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章末测评验收卷(三)　交变电流　
(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,只有一项是符合题目要求的。)
1.下列各图中不属于交变电流的是 (　　)
A B
C D
2.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2=4∶1,当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时,电流表的示数是12 mA,则副线圈中电流表的示数是 (　　)
3 mA 48 mA
0 与R的阻值有关
3.如图所示为演示交变电流产生过程的装置图,关于这个实验,正确的说法是 (　　)
线圈从任意位置转180°的过程,穿过线圈的磁通量变化量一定为零
图示线圈所处位置为中性面,线圈中无感应电流
图示位置ab边中的感应电流方向为a→b
线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零
4.图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场且与线圈共面的水平轴OO'匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是 (　　)
线圈转动的转速为25 r/s
理想电流表的示数为10 A
1 s内线圈中电流的方向改变50次
t=0.01 s时线圈平面与中性面重合
5.(2024·广东汕头高二期中)发电机的示意图如图所示,n匝正方形线圈在匀强磁场中以恒定角速度ω绕OO'轴转动,阻值为R的电阻两端电压的有效值为U0。线圈电阻为r,其余电阻不计,转动过程中,线圈中磁通量的最大值为 (　　)
6.(2024·广东中山高二期末)如图所示,为某种燃气灶点火装置原理图。转换器把直流电压转换为最大值为5 V的正弦交流电压,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,当钢针与金属板间的电压大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。对此,下列说法正确的是 (　　)
图中电压表的示数为5 V
图中的变压器为降压变压器
该理想变压器的匝数比应小于
要使点火装置正常工作,转换器输出的一定为正弦交变电流
7.我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”做出独特的贡献。白鹤滩水电站总装机容量1 600万千瓦,在传输电能总功率不变的情况下,从原先150 kV高压输电升级为1 350 kV特高压输电,则下列说法正确的是 (　　)
若输电线不变,则输电线上损耗的电压变为原先的
若输电线不变,则输电线上损耗功率变为原先的
如果损耗功率不变,相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的
如果损耗功率不变,相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的9倍
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8.甲、乙两矩形单匝金属线圈分别绕与磁感线垂直的轴在同一匀强磁场中匀速转动,输出交流电的感应电动势随时间变化的图像如图中甲、乙所示,则 (　　)
甲线圈的频率是乙线圈频率的2倍
甲线圈的面积是乙线圈面积的6倍
t=1 s时,两线圈中的磁通量均为零
t=2 s时,两线圈均处于中性面位置
9.无线充电器能给手机充电正是因为两者内部有线圈存在,当电源的电流通过无线充电器的送电线圈会产生变化的磁场,手机端的受电线圈靠近该磁场就会产生电流,双方密切配合,手机成功无线充电。如图自制的简易无线充电装置,由一个电磁炉(发射线圈)、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成,发射线圈接收线圈匝数比n1∶n2=10∶1,若电磁炉两端所加电压为u=220sin 314t(V),不考虑充电过程中的各种能量损耗。则下列说法正确的是 (　　)
通过车载充电器的电流为交流电
通过车载充电器的电流为直流电
车载充电器两端电压的有效值为22 V
车载充电器两端电压的有效值为 V
10.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,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,则 (　　)
原、副线圈两端的电压之比为2∶1
原、副线圈中的电流之比为2∶1
原线圈两端的电压为88 V
副线圈两端的电压为88 V
三、非选择题(本题共5小题,共54分。)
11.(8分)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器如图所示。
(1)观察变压器的铁芯,它的结构和材料是　　　　。(1分)
A.整块硅钢铁芯 　　　　B.整块不锈钢铁芯
C.绝缘的铜片叠成 　　　　D.绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线,发现粗细不同,导线粗的线圈匝数　　　　(选填“多”或“少”)。(1分)
(3)以下给出的器材中,本实验需要用到的是　　　　。(1分)
(4)为了人体安全,低压交流电源的电压不要超过　　　　。(1分)
A.2 V B.12 V
C.50 V
(5)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间,用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0 V,则原线圈的输入电压可能为　　　　。(2分)
A.1.5 V B.6.0 V
C.7.0 V
(6)本实验要通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,实验中需要运用的科学方法是　　　　。(2分)
A.控制变量法 B.等效替代法
C.整体隔离法
12.(9分)(2024·广东广州高二期末)图甲为教学用的可拆变压器,A、B线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。
(1)某同学用多用电表欧姆挡分别测量A、B线圈的电阻值,发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍,则可推断　　　　(2分)(选填“A”或“B”)线圈的匝数多。
(2)为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系,在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接,另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的　　　　(2分)(选填“直流”或“交流”)输出端上。
(3)将与灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数,其余装置不变,继续实验,则灯泡亮度　　　　(2分)(选填“变亮”或“变暗”)。
(4)某次实验时,变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝,学生电源输出端电压的有效值为6 V,则小灯泡两端电压的有效值可能是　　　　。(3分)
A.12 V B.6 V
C.3.6 V D.2.8 V
13.(10分)如图,发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为n,电阻不计,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,理想变压器的原、副线圈匝数比为k,副线圈接有电阻R,当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,求:
(1)(5分)电阻R两端电压的有效值;
(2)(5分)发电机的输出功率。
14.(13分)(2024·广东东莞高二期末)风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速的发展。如果风车阵中某发电机的输出功率为P1=120 kW,输出电压为U1=250 V。发电机通过原、副线圈的匝数之比为n1∶n2=1∶12的升压变压器、总电阻为R线=5 Ω的输电线和降压变压器把电能输送给用户。已知用户使用的用电设备需要的电压为U4=220 V,求:
(1)(4分)升压变压器的输出电压U2;
(2)(4分)输电线上损耗的电功率P损;
(3)(5分)降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4。
15.(14分)如图甲所示,固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一个小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n=100匝,总电阻r=1.0 Ω,所围成的矩形的面积S=0.040 m2,小灯泡的电阻R=9.0 Ω,磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=nBmScos t,其中Bm为磁感应强度的最大值,T为磁场变化的周期,不计灯丝电阻随温度的变化,求:
(1)(4分)线圈中产生的感应电动势的最大值;
(2)(4分)小灯泡消耗的电功率;
(3)(6分)在0~时间内,感应电动势和感应电流的平均值以及通过小灯泡的电量。
章末测评验收卷(三)　交变电流
1.A　[交变电流是指大小和方向均周期性变化的电流，故B、C、D不符合题意，A符合题意。]
2.C　[当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C正确。]
3.C　[磁通量是标量，但有正负，若磁场从一个面穿入磁通量为正，则磁场从另一面穿入磁通量为负，线圈从中性面位置转180°的过程，穿过线圈的磁通量变化量不为零，A错误；图示位置线圈与磁场平行，磁通量为零，是中性面的垂面位置，线圈中感应电流最大，B错误；由右手定则可判断图示位置ab边中的感应电流方向为a→b，C正确；线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，磁通量变化率最大，D错误。]
4.B　[由题图乙可知，线圈转动的周期T＝0.02 s，转速n＝＝ r/s＝50 r/s，故A错误；由题图乙可知交变电流的最大值是Im＝10 A，电流表的示数为有效值，有I＝＝ A＝10 A，故B正确；交变电流的频率为f＝＝50 Hz，每个周期内电流的方向改变2次，则1 s内线圈中电流的方向改变100次，故C错误；t＝0.01 s时线圈中的感应电流最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为零，线圈平面与中性面垂直，故D错误。]
5.D　[由闭合电路欧姆定律可得，线圈转动产生感应电动势的有效值为E＝，最大值为Em＝，根据Em＝nΦmω，联立解得Φm＝，故A、B、C错误，D正确。]
6.C　[图中电压表的示数为U1＝＝ V，故A错误；由题意可知变压器副线圈的输出电压大于原线圈的输入电压，则变压器为升压变压器，故B错误；根据理想变压器的电压与匝数关系可得＝<＝，故C正确；只要转换器输出变化的电流，点火装置就可能正常工作，转换器输出的不一定为正弦交变电流，故D错误。]
7.C　[在功率不变时，电压升高9倍，则传输电流变为原来的，若输电线不变，输电线上损耗的电压ΔU＝IR线，即变为原来的，A错误；输电线损耗功率ΔP＝I2R线，因此输电线损耗功率变为原先的，B错误；如果损耗功率不变，根据R线＝R线′，R＝ρ知，相同材料输电线的电阻率相同，传输距离不变，所需导线横截面积是原先的，C正确；如果损耗功率不变，相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的81倍，D错误。]
8.BD　[由题图知，甲的周期为2 s，乙的周期为1 s，所以f甲∶f乙＝1∶2，选项A错误；甲的电动势峰值为6 V，乙的电动势峰值为2 V，由ω＝知，ω甲∶ω乙＝1∶2，由Em＝BSω可知S甲∶S乙＝6∶1，选项B正确；当线圈处于中性面时，通过线圈的磁通量最大，而感应电动势为零；当线圈处于中性面垂面位置时，通过线圈的磁通量为零，而感应电动势最大。t＝1 s和t＝2 s时，两线圈均处于中性面位置，两线圈中的磁通量最大，选项C错误，D正确。]
9.BD　[接收线圈与车载充电器之间连接一个二极管，二极管只能正向通电，具有整流作用，所以通过车载充电器的电流为直流电，A错误，B正确；发射线圈接收线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，若电磁炉两端所加电压为u＝220sin 314t(V)，则接收线圈的电压有效值由＝得U2＝＝ V＝22 V，由有效值的定义·＝·T得车载充电器两端电压的有效值为U3＝ V，C错误，D正确。]
10.AD　[根据变压器电压变化规律得＝＝，A正确；根据变压器电流变化规律得＝＝，B错误；设原线圈两端的电压为U1，则副线圈两端的电压为U1，则副线圈中的电流为，根据电流关系得，原线圈中的电流为，所以有R＋U1＝220 V，解得U1＝176 V，则副线圈两端的电压为88 V，C错误，D正确。]
11.(1)D　(2)少　(3)BD　(4)B　(5)C　(6)A
解析　(1)观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，故选D。
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据n1I1＝n2I2，可知匝数少的电流大，则导线粗的线圈匝数少。
(3)实验中需要交流电源和交流电压表(多用电表)，不需要干电池和直流电压表，故选B、D。
(4)为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过12 V，故选B。
(5)若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系＝；若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为2∶1，副线圈的电压为3 V，则原线圈的电压为U1＝2×3 V＝6 V，考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6 V，可能为7 V，故选C。
(6)实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。
12.(1)A　(2)交流　(3)变暗　(4)D
解析　(1)根据电阻定律可知相同材料，相同横截面积条件下，导线越长电阻越大，故A线圈的匝数多。
(2)变压器只能改变交流电压，线圈A应连到学生电源的交流输出端上。
(3)线圈B拆掉部分匝数，则n2减小，因此变压器副线圈电压U2减小，灯泡的功率为P＝，可知灯泡功率降低，亮度变暗。
(4)由理想变压器的电压和匝数关系＝，可得U2＝＝3 V；实验过程中由于存在漏磁、铁芯发热、导线发热等情况，副线圈的实际电压应小于理想变压器副线圈电压的理论值，即小于3 V，可能为2.8 V，故选D。
13.(1)　(2)
解析　(1)线圈产生的感应电动势的最大值为
Em＝nBSω＝2nBL2ω
感应电动势的有效值U1＝＝nBL2ω
由变压器的变压比得＝k
解得U2＝。
(2)发电机的输出功率等于副线圈中R产生的热功率，则有P＝
代入数据解得P＝。
14.(1)3 000 V　(2)8 000 W　(3)140∶11
解析　(1)升压变压器的副线圈与原线圈的电压之比等于副、原线圈匝数之比＝
代入数据得U2＝3 000 V。
(2)输电线上的电流为I2＝
代入数据得I2＝40 A
损耗的功率为P损＝IR线＝8 000 W。
(3)降压变压器原线圈的电压为
U3＝U2－I2R线＝2 800 V
所以n3∶n4＝U3∶U4＝140∶11。
15.(1)8.0 V　(2)2.88 W
(3)5.1 V　0.51 A　4.0×10－3 C
解析　(1)由题图乙可知线圈中交变电流的周期
T＝3.14×10－2 s
所以Em＝nBmS＝8.0 V。
(2)感应电流的最大值Im＝＝0.80 A
有效值I＝＝A
小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88 W。
(3)在0～时间内
感应电动势的平均值E＝n＝5.1 V
通过灯泡的平均电流I＝＝0.51 A
通过小灯泡的电量
Q＝IΔt＝4.0×10－3 C。(共32张PPT)
章末测评验收卷(三)
第三章　交变电流
(时间：75分钟　满分：100分)
A
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，只有一项是符合题目要求的。)
1.下列各图中不属于交变电流的是(　　)
解析　交变电流是指大小和方向均周期性变化的电流，故B、C、D不符合题意，A符合题意。
C
2.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表 的示数是12 mA，则副线圈中电流表 的示数是(　　)
A.3 mA B.48 Ma C.0 D.与R的阻值有关
解析　当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C正确。
C
3.如图所示为演示交变电流产生过程的装置图，关于这个实验，正确的说法是(　　)
A.线圈从任意位置转180°的过程，穿过线圈的磁通
量变化量一定为零
B.图示线圈所处位置为中性面，线圈中无感应电流
C.图示位置ab边中的感应电流方向为a→b
D.线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
解析　磁通量是标量，但有正负，若磁场从一个面穿入磁通量为正，则磁场从另一面穿入磁通量为负，线圈从中性面位置转180°的过程，穿过线圈的磁通量变化量不为零，A错误；图示位置线圈与磁场平行，磁通量为零，是中性面的垂面位置，线圈中感应电流最大，B错误；由右手定则可判断图示位置ab边中的感应电流方向为a→b，C正确；线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，磁通量变化率最大，D错误。
B
4.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场， 为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场且与线圈共面的水平轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是(　　)
A.线圈转动的转速为25 r/s
B.理想电流表的示数为10 A
C.1 s内线圈中电流的方向改变50次
D.t＝0.01 s时线圈平面与中性面重合
D
5.(2024·广东汕头高二期中)发电机的示意图如图所示，n匝正方形线圈在匀强磁场中以恒定角速度ω绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端电压的有效值为U0。线圈电阻为r，其余电阻不计，转动过程中，线圈中磁通量的最大值为(　　)
C
6.(2024·广东中山高二期末)如图所示，为某种燃气灶点火装置原理图。转换器把直流电压转换为最大值为5 V的正弦交流电压，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，当钢针与金属板间的电压大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。对此，下列说法正确的是(　　)
C
7.我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”做出独特的贡献。白鹤滩水电站总装机容量1 600万千瓦，在传输电能总功率不变的情况下，从原先150 kV高压输电升级为1 350 kV特高压输电，则下列说法正确的是(　　)
BD
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
8.甲、乙两矩形单匝金属线圈分别绕与磁感线垂直的轴在同一匀强磁场中匀速转动，输出交流电的感应电动势随时间变化的图像如图中甲、乙所示，则(　　)
A.甲线圈的频率是乙线圈频率的2倍
B.甲线圈的面积是乙线圈面积的6倍
C.t＝1 s时，两线圈中的磁通量均为零
D.t＝2 s时，两线圈均处于中性面位置
BD
AD
10.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，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，则(　　)
A.原、副线圈两端的电压之比为2∶1
B.原、副线圈中的电流之比为2∶1
C.原线圈两端的电压为88 V
D.副线圈两端的电压为88 V
三、非选择题(本题共5小题，共54分。)
11.(8分)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是________。
A.整块硅钢铁芯 B.整块不锈钢铁芯
C.绝缘的铜片叠成 D.绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数________(选填“多”或“少”)。
(3)以下给出的器材中，本实验需要用到的是________。
(4)为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过________。
A.2 V B.12 V C.50 V
(5)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0 V，则原线圈的输入电压可能为________。
A.1.5 V B.6.0 V C.7.0 V
(6)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是________。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.整体隔离法
答案　(1)D　(2)少　(3)BD　(4)B　(5)C　(6)A
解析　(1)观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，故选D。
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据n1I1＝n2I2，可知匝数少的电流大，则导线粗的线圈匝数少。
(3)实验中需要交流电源和交流电压表(多用电表)，不需要干电池和直流电压表，故选B、D。
(4)为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过12 V，故选B。
(6)实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。
12.(9分)(2024·广东广州高二期末)图甲为教学用的可拆变压器，A、B线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。
(1)某同学用多用电表欧姆挡分别测量A、B线圈的电阻值，发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数多。
(2)为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的________(选填“直流”或“交流”)输出端上。
(3)将与灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数，其余装置不变，继续实验，则灯泡亮度________(选填“变亮”或“变暗”)。
(4)某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端电压的有效值为6 V，则小灯泡两端电压的有效值可能是________。
A.12 V B.6 V C.3.6 V D.2.8 V
答案　(1)A　(2)交流　(3)变暗　(4)D
解析　(1)根据电阻定律可知相同材料，相同横截面积条件下，导线越长电阻越大，故A线圈的匝数多。
(2)变压器只能改变交流电压，线圈A应连到学生电源的交流输出端上。
13.(10分)如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为n，电阻不计，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数比为k，副线圈接有电阻R，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，求：
(1)电阻R两端电压的有效值；
(2)发电机的输出功率。
解析　(1)线圈产生的感应电动势的最大值为
Em＝nBSω＝2nBL2ω
14.(13分)(2024·广东东莞高二期末)风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速的发展。如果风车阵中某发电机的输出功率为P1＝120 kW，输出电压为U1＝250 V。发电机通过原、副线圈的匝数之比为n1∶n2＝1∶12的升压变压器、总电阻为R线＝5 Ω的输电线和降压变压器把电能输送给用户。已知用户使用的用电设备需要的电压为U4＝220 V，求：
(1)升压变压器的输出电压U2；
(2)输电线上损耗的电功率P损；
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4。
答案　(1)3 000 V　(2)8 000 W　(3)140∶11
代入数据得I2＝40 A
(3)降压变压器原线圈的电压为
U3＝U2－I2R线＝2 800 V
所以n3∶n4＝U3∶U4＝140∶11。
答案　(1)8.0 V　(2)2.88 W (3)5.1 V　0.51 A　4.0×10－3 C
解析　(1)由题图乙可知线圈中交变电流的周期
T＝3.14×10－2 s
小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88 W。
通过小灯泡的电量
Q＝IΔt＝4.0×10－3 C。

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