人教版(2019) 选择性必修 第二册 第三章 交变电流 章末测评验收卷(三)(课件 练习,2份打包)

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人教版(2019) 选择性必修 第二册 第三章 交变电流 章末测评验收卷(三)(课件 练习,2份打包)

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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,只有一项符合题目要求。)
1.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中,通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示,下列说法正确的是(  )
t1、t3时刻线圈产生的电动势最大
t1、t3时刻线圈位于中性面
t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变
线圈每转一周,电流的方向就改变一次
2.如果用220 V和11 kV两种电压来输电,设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同,则两次输电导线的横截面积之比为(  )
2 500∶1 1∶2 500
1∶250 250∶1
3.阻值R=10 Ω的电阻与交流电源连接,通过电阻R的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图所示。则(  )
通过R的电流有效值是0.6 A
R两端的电压有效值是6 V
此交变电流的周期是2 s
此交流电源的频率是100 Hz
4.(2022·北京卷,4)某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦交流电源上,副线圈输出电压为22 000 V,输出电流为300 mA。该变压器(  )
原、副线圈的匝数之比为100∶1
输入电流为30 A
输入电流的最大值为15 A
原、副线圈交流电的频率之比为1∶100
5.(2024·湖南郴州高二期末)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=55·sin(100πt)V的交流电源上,副线圈接有阻值为55 Ω的负载电阻R,原、副线圈匝数之比为1∶2,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(  )
副线圈输出交流电的频率为100 Hz
电压表的示数为110 V
原线圈的输入功率为440 W
若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω的定值电阻,则电流表的示数为8 A
6.某圣诞树装饰的彩灯中共有440个小彩灯,这些小彩灯每40个为一串,一共11串。11串小彩灯相互并联,由一台变压器供电(如图所示,视为理想变压器),若变压器原线圈接交流电源为e=220·sin(100πt) V时,这些小彩灯恰好正常工作,已知每个小彩灯的额定电压均为2 V,工作电流均为0.1 A,则通过原线圈的电流是(  )
0.4 A 1.1 A
3.025 A 16 A
7.(2024·山东德州高二期中)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。发电机的线圈为100匝,其电阻为5 Ω,外接一只电阻为95 Ω的灯泡(阻值恒定),如图乙所示,下列说法正确的是(  )
在t=0的时刻,电压表的示数为零
在t=0.01 s的时刻,通过线圈的磁通量最大
在t=0.005 s的时刻,通过线圈的磁通量的变化率为220 Wb/s
在0~0.01 s的过程中,灯泡产生的焦耳热为220 J
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但选不全的得3分,有选错的得0分。)
8.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电,第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化,如图甲所示;第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的,则以下说法正确的是(  )
第一次,灯泡两端的电压有效值是U0
第二次,灯泡两端的电压有效值是
第一、二次,灯泡的电功率之比是2∶9
第一、二次,灯泡的电功率之比是1∶5
9.(2024·山西运城高二期中)如图所示,某小型水电站通过升压变压器T1、高压输电线路和降压变压器T2将产生的电能输送给10 km外的用户,已知水电站输出电压为100 V,高压输电线路的阻值为5 Ω,输电总功率为40 kW,用户端电压为220 V。两变压器均为理想变压器,T1的匝数比为1∶20。下列说法正确的是(  )
T1的输出电压为2 000 V
高压输电线上损失的电功率为1 kW
T2的匝数比n3∶n4=100∶11
用户变多时,高压输电线上的电流变大
10.如图甲所示,一台线圈内阻r=2 Ω的小型发电机外接一只电阻R=10 Ω的灯泡,发电机内匀强磁场的磁感应强度B= T,线圈的面积S=0.01 m2,发电机正常工作时通过灯泡的电流i随时间t按正弦规律变化,如图乙所示,下列说法正确的是(  )
t=0.1 s时,穿过线圈的磁通量为零
t=0.05 s时,理想交流电压表的示数为30 V
发电机线圈的匝数为240匝
发电机线圈每秒产生的焦耳热为18 J
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(6分)(2024·安徽合肥高二期中)(1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验,必须要选用的器材是________(2分)。
A.有闭合铁芯的原副线圈
B.无铁芯的原副线圈
C.交流电源
D.直流电源
E.多用电表(交流电压挡)
(2)关于本实验,下列说法正确的是________(2分)。
A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.因为使用的电压较低,通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接
C.实验时可以保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,探究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.变压器开始正常工作后,通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
(3)某次实验中,用匝数na=400匝和nb=800匝的线圈实验,测量的数据如下表所示,下列说法中正确的是________(2分)。
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
A.原线圈的匝数为na,用较粗导线绕制
B.副线圈的匝数为na,用较细导线绕制
C.原线圈的匝数为nb,用较细导线绕制
D.副线圈的匝数为nb,用较粗导线绕制
12.(8分)(2024·辽宁锦州高二期末)在探究“变压器的电压与匝数的关系”中,可拆变压器如图所示。
(1)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
(2)实验中,电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱,副线圈接“0”、“4”接线柱,当副线圈所接电表的示数为6.0 V,若变压器是理想变压器,则原线圈的电压应为________(3分)。
A.18.0 V B.12.0 V
C.5.0 V D.3.0 V
(3)组装变压器时,该同学没有将铁芯闭合,如图所示,原线圈接12.0 V的学生电源,原、副线圈的匝数比为8∶1,副线圈两端接交流电压表,则交流电压表的实际读数可能是________(3分)。
A.0 B.9.6 V
C.1.5 V D.0.65 V
13.(10分)如图所示,圆形线圈共100匝,半径为r=0.1 m,在匀强磁场中绕过直径的轴OO′匀速转动,磁感应强度B=0.1 T,角速度为ω= rad/s,电阻为R=10 Ω,求:
(1)(3分)线圈由图示位置转过90°时,线圈中的感应电流大小;
(2)(3分)写出线圈中电流的瞬时值表达式(磁场方向如图所示,图示位置为t=0时刻);
(3)(4分)线圈转动过程中的热功率。
14.(14分)如图所示,理想变压器原线圈匝数n1=800匝,副线圈匝数n2=200匝,灯泡A标有“5 V 2 W”,电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压u=100sin(100πt)V加到理想变压器原线圈两端,灯泡恰能正常发光,求:
(1)(4分)副线圈两端电压;
(2)(4分)副线圈中的电流;
(3)(6分)电动机D消耗的电功率。
15.(16分)(2024·江西上饶高二期中)电力公司要检修电路,需停电一天,为了保障正常的教学,学校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电,如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4,降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1,输电线的总电阻为4 Ω。全校共有22个班,每班有“220 V,40 W”灯6盏,若只保证全部电灯正常发光,则
(1)(4分)降压变压器副线圈的电流I4多大?
(2)(4分)输电线损失的功率多大?
(3)(4分)升压变压器的输入电压U1多大?
(4)(4分)输电效率为多少?
章末测评验收卷(三) 交变电流
1.B [t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大,而磁通量的变化率等于零,则电动势为零,故A错误;t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大,则线圈位于中性面位置,故B正确;t2、t4时刻磁通量为零,线圈转到与中性面垂直位置处,此时感应电动势最大,电流方向不变,故C错误;线圈每转一周,两次经过中性面,电流方向改变两次,故D错误。]
2.A [根据P=UI得,I=,则P损=I2R=R,因为输送的电功率、输电线上的功率损失相同,输送电压之比为1∶50,导线的长度和电阻率相同,根据R=ρ得,导线的横截面积之比为2 500∶1,故A正确。]
3.B [从题图可以看出,交变电流中电流最大值为Im=0.6 A,通过R电流的有效值是I==0.6 A,所以R两端电压的有效值为U=IR=6 V,故A错误,B正确;此交变电流的周期是T=2×10-2 s,交变电流的频率是f==50 Hz,故C、D错误。]
4.B [由理想变压器的基本规律=得n1∶n2=1∶100,A错误;由U1I1=U2I2得I1=I2=30 A,B正确;输入电流的最大值I1m=I1=30 A,C错误;变压器不改变交流电的频率,D错误。]
5.D [根据题意,ω=100π rad/s,所以副线圈输出交流电的频率为f== Hz=50 Hz,故A错误;原线圈输入电压为U1= V=55 V,根据原、副线圈电压与匝数的关系=,解得U2=110 V,故B错误;原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,所以P== W=220 W,故C错误;若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω的定值电阻,则副线圈回路中的总电阻为R′== Ω,所以I2==4 A,根据原、副线圈电流与匝数的关系=,所以电流表的示数为I1=8 A,故D正确。]
6.A [由于每40个小彩灯为一串,每个小彩灯额定电压为2 V,故副线圈两端电压的有效值U2=80 V,由题意可知原线圈两端电压的最大值Um=220 V,则有效值U1==220 V,由理想变压器的变压比=,可得原、副线圈的匝数比为=,由题意可知每个小彩灯的工作电流0.1 A,由串、并联电路中电流规律可知副线圈中的电流为I2=1.1 A,由理想变压器的变流比=,可得通过原线圈的电流为I1=0.4 A,A正确。]
7.B [电动势的有效值为E=220 V,电压表测量的是路端电压的有效值U==209 V,A错误;在t=0.01 s的时刻,回路电动势为零,此时线圈恰好转动到中性面,通过线圈的磁通量最大,B正确;t=0.005 s时,通过线圈的磁通量的变化率==2.2 Wb/s,C错误;回路电流强度的有效值为I==2.2 A,根据焦耳定律,在0~0.01 s的过程中,灯泡产生的焦耳热为Q=I2Rt=4.6 J,D错误。]
8.AD [题图甲中灯泡两端的电压有效值U=U0,选项A正确;由题图乙知T=·+·,解得U′=U0,选项B错误;由P=知两次功率之比===,选项C错误,D正确。]
9.AD [根据变压器电压与匝数比关系=,解得T1的输出电压为U2=2 000 V,A正确;高压输电线上的电流为I2===20 A,高压输电线上损失的电功率为P损=Ir=2 000 W,B错误;高压输电线上损失的电压为ΔU=I2r=100 V,T2的输入电压为U3=U2-ΔU=1 900 V,T2的匝数比==,C错误;用户变多时,T2的输出电流变大,根据电流与匝数比关系,可知高压输电线的电流变大,D正确。]
10.BD [t=0.1 s时,电路中电流为零,即线圈产生的感应电动势为零,线圈位于中性面位置,穿过线圈的磁通量最大,A错误;由图乙可知Im=3 A,灯泡两端的电压U=R=30 V,即理想电压表示数为30 V,故B正确;根据闭合电路欧姆定律知,线圈产生的最大感应电动势Em=Im(R+r)=36 V,且Em=NBSω,ω==10π rad/s,代入数据可得N=360匝,故C错误;由焦耳定律知,线圈每秒产生的焦耳热Q=rt=18 J,故D正确。]
11.(1)ACE (2)C (3)C
解析 (1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验,必须要选用的器材是:有闭合铁芯的原副线圈、交流电源和多用电表(交流电压挡),故选A、C、E。
(2)为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数,故A错误;虽然使用的电压较低,通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连接,而且这样操作时,将人体并联到电路中,将导致测量数据不准确,故B错误;实验时可以保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,探究副线圈匝数对副线圈电压的影响,故C正确;变压器开始正常工作后,通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈,故D错误。
(3)由表格数据可知>=2,考虑到实验中所用变压器并非理想变压器,即存在功率损失,使得原、副线圈电压之比大于匝数比,所以原线圈的匝数为nb,副线圈的匝数为na;原线圈电压较大,电流较小,所以原线圈用较细导线绕制,而副线圈电压较小,电流较大,所以副线圈用较粗导线绕制,故C正确。
12.(1)A (2)B (3)D
解析 (1)实验中需要运用的科学方法是控制变量法。例如,可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响,故A正确。
(2)变压器为理想变压器,则原线圈电压为U1==×6.0 V=12.0 V,故选B。
(3)假设变压器为理想变压器,则副线圈电压为U2==×12 V=1.5 V,考虑到变压器不是理想变压器,则副线圈两端电压小于1.5 V,则电压表读数小于1.5 V,故选D。
13.(1)3 A (2)i=3sinA (3)45 W
解析 (1)当线圈由题图所示位置转过90°时,线圈中感应电流最大,感应电动势的最大值为
Em=NBSω=100×0.1×π×0.12× V=30 V
Im==3 A。
(2)由题意知i=Imsin ωt,即i=3sinA。
(3)感应电流的有效值I== A
线圈转动过程中的热功率
P=I2R=×10 W=45 W。
14.(1)25 V (2)0.4 A (3)8 W
解析 (1)交变电压u=100sin(100πt)V
最大值为Um=100 V
故有效值为U1== V=100 V
根据理想变压器的变压比公式=
有U2== V=25 V。
(2)由于灯泡正常发光,故电流为
IL== A=0.4 A
所以副线圈中的电流I2=IL=0.4 A。
(3)电动机两端电压为
UD=U2-UL=25 V-5 V=20 V
电动机消耗的电功率为
PD=UDI2=20×0.4 W=8 W。
15.(1)24 A (2)144 W (3)226 V (4)97.3%
解析 (1)降压变压器的输出功率为
P=22×40×6 W=5 280 W
降压变压器副线圈的电流
I4== A=24 A。
(2)降压变压器原线圈的电流
I3=I4=×24 A=6 A
输电线损失的功率ΔP=IR=144 W。
(3)降压变压器原线圈电压为
U3=U4=4×220 V=880 V
输电线上损失的电压为ΔU=I3R=24 V
升压变压器的输出电压为
U2=U3+ΔU=(880+24) V=904 V
升压变压器的输入电压为
U1=U2=×904 V=226 V。
(4)用户获得的实际功率P用=P=5 280 W
所以发电机的输出功率
P总=P+ΔP=(5 280+144) W=5 424 W
则输电效率η==×100%=97.3%。(共36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)
B
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,只有一项符合题目要求。)
1.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中,通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示,下列说法正确的是(  )
A.t1、t3时刻线圈产生的电动势最大
B.t1、t3时刻线圈位于中性面
C.t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变
D.线圈每转一周,电流的方向就改变一次
解析 t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大,而磁通量的变化率等于零,则电动势为零,故A错误;t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大,则线圈位于中性面位置,故B正确;t2、t4时刻磁通量为零,线圈转到与中性面垂直位置处,此时感应电动势最大,电流方向不变,故C错误;线圈每转一周,两次经过中性面,电流方向改变两次,故D错误。
A
2.如果用220 V和11 kV两种电压来输电,设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同,则两次输电导线的横截面积之比为(  )
A.2 500∶1 B.1∶2 500 C.1∶250 D.250∶1
B
3.阻值R=10 Ω的电阻与交流电源连接,通过电阻R的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图所示。则(  )
B
4.(2022·北京卷,4)某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦交流电源上,副线圈输出电压为22 000 V,输出电流为300 mA。该变压器(  )
D
A
A.0.4 A B.1.1 A
C.3.025 A D.16 A
B
7.(2024·山东德州高二期中)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。发电机的线圈为100匝,其电阻为5 Ω,外接一只电阻为95 Ω的灯泡(阻值恒定),如图乙所示,下列说法正确的是(  )
AD
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但选不全的得3分,有选错的得0分。)
8.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电,第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化,如图甲所示;第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的,则以下说法正确的是(   )
AD
9.(2024·山西运城高二期中)如图所示,某小型水电站通过升压变压器T1、高压输电线路和降压变压器T2将产生的电能输送给10 km外的用户,已知水电站输出电压为100 V,高压输电线路的阻值为5 Ω,输电总功率为40 kW,用户端电压为220 V。两变压器均为理想变压器,T1的匝数比为1∶20。下列说法正确的是(  )
A.T1的输出电压为2 000 V
B.高压输电线上损失的电功率为1 kW
C.T2的匝数比n3∶n4=100∶11
D.用户变多时,高压输电线上的电流变大
BD
A.t=0.1 s时,穿过线圈的磁通量为零
B.t=0.05 s时,理想交流电压表的示数为30 V
C.发电机线圈的匝数为240匝
D.发电机线圈每秒产生的焦耳热为18 J
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(6分)(2024·安徽合肥高二期中)(1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验,必须要选用的器材是________。
A.有闭合铁芯的原副线圈
B.无铁芯的原副线圈
C.交流电源
D.直流电源
E.多用电表(交流电压挡)
(2)关于本实验,下列说法正确的是________。
A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.因为使用的电压较低,通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接
C.实验时可以保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,探究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.变压器开始正常工作后,通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
(3)某次实验中,用匝数na=400匝和nb=800匝的线圈实验,测量的数据如下表所示,下列说法中正确的是________。
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
A.原线圈的匝数为na,用较粗导线绕制
B.副线圈的匝数为na,用较细导线绕制
C.原线圈的匝数为nb,用较细导线绕制
D.副线圈的匝数为nb,用较粗导线绕制
答案 (1)ACE (2)C (3)C
解析 (1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验,必须要选用的器材是:有闭合铁芯的原副线圈、交流电源和多用电表(交流电压挡),故选A、C、E。
(2)为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数,故A错误;虽然使用的电压较低,通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连接,而且这样操作时,将人体并联到电路中,将导致测量数据不准确,故B错误;实验时可以保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,探究副线圈匝数对副线圈电压的影响,故C正确;变压器开始正常工作后,通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈,故D错误。
12.(8分)(2024·辽宁锦州高二期末)在探究“变压器的电压与匝数的关系”中,可拆变压器如图所示。
(1)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
(2)实验中,电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱,副线圈接“0”、“4”接线柱,当副线圈所接电表的示数为6.0 V,若变压器是理想变压器,则原线圈的电压应为________。
A.18.0 V B.12.0 V C.5.0 V D.3.0 V
(3)组装变压器时,该同学没有将铁芯闭合,如图所示,原线圈接12.0 V的学生电源,原、副线圈的匝数比为8∶1,副线圈两端接交流电压表,则交流电压表的实际读数可能是________。
A.0 B.9.6 V C.1.5 V D.0.65 V
答案 (1)A (2)B (3)D
解析 (1)实验中需要运用的科学方法是控制变量法。例如,可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响,故A正确。
(1)线圈由图示位置转过90°时,线圈中的感应电流大小;
(2)写出线圈中电流的瞬时值表达式(磁场方向如图所示,图示位置为t=0时刻);
(3)线圈转动过程中的热功率。
(1)副线圈两端电压;
(2)副线圈中的电流;
(3)电动机D消耗的电功率。
答案 (1)25 V (2)0.4 A (3)8 W
所以副线圈中的电流I2=IL=0.4 A。
(3)电动机两端电压为
UD=U2-UL=25 V-5 V=20 V
电动机消耗的电功率为
PD=UDI2=20×0.4 W=8 W。
15.(16分)(2024·江西上饶高二期中)电力公司要检修电路,需停电一天,为了保障正常的教学,学校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电,如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4,降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1,输电线的总电阻为4 Ω。全校共有22个班,每班有“220 V,40 W”灯6盏,若只保证全部电灯正常发光,则
(1)降压变压器副线圈的电流I4多大?
(2)输电线损失的功率多大?
(3)升压变压器的输入电压U1多大?
(4)输电效率为多少?
答案 (1)24 A (2)144 W (3)226 V (4)97.3%
解析 (1)降压变压器的输出功率为
P=22×40×6 W=5 280 W
降压变压器副线圈的电流
(2)降压变压器原线圈的电流
(3)降压变压器原线圈电压为
输电线上损失的电压为ΔU=I3R=24 V
升压变压器的输出电压为
U2=U3+ΔU=(880+24) V=904 V
升压变压器的输入电压为
(4)用户获得的实际功率P用=P=5 280 W
所以发电机的输出功率

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