2013—2014学年度上学期高三一轮复习

物理单元验收试题（10）【新课标】

单元十 交变电流

一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分．每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分）

1． [2013·四川卷] 用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图像如图所示，则(　　)

A．变压器输入功率约为3.9 W

B．输出电压的最大值是110 V

C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2

D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin(100πt＋) A

2． [2013·江苏卷] 如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线 圈上的滑片P处于图示位置时 ，灯泡L能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有(　　)

A．向下滑动P

B．增大交流电源的电压

C．增大交流电源的频率

D．减小电容器C的电容

3．如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V 和10 A，已知图甲中原、副线圈匝数比为100∶1，图乙中原、副线圈匝数比为1∶10，则（　　）

A．图甲中的电表是电压表，输电电压为22 000 V

B．图甲是电流互感器，输电电流是100 A

C．图乙中的电表是电压表，输电电压为22 000 V

D．图乙是电流互感器，输电电流是10 A

4．我国“西电东送”采用高压输电，继三峡至常州500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程．采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电网供电和不同电网的互联．关于高压直流输电，下列说法正确的是（　　）

A．高压输电可以减小输电电流，从而减少输电导线的能量损失

B．恒定的直流输电可以有效消除交流高压输电中感抗和容抗的影响

C．可以加快输电的速度

D．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压

5．如图所示，黑箱输入端A、B输入含有直流成分和交流成分的电流，为了使输出端a、b输出只有直流成分的电流，黑箱中可能有电容器、电感线圈或电阻，其中效果最好的是图中的（　　）

6．如图所示，理想变压器初级线圈接一交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变．则下列说法中正确的是（　　）

A．只将S1从2拨向1时，电流表示数变小

B．只将S2从4拨向3时，电流表示数变小

C．只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压增大

D．只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小

7．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速．现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的．如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压．即在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一被截去，从而改变电灯上的电压．那么现在电灯上的电压为（　　）

A．Um B． C． D．

8．[2013·山东卷] 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，A为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，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(　　)

图甲　　　　　　　　　　　图乙　　

A．电流表的示数为10 A

B．线圈转动的角速度为50π rad/s

C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行

D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左

9．[2013·广东卷] 如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，V和A均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，AB端电压u1＝12 sin100πt (V)．下列说法正确的是(　　)

A．电流频率为100 Hz

B．V的读数为24 V

C．A的读数为0.5 A

D．变压器输入功率为6 W

10．如图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子（不计重力），当两板间加上如图所示的交变电压后，能使电子有可能做往返运动的电压是（　　）

二、计算题（本大题共3小题，共60分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．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）

11．（18分）将电阻R1和R2，如图甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为U的交流电源上，R1和R2上的电功率之比为2∶1；若其他条件不变，只将R1和R2改成如图乙接法，R1和R2上的功率之比为1∶8，若甲图中原、线圈的电流为I1，乙图中原线圈电流为I2，求：

（1）两组副线圈的匝数之比；

（2）I1和I2之比．

12．（20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B＝ T．为用此发电机所发出交流电带动两个标有“220 V, 11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示．求：

（1）发电机的输出电压为多少？

（2）变压器原、副线圈的匝数比为多少？

（3）与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？

13．（22分）有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一学校照明用电，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，若保证全部电灯正常发光，则

（1）发电机的电动势为多大？

（2）发电机的输出功率为多大？

（3）输电效率为多少？

参考答案

1．A　[解析] 由图像可知通过负载的电流有效值为I有＝＝ A，负载消耗的功率P＝UI≈3.9 W，变压器输入功率等于输出功率，故约为3.9 W，选项A正确；变压器的输出电压110 V是有效值，最大值为110  V，选项B错误；由公式＝得变压器原、副线圈匝数比＝，选项C错误；负载电流的函数表达式应为i＝0.05sin(100πt) A，选项D错误．

2．BC　[解析] 因为原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比，当向下滑动P时，相当于减少副线圈的匝数，导致副线圈两端的电压减小，流过灯泡L的电流也减小，灯泡变暗，选项A错误；增大交流电源的电压，则会使副线圈两端的电压也随之增大，灯泡变亮，选项B正确；电容器的电容越大，交流电源的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，灯泡就越亮，选项C正确，选项D错误．

3．解析：根据输入端的连接关系可知，图甲为电压互感器，图中电表为电压表；图乙为电流互感器，图中的电表为电流表．根据变压器的电压、电流与匝数的关系可得，图甲中原、副线圈电压关系为＝，所以输电电压U1＝22 000 V；图乙中原副线圈中电流关系为＝，所以输电电流I1＝100 A，故A项正确．

答案：A

4．解析：在功率一定时，采用高压输电，根据P＝IU，可以通过减小电流，从而减少输电导线的能量损失，A项正确；交流电由于感抗与容抗的作用，不能无限升压，而利用直流输电可以有效弥补这个缺陷，B项正确；两种输电方式都不能改变输电的速度，C项错误；变压器只能改变交变电流的电压，D项错误．

答案：AB

5．解析：电感通直流、阻交流；电容通交流、隔直流．C项中，交流成分被电容器短路，没有去除的交流成分又被电感线圈阻碍，故去除交流成分的效果最好．

答案：C

6．解析：由＝可得A项中n1变小，U1、n2不变，则U2变大，I2变大，又＝可得I1变大，B项中n2变小，n1、U1不变，则U2变小，I2变小，又＝，所以I1变小，故A项错，B项正确；C项中，R增大，U2不变，所以UR2＋UR3不变，又R3不变，所以UR2不变，C项错；D项中，R3变大，R总变大，U2不变，则I2变小，P出＝U2I2变小，R入＝P出变小，D项正确．

答案：BD

7．解析：由有效值的定义知T＝·，得U＝.

答案：C

8．AC　[解析] 产生的交变电流的最大值为10  A，有效值为10 A，所以电流表的示数为10 A，故A正确．线圈转动的角速度ω＝＝ rad/s＝100π rad/s，故B错误.0.01 s时电动势最大，由法拉第电磁感应定律得，磁通量的变化率最大，此时线圈平面与磁场方向平行，故C正确.0.02 s时线圈转到图示位置，对CD边由右手定则可判断电流方向为由D到C，所以R中的电流从左向右，故D错误．

9．D　[解析] 由u1＝12 sin100πt(V)得，输入电压有效值U1＝12 V，ω＝100π rad/s，故电流频率f＝＝50 Hz，A错；根据＝得电压表的读数U2＝6 V，B错；电流表的读数I2＝＝1 A，C错；灯泡功率P2＝＝6 W，则变压器输入功率P1＝P2＝6 W，D对．

10．解析：对A图可知，电子先做加速度减小的加速度运动，T时刻速度最大；由T到T做加速度增加的减速运动，T时刻速度为零；从T到T电子反向做加速度减小的加速运动，T时刻速度最大；由T到T做加速度增大的减速运动，T时刻速度为零，回到原位置，即电子能往复运动．同样的方法可得B、C两项也对．

答案：ABC

11．解析：（1）甲图中R1和R2串联，电流相同，功率与电阻成正比，所以有R1＝2R2　①

设乙图三组线圈的匝数分别是n1、n2、n3，两组副线圈上的电压分别是U2和U3，易得

U2＝U　②

U3＝U　③

由乙图中R1和R2上的功率之比为1∶8，即（U/R1）∶（U/R2）＝1∶8　④

联立①②③④式解得＝.

（2）设甲图中输出功率为P1，则

P1＝（U）2/（R1＋R2）

设乙图中输出功率为P2，则

P2＝（U）2/R1＋（U）2/R2

以R1＝2R2，n3＝2n2代入，可得：＝.由于输入功率等于输出功率，所以甲、乙两图中输入功率之比也为，根据P＝IU，电压恒定，所以两图中电流之比I1∶I2＝2∶3.

答案：（1）1∶2　（2）2∶3

12．解析：（1）根据Em＝NBSω＝1 100 V

得输出电压的有效值为U1＝＝1 100 V.

（2）根据＝得＝.

（3）根据P入＝P出＝2.2×104 W

再根据P入＝U1I1，解得I1＝20 A.

答案：（1）1 100 V　（2）5∶1　（3）20 A

13．解析：由题意知U4＝220 V

则I3＝·n＝×22×6 A＝24 A

由降压变压器变压关系：＝，得U3＝＝880 V

由降压变压器变流关系：＝，得I2＝＝6 A

又因为U2＝U3＋I2R＝880 V＋6×4 V＝904 V

由升压变压器变压关系：

＝，得U1＝226 V

由升压变压器变流关系：＝，得I1＝24 A

所以（1）发电机的电动势：

E＝U1＋I1r＝250 V.

（2）发电机的输出功率

P出＝EI1－Ir＝5 424 W.

（3）输电的效率η＝＝×100%＝×100%＝97%.

答案：（1）250 V　（2）5 424 W　（3）97%