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2013版【名师一号】高中物理（新课标人教版）选修3-2 第五章 交变电流 检测题（含详解）

上传时间: 2014-08-23

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 第五章检测

时间：60分钟　满分：100分
第Ⅰ卷(选择题，共60分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分，每小题的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求．把正确的选项前的符号填在括号内)
1．下列提到的交流电，哪个指的不是交流电的有效值(　　)
A．交流电压表的读数
B．保险丝的熔断电流
C．电容器的击穿电压
D．电动机铭牌上的额定电压
解析　交流电压表测量的为交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选项C正确．
答案　C
2．一矩形线圈在匀强磁场里转动产生的交变电压e＝220 sin100πtV，以下说法错误的是(　　)
A．频率是50 Hz
B. t＝0时，线圈平面与中性面垂直
C. t＝ s时，e有最大值
D．交变电压有效值为220 V
解析　由e＝220sin100πtV可知，ω＝100π，则f＝50 Hz，A选项说法正确；当t＝0时，感应电动势的瞬时值为零，故t＝0时线圈在中性面，B选项说法错误；当t＝ s时，e＝220V为最大值，C选项说法正确；该交变电压的有效值为220 V，D选项说法正确．
答案　B
3．如图所示为汽油机中点火装置示意图，它使用的是12 V直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10000 V的高压，开关是自动控制的，如果我们在副线圈两端要得到一个高压，应该使(　　)

A．开关总处于接通状态
B．开关由接通时断开
C．开关由断开时接通
D．开关总处于断开状态
解析　变压器也同样能改变变化直流电的电压，因为变化的电流通过原线圈，才能在副线圈产生感应电动势．
答案　BC
4．一个电热器接在10 V直流电源上消耗的电功率是P，当把它接到一正弦交变电压上时消耗的电功率为P/4，则该交流电压的最大值为(　　)
A．5 V　　　　　　　　 B．7.1 V
C．10 V   D．12 V
解析　根据P＝，＝，则U′＝＝5 V，交流电的最大电压U′m＝U′＝7.1 V．故B选项正确．
答案　B
5.

将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是(　　)
A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz
B．通过电阻的电流为A
C．电阻消耗的电功率为2.5 W
D．用交流电压表测得电阻两端电压为5 V
解析　由题意可知此交流电为正弦交流，其有效电动势E＝＝ V，电阻消耗的功率P＝＝2.5 W，C选项正确；通过R的电流I＝＝ A，故B选项错误；此刻交流电的频率f＝25 Hz，故A选项错误；电压表所测电压为有效电压，应为 V，故D选项错误．
答案　C
6．如图所示，两个相同的灯泡，分别接在理想变压器的原副线圈上，(灯泡电阻不随温度变化) 已知原、副线圈的匝数比n1:n2＝2:1，电源电压为U，则(　　)

A．通过A、B灯的电流之比IA:IB＝2:1
B．灯泡A、B两端的电压之比UA:UB＝1:2
C．灯泡A、B两端的电压分别是UA＝U，UB＝U
D．灯泡A、B消耗的功率之比PA:PB＝1:1
解析　＝＝，故A选项错误；两个完全相同的灯泡，电阻相同，则UA:UB＝IAR:IBR＝1:2，故B选项正确；由＝＝2，U＝U1＋UA，U2＝UB＝，得U＝＋2UB＝UB，故UB＝U，UA＝U，故C选项正确；两灯泡中电流不等，故D选项错误．
答案　BC
7．一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示．一铁块插进线圈之后，该灯将(　　)

A．变亮
B. 变暗
C. 对灯没影响
D．无法判断
解析　加入铁芯，改变了线圈的自感系数，自感系数增大，感抗增大，所以灯泡变暗．
答案　B
8．在变电站里，经常要监测电网上的强电流，用到的器材有电流互感器．如图所示的四种有关电流互感器的连接方法中，能正确反映其工作原理的是(　　)

解析　电流互感器是测量大的交变电流的器材，其工作原理是变压器，而且是升压变压器，原线圈串联在交流线路中，故A选项正确．
答案　A
9.

在图中L为电感线圈，C为电容，A、B为两只相同的灯泡，将它们接在电压为U的交流电源上，两只灯泡的亮度一样．若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法中正确的是(　　)
A．两灯泡的亮度不变
B．A灯泡亮度不变，B灯泡变亮
C．A灯泡变暗，B灯泡变亮
D．A灯泡变亮，B灯泡变暗
解析　将电源的频率增大，电感线圈的感抗增大，灯泡A变暗；频率增大，电容的容抗减小，灯泡B变亮，故C选项正确．
答案　C
10．如图，一理想变压器原线圈接入一交变电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的．V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是(　　)

A．U2变小，I3变小
B．U2不变，I3变大
C．I1变小，I2变小
D．I1变大，I2变大
解析　断开开关S，副线圈电路中电路结构如图，总电阻R总增大；由＝，得

U2＝U1，可见U2不变．
由于I2＝，R总增大，I2减少．
输出功率(P出＝I2U2)减小，对理想变压器P入＝P出，P入＝I1U1，因而判断得出I1减小．由于I2减小，R1上的电压UR1＝I2R1减小，R2、R3两端电压U23增大，通过R3的电流I3＝增大，因而正确选项为BC.
答案　BC
第Ⅱ卷(非选择题，共40分)
二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．将正确结果填在题中横线上)
11．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝______.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝______.

解析　线框在磁场中转动切割磁感线产生正弦式交流电，有效值E＝BSω，由欧姆定律得I＝，线框从中性面开始转过的过程，通过导线截面的电荷量由E＝，ΔΦ＝BS，I＝，q＝IΔt，可得q＝.
答案　　
12．如图所示电路，当在a，b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当a，b两端加上同样电压的交变电流时，L1发光亮度变暗而L2正常发光，则A、B分别为________、________.

答案　电感　电容器
三、计算题(共2小题，共28分．解答应写出必要的文字说明，方程和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，在答案中必须明确写出数值和单位)
13．(13分)一个“220 V,200 W”的电炉接入电源电压u＝121 sin100πt V的电路中，试求下列各物理量．
(1)通过电路中电流的瞬时值表达式；
(2)与电路串联的交流电流表和与其电路并联的交流电压表的读数各是多少？
(3)电炉的实际功率是多少？
解析　(1)电炉电阻R＝＝Ω＝242 Ω，则电流瞬时值i＝＝sin100πt A.
(2)电压表的读数U＝＝121 V，电流表的读数I＝＝0.5 A.
(3)电炉实际功率P实＝UI＝121×0.5 W＝60.5 W.
答案　(1)i＝sin100πt A
(2)0.5 A　121 V
(3)60.5 W
14．(15分)某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电．当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1.若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示．这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增加至P2.试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比各为多少？(变压器T1、T2可视为理想变压器)

解析　发电厂的电能向用户输送时，为了减少线路上的热损耗而采用高压输电．因此，在发电机的输出端要采用升压变压器T1升压，而在输电终端，即用户端，又要用降压变压器T2进行降压．设输电线的电阻为R，当发电厂未经变压器直接向用电设备供电时，输电线中的电流为I1，则有
P1＝I1U.①
而输电线上损耗的电功率为
P0－P1＝IR.②
由①②可解得I1＝，
R＝U2.
不论是否使用变压器输电，输电线的电阻R为定值，而每次发电厂输出的功率都为P0，发电机输出的电压也一定，故不论是否使用变压器输电，发电机输出的电流均为I1.但若在发电厂用一台升压变压器T1后，输电线的电流I′2将小于I1.如题图所示，I′2为升压变压器T1的输出电流，也为降压变压器T2的输入电流．设T2的输出电流为I2，对用电设备有
P2＝I2U.③
此时输电线损耗的功率
P0－P2＝I′R.④
由③④可得降压变压器的输入和输出电流分别为
I′2＝ ，
I2＝.
故降压变压器T2的原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为
＝＝ ；
升压变压器T1原线圈匝数N1与副线圈匝数N2之比为
＝＝ .
答案　　　 
 
   课 后 跟 踪 演 练
基 础 巩 固
1．正常工作的理想变压器的原、副线圈中，数值上不一定相等的是(　　)
A．电流的频率   B．端电压的峰值
C．电流的有效值   D．电功率
解析　理想变压器正常工作时，原、副线圈的输入功率和输出功率相等，变压器不会改变原、副线圈的电流的频率；变压器会改变原、副线圈的端电压和峰值，有效电压，以及原、副线圈中的电流的有效值，故选项B、C正确．
答案　BC
2．下列关于理想变压器的说法中，正确的是(　　)
A．输入功率等于输出功率
B．输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能
C．输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能
D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去
解析　变压器传输的是交变电流，当电流经过原线圈时，在铁芯中产生变化的磁场，即电能转化为磁场能．此变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．若线圈闭合，则产生感应电流，磁场能又转化为电能．
答案　AB
3．如图所示为一理想变压器和负载电阻R，下列哪些做法可增加变压器的输入功率(　　) 

A．只减少副线圈匝数
B．只减少原线圈匝数
C．只增加副线圈匝数
D．只减小R的阻值
解析　减少原线圈匝数，等于增加副线圈匝数，改变了电压比．增加副线圈匝数，也是改变了匝数比，等于提高了输出电压，增大了输出功率，而输入功率等于输出功率，减小电阻R，增大了输出功率．
答案　BCD
4．理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，以下说法中正确的是(　　)
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10:1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10:1
D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1:1
解析　此题考查的是对变压器原理的掌握，对理想变压器，B选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；D选项认为可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．
答案　BD
5．一台理想变压器的原、副线圈匝数之比为4:1，若原线圈加上u＝1414sin100πt V的交流电，则用交流电压表测得副线圈两端的电压是(　　)
A．250 V   B．353.5 V
C．499.8 V   D．200 V
解析　u＝1414sin100πt的交流电有效值为1000 V，故副线圈上电压表测得电压为250 V.
答案　A
6．一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为1 V．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(　　)

A．1100,360   B．1100,180
C．2200,180   D．2200,360
解析　由变压器的电压和匝数的关系，＝，n1＝n3＝×5＝1100匝，n2＝＝匝＝180匝．故B选项正确．
答案　B
7．(2012·山东)图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一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，V为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是(　　)

A．电压表的示数等于5 V
B．电压表的示数等于 V
C．实现点火的条件是>1000
D．实现点火的条件是<1000
解析　电压表示数为电压有效值，由图乙可知U＝＝ V，选项A错误，选项B正确；副线圈电压峰值为5000 V时，＝＝1000，由于引发电火花的条件是副线圈的电压峰值大于5000 V，故>1000，选项C正确，选项D错误．
答案　BC
拓 展 提 升
8．如图所示为一理想变压器，n1为原线圈，接一正弦交流电，n2＝n3，在n2、n3两个线圈上分别获得35 V电压，要想得到70 V电压，c、d、e、f怎样连接(　　)

A．d、e连在一起，c、f为输出端
B．c、f连在一起，e、d为输出端
C．e、c连在一起，f、d为输出端
D．f、d连在一起，e、c为输出端
解析　两个线圈串联后，要注意使电动势的方向相同，如果接反了，输出电压就变为零．
答案　CD
9．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1:5，原线圈两端的交变电压为u＝20 sin100πt V．氖泡在两端电压达到100 V时开始发光．下列说法中正确的有(　　)

A．开关接通后，氖泡的发光频率为100 Hz
B．开关接通后，电压表的示数为100 V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．开关断开后，变压器的输出功率不变
解析　交变电流的频率f＝＝＝50 Hz，变压器不会改变交变电流的频率，副线圈输出电压的最大值为100  V，在一个周期内氖泡有两次发光，故氖泡发光的频率为交变电流频率的2倍，所以A选项正确；副线圈输出电压，由＝，得U2＝U1＝100 V．变压器为理想变压器，即线圈的内阻为零，所以B选项正确，C选项错误；开关断开后，变压器的输出功率减小，D选项错误．
答案　AB
10．(2012·福建)如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是(　　)

A．I1和I2表示电流的瞬时值
B．U1和U2表示电压的最大值
C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
解析　交流电表的示数为有效值，故选项A、B错误；P向下滑动过程中，R变小，由于交变电源，原副线圈匝数不变，U1、U2均不变，所以I2＝变大，由＝，得I1＝I2变大，故选项C正确，选项D错误．
答案　C
11.(2011·浙江)如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin314t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是(　　)

A．2.0 V   B．9.0 V
C．12.7 V   D．144.0 V
解析　线圈所接交流电的有效电压U1＝ V，U1＝n1，U2＝n2，若把上述两个线圈和铁芯看成理想变压器，则有＝，得U2＝U1＝× V＝9 V．但考虑到铁芯并不封闭，会有漏磁，所以>，则U2<9 V，故只有A选项正确．
答案　A
12．如图所示为一理想变压器，n2＝10 匝，n3＝20 匝，L1和L2均是“220 V,15 W”的灯泡，与一匝线圈相连的电压表，读数为11 V，那么变压器的实际输入功率为______W.

解析　电压表读数为11 V即n＝1时U＝11 V.
∴U2＝U＝110 V，U3＝220 V.
∴P2＝3.75 W，P3＝15 W.
∴P出＝P2＋P3＝18.75 W.
∴P入＝P出＝18.75 W.
答案　18.75
13．一个理想变压器，原线圈输入220 V电压时，副线圈输出电压为22 V，若副线圈增加100 匝后，输出电压增加到33 V，则变压器原线圈匝数为______匝．
解析　由题意知＝＝10，又已知副线圈增加100 匝后，输出电压增加11 V，因为每1 匝对应的电压相等(11 V/100 匝)，可知副线圈原来匝数为200 匝，所以原线圈匝数为10×200 匝＝2000 匝．
答案　2000
14．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2＝2:1，L1是“100 V,40 W”的灯泡，L2和L3均为“220 V,100 W”的灯泡，当L1正常发光时，求变压器的输入功率．

解析　灯泡中只L1正常发光，L2、L3不一定正常发光　I1＝＝0.4 A.
由理想变压器电流关系，得
n1I1＝n2I2(I2为副线圈中总电流)，
I2＝0.8 A，
副线圈中R＝242 Ω，∴U2＝193.6 V.
∴U1＝387.2 V.
∴P入＝U1I1＝387.2×0.4 W≈155 W.
答案　155 W
15．(2011·江苏)如图甲所示为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.

(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；
(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1；
(2)求ce和de间线圈的匝数比.
解析　(1)由图乙知T＝0.01 s，ω＝200π rad/s.
电压瞬时值uab＝400sin200πt V.
(2)电压有效值U1＝200 V，理想变压器
P1＝P2，
原线圈中的电流I1＝，解得I1≈0.28A(或
A)．
(3)设ab间匝数为n1，＝，同理＝.
由题意知＝，解得＝ .
代入数据得＝.
答案　见解析
 
 
 
 

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