【最新】人教版高中同步测试卷物理选修3-2(八)含解析.pdf

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1、最新人教版物理教学资料高中同步测试卷(八)专题三交变电流与变压器(时间：90 分钟，满分：100 分)一、单项选择题(本题共 7 小题，每小题4 分，共 28 分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1 如图所示是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是()2一个矩形线圈在匀强磁场里做匀速转动，所产生的交流电动势的瞬时值表达式为e220sin 10 t V，则下列说法正确的是()A该交流电的频率是10 Hz B该交流电的有效值是220 V C当 t20 s 时，线圈所受的安培力最大D当 t20 s 时，穿过线圈的磁通量最大3两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦交流电和

2、方波电流，两种交变电流的最大值、周期如图所示，则在一个周期内，正弦交流电在电阻上产生的热量Q1与方波电流在电阻上产生的热量Q2之比等于()A31 B12 C21 D 11 4一理想变压器的原、副线圈的匝数比为41，原线圈接在一个交流电源上，电压u随时间 t 变化的规律如图所示；副线圈所接的负载电阻是11.则下列判断中错误的是()A原线圈中的交变电流的频率是50 Hz B变压器输入、输出的功率之比为4 1 C副线圈的输出电压为55 V D流过副线圈的电流是5 A 5如图所示，匝数为 100 的矩形线圈abcd 处于磁感应强度B6 225T 的水平匀强磁场中，线圈面积S0.5 m2，内阻不计线圈绕

3、垂直于磁场的轴以角速度 10rad/s 匀速转动，线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只“12 V、12 W”的灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的是()A通过灯泡的交变电流的频率是50 Hz B变压器原、副线圈匝数之比为101 C矩形线圈中产生的电动势的最大值为120 V D若将灯泡更换为“12 V、24 W”且保证其正常发光，需要增大矩形线圈的转速6.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示 设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k

4、，则()AU66 V，k19BU22 V，k19CU66 V，k13D U22 V，k137.图示电路中，变压器为理想变压器，a、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R 为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表 A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()A电压表 V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd 的方向滑动二、多项选择题(本题共 5 小题，每小题6 分，共 30 分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意)8如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T

5、，转轴 O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60 时的感应电流为1 A那么()A线圈消耗的电功率为4 W B线圈中感应电流的有效值为2 A C任意时刻线圈中的感应电动势为e 4cos 2Tt(V)D任意时刻穿过线圈的磁通量为Tsin 2Tt(Wb)9.一个单匝的线圈，面积为S，在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，产生的感应电动势随时间变化的规律如图所示，下列判断正确的是()A在 A、C 时刻线圈通过中性面B在 tT12时刻线圈与磁感线的夹角为60C电动势的有效值与平均值相等都是Em2D磁场的磁感应强度为BEmT2 S10.如图所示，理想变压器的原

6、线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头 Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P 为滑动变阻器的滑动触头在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则()A保持 Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B保持 Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C保持 P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D保持 P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小11如图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R 55 ，A、V 为理想电流表和电压表若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是()A电流表的示数为

7、2 A B原、副线圈匝数比为12 C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交变电压的频率为100 Hz 12电阻为 1 的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流随时间变化的图象如图所示，现把交变电流加在电阻为9 的电热丝上，下列判断正确的是()A线圈转动的角速度为100 rad/s B在 00.005 s时间内，通过电阻的电荷量为15C C电热丝两端的电压为180 V D电热丝的发热功率为1 800 W 题号123456789101112 答案三、计算题(本题共 4 小题，共 42 分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有

8、数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(8 分)如图所示，理想变压器原线圈接入交流电uUmsin t，副线圈接有电压表和电阻为 R 的负载，电压表的示数为10 V在 tT4时(T 为交变电流的周期)，原线圈两端电压的瞬时值为1002 V求变压器原、副线圈的匝数比14.(10 分)如图所示，一个半径为r 的半圆形线圈，以直径 ab 为轴匀速转动，转速为n，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M 和 N 是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过1/4 转的时间内负载电阻R 上产

9、生的热量；(3)从图示位置起转过1/4 转的时间内通过负载电阻R 的电荷量；(4)电流表的示数15(10 分)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO匀速转动一小型发电机的线圈共220 匝，线圈面积S 0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B2T用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V、11 kW”的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b 与电动机之间接一个理想变压器，电路如图所示，求：(1)发电机输出电压的有效值；(2)变压器原、副线圈的匝数比；(3)交流电流表的示数16(14 分)如图所示，降压变压器的变压系数是3，即初级

10、线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是31.初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2，用这台变压器供给 100 盏标有“220 V，60 W”的电灯用电求：(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；(2)接通时次级线圈的端电压；(3)每盏灯的实际功率参考答案与解析1导学号 26020113【解析】选 C.我国居民日常生活所用交流电电压的有效值为220 V，频率为50 Hz，周期为0.02 s，故选 C.2导学号 26020114【解析】选 D.由电动势的瞬时值表达式为e220sin 10 t V 可知，最大值Um220 V，角速度 10 rad/s，根据 2 f，可得 f2102Hz5

11、Hz，所以 A 错误；根据有效值与最大值的关系得：UUm22202V110 2 V，所以 B 错误；当t20 s 时 e220sin 10 t V 220sin10 20 V 0，此时线圈平面与磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大，感应电流为零，安培力为零，所以C 错误、D 正确3导学号 26020115【解析】选 D.交流电产生的热量是根据有效值计算的，对甲图，Q1522 R0.4 J，对乙图，分成两部分直流电，则有Q2 42R0.2 J32R0.2 J，整理得 Q1Q211，选项 D 对4导学号 26020116【解析】选 B.由题图可知T0.02 s，所以 f1T50 Hz，A 不符合题意

12、因理想变压器P入P出，所以 B 符合题意副线圈输出电压U2n2n1U155 V，C不符合题意，流过副线圈的电流I2U2R5 A，D 不符合题意5导学号 26020117【解析】选 B.由 2 f 知交变电流的频率是5 Hz，选项 A 错误；矩形线圈中产生的感应电动势最大值为Emax NBS 120 2 V，选项 C 错误；变压器输入电压为U1Emax2120 V，由n1n2U1U2知，选项B 正确；由U2n2n1U1可知，U2大小与负载无关，选项D 错误6导学号 26020118【解析】选 A.设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，则I1I2n2n113，故 kI21RI22R19.设原线圈两

13、端的电压为U1，则U1Un1n231，故 U13U，而原线圈上电阻分担的电压为13U，故U33U220 V，解得 U66 V选项 A 正确7导学号 26020119【解析】选 D.电压表 V1的示数和a、b 间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A 错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为 V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B 错误；理想变压器U1I1U2I2，则 U1 I1U2 I2，I2 I1，故 U2U1，变压器为降压变压器，选项C 错误；因I2增大，故知R 减

14、小，变阻器滑片是沿cd 的方向滑动，选项D 正确8导学号26020120【解析】选 AC.从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦式交变电流的感应电动势一般表达式为e Emcos ，且该式的成立与转轴的位置无关(转轴垂直于磁感线)，则感应电流ieREmRcos ，由题给条件有：1Em212，Em4 V，则 Im2 A，I有效2 A，电功率 PI2有效R4 W，所以 A 正确、B 错误 e 4cos t4cos2Tt(V)，即 C正确由 Em BSm2T得 m2T，故 2Tsin 2Tt(Wb)，即 D 错误9导学号 26020121【解析】选 BD.中性面处电动势为零，选项A 错误在 tT12时刻

15、线圈转过了30，也就是与磁感线的夹角为60，选项 B 正确电动势的有效值为Em2，平均值为E BS t，二者概念不同，选项C 错误 EmBS，2T，解得BEmT2 S，选项D正确10导学号 26020122【解析】选 BC.保持 Q 的位置不动，则U2不变，将P 向上滑动时，R 接入电路的电阻变大，根据I2U2R0R知，I2变小，由I1I2n2n1得 I1也变小，即电流表读数变小，选项A 错误，选项B 正确；保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，U2变大，则根据 P2U22R0R知副线圈输出功率变大，由P1P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1 I1U，输入电压U 一定，I1变大，即电流

16、表读数变大，选项C 正确，选项D 错误11导学号 26020123【解析】选 AC.根据电路图可知，电阻 R 两端的电压为110 V，因此电阻 R 的电流 IUR2 A，A 正确；原线圈输入的电压的有效值为220 V，电压表的示数为 110 V，即输出的电压有效值为110 V，根据n1n2U1U2可知原副线圈匝数比为n1n221，B 错误；电压表、电流表的读数都是有效值，所以C 正确；变压器只改变交流电的电压不改变交流电的频率，根据图象乙可知，输出电压的周期为0.02 s，频率为f50 Hz，因此原线圈中交变电压的频率也为50 Hz，D 错误12导学号 26020124【解析】选 BD.由题图

17、可知T0.02 s，2T100 rad/s，A错误在00.005 s 内，由 UmnBS得 BS2Wb，q RrBS0Rr15C，B 正确电热丝两端的电压URRrUm2902 V，C 错误电热丝的发热功率PI2RU2R（902）29W 1 800 W，D 正确13导学号26020125【解析】由于原线圈中T4时电压瞬时值即最大值为1002 V(1 分)则有效值为100 V(1 分)副线圈两端电压的有效值为10 V(1 分)由U1U2n1n2可求得原、副线圈匝数之比为n1n2101.(5 分)【答案】10 1 14导学号26020126【解析】(1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变

18、电流此交变电动势的最大值为EmBS B r22 2n2Bnr2.(2 分)(2)在线圈从图示位置转过1/4 转的时间内，电动势的有效值为EEm222Bnr22(1分)电阻 R 上产生的热量QER2RT44B2r4n8R.(2 分)(3)在线圈从图示位置转过1/4 转的时间内，电动势的平均值为E t(1 分)通过 R 的电荷量qItERt R Br22R.(2 分)(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E，由有效值的定义得Em22RT2E2RT，解得 E Em2故电流表的示数为IER2r2nB2R.(2 分)【答案】(1)2Bnr2(2)4B2r4n8R(3)Br22R(4)2r2nB2R1

19、5导学号 26020127【解析】(1)根据 EmNBS 1 1002 V(2 分)得输出电压的有效值为U1Em21 100 V(2 分)(2)根据U1U2n1n2得n1n25 1.(2 分)(3)根据 P入P出2.2 104 W(2 分)再根据 P入U1I1，解得 I120 A(2 分)【答案】(1)1 100 V(2)51(3)20 A 16导学号26020128【解析】(1)将变压器视为理想变压器设空载时次级线圈的输出电压为U2，由n2n1U2U1，得到 U2n2n1U1220 V(2 分)因为空载，次级线圈的负载电阻R2，次级线圈中的电流为零，所以I20，PI2U20.(2 分)(2)接通电路后，100 盏灯并联的总电阻为R外R100U2额P额1008.07，(2 分)次级线圈中的电流I2U2R外R线2208.070.2A，(2 分)电灯两端电压：U2I2R外214.68 V(2 分)(3)每盏灯的实际功率PI2100U2 220214.688.27100W 57.1 W(4 分)【答案】(1)220 V0(2)214.68 V(3)57.1 W