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 10t 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 VC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方波电流，两种交变电流的最
2、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 D114一理想变压器的原、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 HzB变压器输入、输出的功率之比为41C副线圈的输出电压为55 VD流过副线圈的电流是5 A5如图所示，匝数为100的矩形线圈abcd处于磁感应强度B T的水平匀强磁场中，线圈面积S0.5 m2，内阻不计线圈绕垂直于磁场的轴以角速度10 rad/s匀速转动，线圈通过金
3、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 HzB变压器原、副线圈匝数之比为101C矩形线圈中产生的电动势的最大值为120 VD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，则()AU66 V，k BU22 V，kCU66 V，k DU22
4、V，k7.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，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
5、应电流为1 A那么()A线圈消耗的电功率为4 WB线圈中感应电流的有效值为2 AC任意时刻线圈中的感应电动势为e4cos t(V)D任意时刻穿过线圈的磁通量为sin t(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t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D磁场的磁感应强度为B10.如图所示，理想变压器的原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
6、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R55 ，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2 A B原、副线圈匝数比为12C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 Hz12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
7、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/sB在00.005 s时间内，通过电阻的电荷量为 CC电热丝两端的电压为180 VD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t时(T为交变电流的周期)，原线圈两端电
8、压的瞬时值为100 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S0.05 m2，线圈转动的频率为5
9、0 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B T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
10、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 10t V可知，最大值Um220 V，角速度10 rad/s，根据2f，可得f Hz5 Hz，所以A错误；根据有效值与最大值的关系得：U V110 V，所以B错误；当t20 s时e220sin 10t V220sin1020 V0，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
11、根据有效值计算的，对甲图，Q1R0.4 J，对乙图，分成两部分直流电，则有Q242R0.2 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f50 Hz，A不符合题意因理想变压器P入P出，所以B符合题意副线圈输出电压U2U155 V，C不符合题意，流过副线圈的电流I25 A，D不符合题意5导学号26020117【解析】选B.由2f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EmaxNBS120 V，选项C错误；变压器输入电压为U1120 V，由知，选项B正确；由U2U1可知，U2大小与负载无关，选
12、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，故k.设原线圈两端的电压为U1，则，故U13U，而原线圈上电阻分担的电压为U，故3U220 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U1I1U2I2，I2I1，故U2U1，变压器为降
13、压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，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eEmcos ，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icos ，由题给条件有：1，Em4 V，则Im2 A，I有效 A，电功率PIR4 W，所以A正确、B错误e4cos t4cost(V)，即C正确由EmBSm得m，故sin t(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t时刻线圈转过了30，也就是与磁感线的夹角为60，选项B正确电
14、动势的有效值为，平均值为E，二者概念不同，选项C错误EmBS，解得B，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I2知，I2变小，由得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P2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P1I1U，输入电压U一定，I1变大，即电流表读数变大，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I2 A，A正确；原线圈输
15、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.由题图可知T0.02 s，100 rad/s，A错误在00.005 s内，由UmnBS得BSWb，q C，B正确电热丝两端的电压U90 V，C错误电热丝的发热功率PI2R W1 800 W，D正确13导学号
16、26020125【解析】由于原线圈中时电压瞬时值即最大值为100 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)由可求得原、副线圈匝数之比为n1n2101.(5分)【答案】10114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电流此交变电动势的最大值为EmBSB2n2Bnr2.(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E(1分)电阻R上产生的热量QR.(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(1分)通过R的电荷量qItt.(2分)(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值
17、为E，由有效值的定义得T，解得E故电流表的示数为I.(2分)【答案】(1)2Bnr2(2)(3)(4)15导学号26020127【解析】(1)根据EmNBS1 100 V(2分)得输出电压的有效值为U11 100 V(2分)(2)根据得51.(2分)(3)根据P入P出2.2104 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 A16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，得到U2U1220 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8.07 ，(2分)次级线圈中的电流I2 A，(2分)电灯两端电压：U2I2R外214.68 V(2分)(3)每盏灯的实际功率PU2 W57.1 W(4分)【答案】(1)220 V0(2)214.68 V(3)57.1 W
