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第三章交变电流经典题型检测卷-高中物理人教版选择性必修第二册
一、单选题
1．一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的是（　　）
A．线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大
B．线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大
C．线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率也最大
D．线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在减小
2．如图所示，理想变压器的原线圈接入u=2200sin100πt（V）的交变电压，副线圈对铭牌标识为“220V，1100W”的用电器RL供电，该用电器正常工作。下列说法正确的是（　　）
A．原、副线圈的匝数比为10∶1
B．交变电压的频率为100Hz
C．原线圈中电流的有效值为2A
D．变压器的输入功率为1100W
3．在下列几种电流的波形图中，能表示生活、生产用电的是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同，且都是“220V，40W”，当灯泡所消耗的功率都调到20W时，哪种台灯消耗的功率最小（　　）
A． B．
C． D．
5．自耦变压器是初级和次级在同一个绕组上的变压器，具有结构简单、用料省和体积小等优点．如图为可调压式自耦变压器，在电压U1保持不变的情况下，要使电压U2减小到原来的二分之一，可采取的方法是（　　）
A．滑片P′保持不变，滑片P顺时针转过适当角度
B．滑片P′保持不变，滑片P逆时针转过适当角度
C．滑片P保持不变，滑片P′向上移动适当距离
D．滑片P保持不变，滑片P′向下移动适当距离
6．已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，其中时间内为正弦交变电流的一部分，将一个理想多用电表（已调至交变电流挡）与这个电阻元件串联，则多用电表的读数为（　　）
A．4 A B．4.12 A
C．4.36 A D．7.07 A
二、多选题
7．下列各图中，线圈中能产生交变电流的有（　　）
A． B．
C． D．
8．如图所示，在匀强磁场中转动的单匝线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，线圈匀速转动的周期为T＝0.2s，从线圈中性面开始计时，理想交流电流表的读数为2A，那么（　　）
A．穿过线圈的最大磁通量为Wb
B．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝20sin20πt（V）
C．在线圈转过90°的过程中，外接电阻产生的焦耳热为1.8J
D．在线圈转动90°的过程中，通过电阻R的电荷量为2πC
9．如图所示，AB两端接图乙所示的交流电源，uAB>0时，φA>φB，D为二极管，L为小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．0～t1、t2～t3时间内，小灯泡发光
B．t1～t2、t3～t4时间内，小灯泡发光
C．0～t4时间内流过小灯泡的电流如图丙所示
D．0～t4时间内流过小灯泡的电流如图丁所示
10．如图所示的理想变压器电路中，电流表、电压表均为理想电表，在a、b两端输入正弦交流电压，R1消耗的功率等于R2、R3消耗的功率之和，R2=R1，变压器原、副线圈匝数比为2:1，则（　　）
A．电压表V1与V2示数之比为2:1 B．电压表V1与V2示数之比为4:1
C．电流表A1与A2示数之比为2:3 D．电流表A1与A2示数之比为1:3
三、实验题
11．某实验小组利用学生电源、小型可拆变压器、交流电压表、导线等器材进行变压器线圈两端电压与匝数关系的探究活动.根据实验原理图连接电路，如图所示，在原线圈两端依次加上不同的电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，实验数据如下表:
实验 序号 原线圈匝数，原线圈两端电压（V） 副线圈匝数，副线圈两端电压（V） 副线圈匝数____，副线圈两端电压（V）
1
2
3
（1）请你用笔画线代替导线完成图中的电路连接 。
（2）根据实验数据，可以得出实验结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为 （用题中给出的字母表示）。
（3）根据表中的数据知副线圈匝数 。
四、解答题
12．如图所示，线圈的面积是0.05m2，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B=T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式？
（2）线圈转过s时电动势的瞬时值多大？
（3）电路中电压表和电流表示数各是多少？
（4）线圈每转过一周，外力所做的功？
13．图甲为某水力发电厂输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶40，远距离输电线的总电阻为16。若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为480kW，在用户端的交流电压表显示电压为220V。求：
（1）远距离输电线中的电流；
（2）降压变压器原、副线圈匝数比。
14．如图所示，矩形线圈abcd的面积是0.01m2，共100匝，线圈的总电阻，外接电阻，线圈以角速度绕ab边匀速转动，ab边右侧有匀强磁场（左侧没有磁场），匀强磁场的磁感应强度，求（电压表为理想电表）∶
（1）当线圈由图示位置转过60°时，通过电阻R的电流大小和方向；
（2）当线圈由图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量；
（3）电压表的示数。
15．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，电阻接在原线圈回路中，滑动变阻器（滑动变阻器阻值变化范围为）和电阻串联接在副线圈回路中，已知电阻，，原线圈一侧接在电压恒为的正弦交流电上、使变阻器接入电路的阻值为零，求：
（1）此时电阻和消耗的功率之比；
（2）此时变压器副线圈两端的电压；
（3）若调节滑动变阻器触头，能够使变阻器输出功率达到最大，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】AC．线圈经过图甲或图丙位置（中性面）时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零，感应电流为零，结合法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率为零，AC错误；
B．线圈经过图乙位置（与中性面垂直）时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大，B正确；
D．线圈从图丙位置（中性面）转到题图丁位置（与中性面垂直）的过程中，根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在增大，D错误。
故选B。
2．D
【详解】A．输入电压的有效值为，“220V，1100W”的电器正常工作，故原、副线圈的匝数比为
故A错误；
B．由表达式知交变电压的频率
故B错误；
C．副线圈电流
故原线圈中电流的有效值为
故C错误；
D．输入功率等于输出功率，故输入功率为
故D正确；
故选D。
3．C
【详解】A图像是直流电能，B图像为方波形交流电，C图像为正弦交流电，D图像为脉冲交流电，而生活、生产用电为正弦交流电，故选C。
4．C
【详解】选项C图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，选项A、B、D三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量，所以选项C图消耗功率最小。
故选C。
5．A
【详解】AB．滑片P顺时针转过一定角度时，副线圈的匝数减少，U2电压减小，而逆时针时匝数增加，U2电压增大，故A正确，B错误；
CD．副线圈两端的电压由原线圈两端的电压以及匝数比决定，而与副线圈回路中的电阻大小无关，故CD错误。
故选A。
6．B
【详解】在时间内，正弦交变电流的有效值为；在时间内，电流为0；在时间内，直流电的电流为A。根据交变电流有效值的定义可知，在单个周期内此交变电流的有效值I产生的焦耳热与该周期内不同电流值在对应的各段时间里产生的焦耳热的关系满足
解得
故选B。
7．BCD
【详解】A．线圈转动过程始终平行于磁场，磁通量始终为零，不能产生交变电流，A错误；
BCD．线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，据交流电的产生原理可知，能产生交变电流，BCD正确。
故选BCD。
8．AC
【详解】A．因电流表的读数2A为有效值，则电流的最大值为
Im＝I有效＝2A
Em＝Im（R＋r）＝20V
又
Em＝Φmω
ω＝
所以
Φm＝Wb
故选项A正确；
B．任意时刻线圈中的感应电动势为
e＝20sin10πt（V）
故选项B错误；
C．线圈转过90°时，外接电阻产生的焦耳热为
Q＝I2Rt＝22×9×0.05J=1.8J
故选项C正确；
D．从中性面开始计时，转动90°的过程中，感应电动势的平均值为
＝
q＝t＝C
故选项D错误。故选AC。
9．AC
【详解】二极管具有单向导电性，0～t1、t2～t3时间内，φA>φB时，二极管处于导通状态，小灯泡发光；t1～t2、t3～t4时间内，φA＜φB时，二极管处于截止状态，小灯泡不发光。0～t4时间内流过小灯泡的电流如图丙所示。故AC正确；BD错误。
故选AC。
10．AC
【详解】AB．由于R1消耗的功率等于R2、R3消耗的功率之和，因此变压器输入的功率等于R1消耗的功率，即变压器原线圈两端的电压等于R1两端的电压，即等于电压表V1的示数，由于变压器原、副线圈匝数比为2：1，根据变压比可知，电压表V1与V2的示数之比为2：1，故A正确，B错误；
CD．根据
则R2消耗的功率是R1消耗功率的，因此R3消耗的功率是R1消耗功率的，则R2与R3电阻之比为3：1，通过的电流之比为1：3，因此根据变流比可知，原线与副线圈中电流之比为1：2，则电流表A1与电流表A2的示数之比为1：1.5，即为2：3，故C正确，D错误。
故选AC。
11． 400
【详解】（1）[1]连接电路图，如图所示
（2）[2]由第一组数据得
可得
由第二组数据得
可得
由第三组数据得
可得
综上所述，所以可得结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为。
（3）[3]根据上面三组数据可以得到变压器线圈两端电压与匝数的关系为
根据
可得
12．（1）；（2）；（3），，；（4）
【详解】(1)该交流电的最大值为
角速度为
可得线圈处于中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式为
(2)线圈转过s时，代入(1)中表达式可得，电动势的瞬时值为
(3)电流表的示数为电流的有效值，由闭合电路欧姆定律可得
其中
联立解得
电压表的示数为路端电压有效值
(4)线圈每转过一周，外力所做的功等于整个回路产生的焦耳热
代入数据解得
13．（1）；（2）
【详解】（1）由图像可知，输入电压的有效值为
原线圈中的电流为
由变压器电流与线圈匝数的关系
可得远距离输电线中的电流
（2）升压变压器副线圈的电压
输电线损失的电压
降压变压器输入电压为
降压变压器原副线圈匝数比
14．（1），方向向下；（2）；（3）45V
【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值为
交变电流的最大值
电流的瞬时值表达式为
从图示位置转过60°时
此时的电流为
根据楞次定律，通过电阻R的电流方向向下；
（2）感应电动势平均值
电荷量
解得
（3）线圈中感应电动势的最大值为
一个周期内只有一半时间有电动势，根据有效值的定义，有
解得
电压表的示数为路端电压的有效值，解得
15．（1）；（2）180V；（3），1102.5W
【详解】(1)根据理想变压器原副线圈匝数比和电流比的关系有
电阻消耗的功率为
P=I2R
可得
(2)设原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，有
U0=I1R1+U1
原副线圈电压与匝数成正比，可得
有
U2=2U1=I2R2
联立代入数值解得
U1=90V，U2=180V
即此时变压器副线圈两端的电压180V。
(3)设副线圈输出功率最大时，滑动变阻器的阻值为，变压器输出功率等于输入功率，则
则当
时，最大，代入数据可得最大输出功率为
此时
则
由欧姆定律可得
可得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页

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