選修2物理第3章-交變電流單元測試卷

選修2物理第3章交變電流單元測試卷

學(xué)校：班級：姓名：考號：

一、選擇題（本題共計8小題，每題3分，共計24分，）

1.交流電表有一定的量度范圍，它的絕緣能力也有限，不能直接連到電壓過高或電流

過大的電路，用變壓器把高電壓變成低電壓（把大電流變成小電流），再接到交流電表

上，這個問題就解決了，這樣的變壓器叫做電壓（電流）互感器，為了安全，互感器

的鐵殼和副線圈應(yīng)該接地，下列關(guān)于圖甲、圖乙兩個互感器的說法正確的是（）

A.甲圖所示為電流互感器，可以把大電流變成小電流

B.乙圖所示為電壓互感器，可以把高電壓變成低電壓

C.中圖所示為電壓互感器，可以把高電壓變成低電壓

D.乙圖所示為電流互感器，可以把高電壓變成低電壓

2.一交流發(fā)電機，某次產(chǎn)生的正弦交變電壓的最大值為￡若其他條件不變，僅改變

發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速，使得產(chǎn)生的交變電流的周期變?yōu)樵瓉淼狞c則改變轉(zhuǎn)速后發(fā)電機產(chǎn)

生的交變電壓的有效值變?yōu)椋ǎ?/p>

A.-B.EC.V2ED.2E

2

3.如圖4、B、C為三相交流發(fā)電機的3組線圈，a、b、c為三盞電阻不同的燈泡，已知

發(fā)電機的相電壓為220V,則下列說法中正確的是（）

A.燈泡兩端的電壓為220gVB.燈泡兩端的電壓為220V

C.圖中負載采用三角形連接D.圖中中性線可去掉

4.某一發(fā)電機組的發(fā)電電壓為10kU,為了便于遠距離輸送，要把它變?yōu)?20/cV,需采

用的變壓器應(yīng)該是（）

A.升壓變壓器，原線圈匝數(shù)比副線圈少

B.升壓變壓器，原線圈匝數(shù)比副線圈多

C.降壓變壓器，原線圈匝數(shù)比副線圈多

D.降壓變壓器，原線圈匝數(shù)比副線圈少

5.如圖所示為風(fēng)速測量裝置，風(fēng)葉轉(zhuǎn)動帶動永磁鐵同步轉(zhuǎn)動，交流電表的示數(shù)值反映

風(fēng)速的大小，則（）

風(fēng)~

A.風(fēng)速越大，電表的示數(shù)越大

B.電表的測量值是電流的平均值

C.電表的測量值是電壓的最大值

D.風(fēng)葉轉(zhuǎn)動一周，線圈中電流方向改變一次

6.對于如圖所示的電流i隨時間t做周期性變化的圖像，下列說法中正確的是（）

A.電流大小變化，方向不變，是直流電

B.電流大小、方向都變化，是交流電

C.電流的周期是0.02s,最大值是0.24

D.電流做周期性變化，是交流電

7.如圖甲所示，理想變壓器的原線圈匝數(shù)%=100,副線圈匝數(shù)改=50,電阻R=

100,V是理想電壓表，4是理想電流表，現(xiàn)在原線圈兩端加上如圖乙所示的交變電壓,

則下列說法正確（）

用甲1H4

A.流經(jīng)電阻R的電流的頻率為100Hz

B.電壓表，的示數(shù)為10魚V

試卷第2頁,總15頁

C.電流表4的示數(shù)為2A

D.變壓器原線圈的輸入功率為10W

8.如圖，。。'上方有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.一單匝半圓線圈以角

速度3繞00'軸勻速轉(zhuǎn)動，半圓面積為S.半圓線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值是

（）

XXXXXXXX

"S3B^BScoC.BS3D-BSO）

二、多選題（本題共計4小題，每題4分，共計16分，）

9.傳統(tǒng)的自行車發(fā)電機內(nèi)部電路如圖中所示，驅(qū)動軸一端與自行車車輪相連，另一端

連接條形永久磁鐵，車輪轉(zhuǎn)動過程中，驅(qū)動軸帶動磁鐵在鐵芯之間勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機

線圈兩端產(chǎn)生的交變電壓波形如圖乙所示.已知波形圖中正、負尖峰電壓分別Um和

-Um.兩個相鄰正、負尖峰電壓所對應(yīng)的時間差為戊，發(fā)電機線圈匝數(shù)為n,以下判

斷正確的是（）

A.驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的角速度3=

At

B.線圈電壓的有效值U=等

C.穿過線圈磁通量變化率的最大=①

D.相鄰兩個向上尖峰時間內(nèi)，線圈電壓的平均值U=等

10.在勻強磁場中，100匝的矩形金屬線圈繞垂直于磁場的軸分別以不同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)

動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖中曲線a、b所示，則（）

A.t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零

B.曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3:2

C.交流電b電動勢的最大值為gu

D.線圈在轉(zhuǎn)動過程中，磁通量最大為

11.電壓互感器是一種測量電路中電壓的變壓器，如圖所示，電壓互感器的原線圈匝

數(shù)較多，并聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較少，兩端接在電壓表上，則()

A.電壓互感器是一種降壓變壓器

B.電壓互感器能測量穩(wěn)恒直流電路的電壓

C.電壓互感器原、副線圈電流的頻率相同

D.電壓互感器副線圈的電流小于原線圈的電流

12.某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是

A.交變電流的表達式為假'=加?曲窗物畸(J/)

B.交變電流的表達式為^=獺颯遍顫哂(V)

C.若其他條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话?，則交變電動勢的表達式為

￡,=魏城版輸陶『簪力

V,H

D.若其他條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒t交變電動勢的最大值變?yōu)?0U

三、填空題(本題共計1小題，共計6分，)

試卷第4頁，總15頁

13.（6分）如圖是一個按正弦規(guī)律變化的交變電流的圖像.根據(jù)圖像可知該交變電流

的電流有效值是A,頻率是

四、解答題（本題共計5小題，共計54分，）

14.（10分）如圖所示，線圈abed的面積s=0.02m2,共100匝,線圈總電阻r=40,外

接一電阻R,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B線圈以lOOirrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動。

電流表和電壓表均為理想交流電表。求：（結(jié)果可用根號表示）

O'

（1）若開關(guān)S斷開，電壓表的示數(shù);

（2）若R=6。，閉合開關(guān)S后，電流表、電壓表的示數(shù);

（3）若將開關(guān)S閉合后，要使R消耗功率最大，貝UR的阻值及最大功率。

15.（10分）如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率為10/cWZ,輸電電壓為400V,向

距離較遠的用戶供電，為了減少電能損失，使用2kU高壓輸電，最后用戶得到220V、

9.5k勿的電，求：

R

升壓變壓器降壓變壓器

（1）水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比9;

九2

（2）輸電線路導(dǎo)線電阻H；

⑶用戶降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)嚕

16.（10分）如圖所示，匝數(shù)為N匝的矩形閉合導(dǎo)線框abed全部處于磁感應(yīng)強度為B的水

平勻強磁場中，線框面積為S,電阻為r,電壓表為理想電壓表，燈泡電阻為R,線框

繞中心軸線。。'以角速度3勻速轉(zhuǎn)動，閉合S,從圖示位置開始計時：

（1）寫出感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式;

（2）線框中感應(yīng)電流的有效值;

（3）線框從圖示位置開始轉(zhuǎn)過］的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q為多少？

17.（12分）如圖所示，U形金屬導(dǎo)軌放置在水平桌面上，質(zhì)量M=lkg,導(dǎo)軌間距d=2m,

導(dǎo)軌間存在豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=17,導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌平放質(zhì)量為

m=0.5kg的導(dǎo)體棒，跨過光滑滑輪的輕繩一端懸掛質(zhì)量也為m的物塊，水平面上的輕

繩始終與導(dǎo)體棒垂直，與導(dǎo)軌平行，重力加速度取g=10m/s2,導(dǎo)體棒電阻R=20,其

余電阻不計，導(dǎo)體與導(dǎo)體棒接觸良好且摩擦不計，導(dǎo)軌與水平面間的動摩擦因數(shù)為

11=0.1,運動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且未滑出導(dǎo)軌，也未與滑輪相撞，物塊未落

地，假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.貝IJ：

口a

（1）若將導(dǎo)軌固定，由靜止釋放導(dǎo)體棒，求導(dǎo)體棒運動的最大速度;

（2）若將導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒同時由靜止釋放，導(dǎo)體棒運動段時間后，導(dǎo)軌也開始運動，此

后某一時刻導(dǎo)體棒的加速度為a1=2.5M/S2,求此時導(dǎo)軌的加速度a?；

（3）若將導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒同時由靜止釋放，導(dǎo)體棒運動段時間后，導(dǎo)軌也開始運動，并

以導(dǎo)軌剛要開始運動時為計時起點，則經(jīng)過時間t=0.5s,物塊下降h=0.725m,此時

導(dǎo)軌的速度匕=0.5m/s,導(dǎo)體棒的速度w=2m/s,求這段時間內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳

熱Q（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）.

試卷第6頁，總15頁

18.（12分）如圖所示，線圈abed的面積S=0.05m2,共N=100匝；線圈電阻為r=10,

外接電阻R=9。，勻強磁場的磁感強度為B=0.27,線圈以a=20rad/s勻速轉(zhuǎn)動，

電路中電流表和電壓表為理想電表，現(xiàn)從線圈處于中性面開始計時，求：

（1）電路中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少；

（2）線圈由圖示位置轉(zhuǎn)動90。的過程中，通過電阻R上的電量;

（3）外力驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動一圈所做的功.

參考答案與試題解析

選修2物理第3章交變電流單元測試卷

一、選擇題（本題共計8小題，每題3分，共計24分）

1.

【答案】

C

【考點】

變壓器的構(gòu)造和原理

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：甲圖互感器并聯(lián)在電路中，甲圖互感器為電壓互感器，互感器把高電壓變成低電

壓再接到交流電表上，為降壓變壓器，乙圖互感器串聯(lián)在電路中，乙圖互感器為電流

互感器把大電流變成小電流后用交流電表測量.

故選C.

2.

【答案】

C

【考點】

交變電流的有效值

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：根據(jù)E=nBS3,由交變電壓的周期變?yōu)樵瓉淼?可知，發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵?/p>

來的2倍，改變轉(zhuǎn)速后發(fā)電機產(chǎn)生的交變電壓的最大值變?yōu)?E,改變轉(zhuǎn)速后發(fā)電機產(chǎn)

生的交變電壓的有效值變?yōu)?E,選項C正確.

故選C.

3.

【答案】

B

【考點】

三相交變電流

三相電流的線電壓、相電壓

【解析】

三相交流發(fā)電機可以發(fā)出三相交變電流，相當于三個單相交流發(fā)電機，能單獨向外傳

送三組單相交變電流.三相交流發(fā)電機可以運用三相三線制向外輸電，也可以運用三

相四線制向外輸電.

【解答】

解：AB.三相交流發(fā)電機可以發(fā)出三相交變電流，當作三個獨立的單相交流發(fā)電機，

由于已知發(fā)電機的相電壓為220V,它們可以分別單獨向外傳送三組單相交變電流，而

三盞電阻不同的燈泡接入的電壓都是單相電壓，所以燈泡兩端的電壓都是220V,故4

錯誤，B正確.

C.圖中發(fā)動機和負載的接法都是星形接法，故C錯誤；

D.三相交流發(fā)電機可以運用三相四線制向外輸電，即運用三根火線、一根中性線向

試卷第8頁，總15頁

外輸電，也可以運用三相三線制向外輸電，即運用三根火線向外輸電，三相負載完全

相同時，三相交流發(fā)電機用三根線（都是火線）向外輸電，因為此時中性線的電流為0；

三相負載不完全相同時，中性線的電流不為0,所以圖中的中性線如果去掉，則去掉后

燈泡的亮度會發(fā)生變化，故D錯誤.

故選：B.

4.

【答案】

A

【考點】

遠距離輸電

【解析】

變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，要升壓，需要原線圈的匝數(shù)少，副線圈的匝數(shù)多

【解答】

解：變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，要將電壓變?yōu)?20版，則所用的變壓器為升壓變壓

器，原線圈匝數(shù)少.

故選：A.

5.

【答案】

A

【考點】

交流發(fā)電機及其產(chǎn)生正弦式電流的原理

【解析】

由圖可知交流電的產(chǎn)生原理；明確最大值Em=NBS3；電表所測量為有效值；一個周

期內(nèi)交流電的方向改變兩次.

【解答】

4、風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動帶動磁鐵轉(zhuǎn)動，風(fēng)速越大；轉(zhuǎn)速越大，則產(chǎn)生的電動勢越大；故電表的

示數(shù)越大；故A正確；

BC、電表的測量值是電動勢的有效值；不是平均值也不是最大值；故BC錯誤；

。、風(fēng)葉轉(zhuǎn)動一周時，線圈中電流方向改變兩次；故。錯誤；

6.

【答案】

A

【考點】

交流電的產(chǎn)生

交變電流的周期和頻率

【解析】

交流電是指大小和方向隨時間做周期性的變化.而直流是方向不變，大小可變也可不

變，當不變的電流為恒定直流.

【解答】

解：ABD.由圖像可知，電流的方向不變，而大小作周期性變化，所以不是交流，而

是直流，但不是恒定直流，故4正確，BD錯誤；

C.電流的周期是0.01s,最大值是0.24,故C錯誤.

故選人

7.

【答案】

D

【考點】

變壓器的構(gòu)造和原理

交變電流的圖象和三角函數(shù)表達式

【解析】

由圖乙可知交流電壓最大值Um=220立V,周期7=0.02s,可由周期求出角速度的值,

則可得交流電壓葭的表達式U=220或sinl00aV、由變壓器原理可得變壓器原、副線

圈中的電流之比，Rt處溫度升高時，阻值減小，根據(jù)負載電阻的變化，可知電流.

【解答】

解：由題圖乙可知，交變電壓的周期為7=0.02s,變壓器不改變交變電壓的周期和頻

率，所以流經(jīng)電阻R的電流的頻率為f=50Hz,選項4錯誤；

原線圈兩端的輸入電壓的有效值為Ui=20V,根據(jù)變壓器的變壓公式，副線圈兩端的

輸出電壓的有效值為4=10U,電壓表U的示數(shù)10V,選項B錯誤；

副線圈的輸出功率P^=10W,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率可知P入=

P出=10W,電流表示數(shù)/=0.54選項C錯誤，D正確.

故選：D.

8.

【答案】

B

【考點】

交變電流的有效值

【解析】

本題考查的是交變電流的最大值與有效值.

【解答】

解：線圈轉(zhuǎn)動一周，1周期在磁場中，:周期在磁場外.線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時的最大值

為BS3,有效值為鬻，根據(jù)有效值定義，一個周期內(nèi)有"7=￥一，解得E=

V2RR2

故B正確.

故選B.

二、多選題（本題共計4小題，每題4分，共計16分）

9.

【答案】

A,C

【考點】

交流發(fā)電機及其產(chǎn)生正弦式電流的原理

交流電的產(chǎn)生

【解析】

本題考查交變電流.

【解答】

解：A.根據(jù)題述兩個相鄰正負尖峰電壓所對應(yīng)的時間差為戊，可得交變電流周期7=

2At,驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的角速度3=三=三，選項4正確；

24tAt

B.由于產(chǎn)生的交變電流不是按照正弦規(guī)律變化的，線圈電壓的有效值不是U有效=

試卷第10頁，總15頁

坐,選項B錯誤；

C.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢與磁通量變化率成正比，U=nk,穿過線

圈磁通量變化率的最大值km=%,選項C正確；

D.相鄰兩個向上尖峰時間內(nèi)，線圈電壓的平均值U=n黑，因為線圈轉(zhuǎn)過一個完整的

周期，磁通量變化量4。=0,所以電壓平均值等于零，選項0錯誤.

故選4c.

10.

【答案】

B,C

【考點】

交流發(fā)電機及其產(chǎn)生正弦式電流的原理

【解析】

本題考查正弦交流電的產(chǎn)生及描述，考查分析綜合能力，考查科學(xué)態(tài)度與責(zé)任要素.

【解答】

解：A.從題圖中看出，￡=0時刻以b曲線上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均為0,因此線圈平面

與中性面重合，線圈中磁通量最大，故4錯誤.

B.圖中可以看出a、b曲線的周期兀:〃=2:3,故轉(zhuǎn)速之比為七:加=3:2,故B正確.

C.產(chǎn)生交流電的電動勢最大值Em=NBSO),故/a：Emb=3:2,則Emb==

yiz,故C正確.

D.由Ema=NBS(0a,3a=*=5nrad/s,得%=BS=-^Wb,故。錯誤.

故選BC.

11.

【答案】

A,C

【考點】

變壓器的構(gòu)造和原理

【解析】

【解答】

解：電壓互感器原線圈匝數(shù)較多，是一種降壓變壓器，選項4正確；

電壓互感器的工作原理是電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，不能測量穩(wěn)恒直流電壓，選項B錯誤;

電壓互感器不能改變電流的頻率，其原、副線圈電流的頻率相同，選項C正確；

因為電壓互感器原線圈匝數(shù)較多，電流與匝數(shù)成反比，所以副線圈的電流大于原線圈

的電流，選項。錯誤.

故選AC.

12.

【答案】

B,D

【考點】

交變電流的瞬時值

交變電流的圖象和三角函數(shù)表達式

【解析】

此題暫無解析

【解答】

48、由圖象可知，交變電流動勢的最大值En=100V,周期r=0.04s,所以瞬時值表

達式為e=100sin507r,故4錯誤，

B正確；

CD、根據(jù)感應(yīng)電動勢最大值的表達式En=NBS4得知，E.與9成正比，則線圈的轉(zhuǎn)速

變?yōu)樵瓉淼囊话?，感?yīng)電動勢最大值

變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑸殓?50V,則交變電流動勢的表達式為e=50sin257rt（V）,故C錯

誤,。正確；

故選BD.

三、填空題（本題共計1小題，共計6分）

13.

【答案】

5V2,5

【考點】

交變電流的周期和頻率

【解析】

由交流電的圖像的縱坐標的最大值讀出電流的最大值，讀出周期，求出頻率.

【解答】

解：根據(jù)圖像可知該交流電的電流最大值是/7n=104有效值為強=5或，周期T=

0.2s,則頻率為f=*=5Hz

故答案為：5V2,5.

四、解答題（本題共計5小題，共計54分）

14.

【答案】

若開關(guān)S斷開，電壓表的示數(shù)為100位入

若R=60,閉合開關(guān)S后，電流表、電壓表的示數(shù)為60夜V；

若將開關(guān)S閉合后，要使R消耗功率最大，則R的阻值及最大功率為1250小。

【考點】

交變電流的有效值

交變電流的峰值

【解析】

（1）根據(jù)求得產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值，及有效值，當開關(guān)S斷開時，

電壓表測量的為感應(yīng)電動勢的有效值；

（2）開關(guān)S閉合后，根據(jù)閉合電路的歐姆定律求得即可

（3）根據(jù)閉合電路的歐姆定律當外電路電阻等于內(nèi)阻時，電阻R消耗的功率最大

【解答】

交流發(fā)電機的最大電動勢Em=nBs3=200，

則該交流電有效值U=E=^=Em=100V2K

所以，電壓表讀數(shù)為100aV

開關(guān)閉合，電路中電流/=旨=磐=10VZ4

R+r6+4

試卷第12頁，總15頁

路端電壓U=IR=60^2V

R有最大消耗功率，則R=r=40

EE2

P=（-——y-R=—=1250W

'R+rJ4r

15.

【答案】

（1）水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1:5；

（2）輸電線路導(dǎo)線電阻R為200；

（3）用戶降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為95:11.

【考點】

遠距離輸電

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：（1）升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為良=空=黑;=；.

九2ZOOOK5

（2）輸電線上的電流為/2=2=霜力=54

輸電線的總電阻R=1=*產(chǎn)。=200.

（3）降壓變壓器圓線圈兩端電壓

U3=U2-I2R=2000V-5x20V=1900V,

故降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為區(qū)=照=舞=等

n41/422011

16.

【答案】

（1）感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式為e=NBSasinat；

（2）線框中感應(yīng)電流的有效值為N黑歿；

2（R+r）

（3）線框從圖示位置開始轉(zhuǎn)過與的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q為箸.

【考點】

交變電流的有效值

交變電流的峰值

交變電流的圖象和三角函數(shù)表達式

法拉第電磁感應(yīng)定律

【解析】

（1）線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)Em=NBS3求得最大值，根據(jù)轉(zhuǎn)動的

起始時刻借口求得瞬時表達式；

（2）根據(jù)閉合電路的歐姆定律求得電流的有效值；

（3）根據(jù)q=9絲求得通過的電荷量

【解答】

解：(1)由題意可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBS3,

感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式e=NBSa)s\na)t；

(2)感應(yīng)電動勢的有效值E=窄=N衛(wèi)四，

V22

回路中電流的有效值為/=白=N條；

R+r2(/?+r)

(3)當線圈從中性面轉(zhuǎn)過軻，由￡=可攀=等，

I=—，

R+r

q=IAt,

解得勺=禽

17.

【答案】

(1)將導(dǎo)軌固定，由靜止釋放導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒運動的最大速度為=