交流電源的頻率減小了容抗,通過電容器的電流更大,燈泡變亮,C正確；增大交流電源的電壓,副線圈兩端電壓也增大,燈泡變亮,D正確．21.【答案】4.5【解析】根據(jù)P＝,U＝得：R＝4.5Ω.22.【答案】0BSω【解析】當線圈轉(zhuǎn)到如圖位置時