课时测评20 交变电流的“四值”和变压器的综合问题-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（粤教版）

课时测评20　交变电流的“四值”和变压器的综合问题 (时间：30分钟　满分：40分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－8题，每题5分，共40分) 1．(多选)(2024·惠州市高二校考)如图甲所示，标有“220 V、40 W”的电灯和标有“20 μF、360 V”的电容器并联接到交变电源上，为交流电压表，交变电源的输出电压如图乙所示，闭合开关，下列判断正确的是(　　) A．t＝0时刻，交流电压表的示数为零 B．电容器将被击穿 C．电灯的电功率为40 W D．当T＝0.02 s时，电流方向每秒改变100次 答案：CD 解析：交流电压表显示的是有效值，则t＝0时刻，交流电压表的示数为U＝＝ V＝220 V，故A错误；根据题图乙可知220 V<360 V，即交流电源输出电压的最大值小于电容器的击穿电压，则电容器不会被击穿，故B错误；根据上述可知，电源输出电压的有效值为220 V，恰好等于电灯的额定电压，则电灯的电功率为额定功率40 W，故C正确；由于电流方向一个周期内改变两次，则电流方向每秒改变次数为n＝×2＝×2次＝100次，故D正确。故选CD。 2．(多选)(2024·江西抚州临川一中高二校考)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，边长为L＝10 cm的正方形线圈abcd共N＝100匝，线圈电阻r＝1 Ω。线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，转动的角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω。则下列说法正确的是(　　) A．由图示位置转过60°角时的感应电动势的大小为1 V B．交流电压表的示数为0.8 V C．线圈转动一周电流产生的总热量为0.4 J D．图示位置ab边所受的安培力大小为 N 答案：ACD 解析：线圈产生的最大电动势为Em＝NBL2ω＝100××0.12×2π＝2 V，电动势的有效值为E＝＝ V，则交流电压表的示数为U＝E＝0.8 V，故B错误；由图示位置转过60°角时的感应电动势的大小为E＝Emcos 60°＝2× V＝1 V，故A正确；线圈转动一周电流产生的总热量为Q＝T＝·＝× J＝0.4 J，故C正确；图示位置线圈中的电流为I＝＝ A＝0.4 A，图示位置ab边所受的安培力大小为Fab＝NBIL＝100××0.4×0.1 N＝ N，故D正确。故选ACD。 3．(多选)(2024·天津和平统考)如图甲为一自耦变压器(可视为理想变压器)的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，滑动触头C在某一位置，在B、C间接一个交流电压表和一个变阻器R，若A、B间输入图乙所示的交变电压，则(　　) A．当t＝1×10-2 s时，电压表的示数为零 B．A、B间输入电压的瞬时值u＝220·sin (100πt) V　 C．滑动触头C向上移动时，R两端的电压增大 D．变阻器滑片P向上移动时，A、B间输入功率增大 答案：BCD 解析：电压表的示数为有效值，不为零，A错误；由题图乙可知T＝2×10-2 s，故ω＝＝100π rad/s，代入表达式u＝Umsin ωt可得，A、B间输入电压的瞬时值u＝220sin (100πt) V，B正确；根据变压器电压关系＝，当滑动触头C向上移动时，n2变大，所以R两端的电压增大，C正确；变阻器滑片P向上移动时，n2不变，R减小，根据变压器电压关系＝，可知R两端的电压不变，输入功率等于输出功率，P入＝P出＝，所以变阻器滑片P向上移动时，A、B间输入功率增大，D正确。故选BCD。 4．(2024·广州市第一中学高三联考)某款亮度可调的节能灯，其内部结构原理如图所示，通过滑动变压器副线圈的滑片P可以控制灯泡亮暗，变压器原线圈输入电压为u＝220sin (100πt ) V，下列说法正确的是(　　) A．变压器副线圈输出电压的频率为100 Hz B．电键S断开时，变压器副线圈两端电压为零 C．闭合电键S，滑片P向上滑动时，灯泡变暗 D．闭合电键S，滑片P向上滑动时，副线圈输出电压变大 答案：D 解析：变压器不改变交流电的频率，由f＝＝50 Hz，可知副线圈输出电压的频率为50 Hz，故A错误；电键S断开时，变压器副线圈两端电压不为零，故B错误；根据＝，n2增大时，U2增大，灯泡会变亮，故C错误，D正确。故选D。 5．(2024·江门市培英高级中学高二校考)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，b是原线圈的中心抽头， S为单刀双掷开关，定值电阻R＝10 Ω。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是(　　) A．当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2 A　 B．当S与a连接后， t＝0.01 s时理想电流表的示数为零 C．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的2倍 D．当S由a 拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz 答案：A 解析：S与a连接后，由＝，又U1＝ V＝220 V，解得U2＝22 V，则理想电压表的示数为22 V，又知定值电阻R＝10 Ω，可得理想电流表的示数为电流的有效值I＝＝2.2 A，A正确，B错误；S由a拨到b后n1∶n2＝5∶1，则U1∶U2′＝5∶1，得U2′＝2U2，根据P＝可知功率变为原来的4倍，C错误；输出电压频率不变，仍为50 Hz，D错误。故选A。 6．在图1所示的交流电路中，a、b两端接入的交流电的电压有效值为10 V，电流表均为理想电表，R、R′均为定值电阻。已知两个电流表A1、A2的示数分别是I1＝0.1 A、I2＝0.3 A，电阻R两端的电压u随时间t变化的规律如图2所示。下列说法正确的是(　　) A．a、b两端所接交流电的频率为5 Hz B．电阻R的阻值为10 Ω C．理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1 D．理想变压器输出的功率为1 W 答案：C 解析：由题图2可知，a、b两端所接交流电的频率f＝＝ Hz＝2.5 Hz，故A错误；电阻R两端电压的有效值UR＝ V＝1 V，R＝＝ Ω＝10 Ω，故B错误；根据理想变压器原、副线圈的电流关系有n1I1＝n2I2，代入数据可得n1∶n2＝3∶1，故C正确；由Uab＝UR＋U1，代入数据可得U1＝9 V，又理想变压器的输出功率等于输入功率，则有P输出＝P输入＝U1I1＝0.9 W，故D错误。故选C。 7．(多选)(2024·广州市高二统考期末)如图所示，理想变压器原线圈所在电路输入有效值U＝220V交变电流，测得完全相同的灯泡a、b两端的电压均为55 V，已知RT为随温度升高阻值减小的热敏电阻，变压器为理想变压器，两灯泡阻值不变且始终未烧坏，下列说法正确的是(　　) A．原、副线圈的匝数之比为3∶1 B．流经灯泡a的电流与热敏电阻的电流之比为1∶1 C．若热敏电阻RT温度降低，灯泡a变亮、b变亮 D．若热敏电阻RT温度降低，灯泡a变暗、b变亮 答案：AD 解析：由于灯泡a两端的电压为55 V，因此加在原线圈两端的电压为165 V，根据＝可知原、副线圈的匝数之比＝＝，故A正确；根据＝可知原、副线圈电流之比＝，而两相同灯泡的电压相等，则流过的电流也相等，故流过热敏电阻的电流占I2中的，因此流经灯泡a的电流与热敏电阻的电流之比为1∶2，故B错误；若热敏电阻RT温度降低，电阻增大，副线圈的总电阻增大，总电流减小，导致原线圈的电流减小，加在灯泡a两端的电压降低，灯泡a变暗，原线圈分得的电压升高，从而副线圈的电压升高，灯泡b变亮，故C错误，D正确。故选AD。 8．(多选)(2024·广东清远高二统考期末)如图所示，磁极间的磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场，OO′为垂直于磁场方向的转轴。绕OO′轴匀速转动的矩形线圈abcd的面积为S，匝数为N，电阻为r，转动的角速度为ω，从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一电阻箱R，图中电压表V为理想交流电表。下列说法正确的是(　　) A．矩形线圈从图示位置转过90°时，电压表的示数为0 B．矩形线圈经过图示位置时，线圈中的电流方向为a→b→c→d→a C．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωsin ωt D．电阻R消耗的最大功率为 答案：BD 解析：矩形线圈从图示位置转过90°时，矩形线圈位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，线圈的感应电动势为0，但电压表的示数为有效值(示数不为0)，故A错误； 图示位置时，线圈ab端和cd端切割磁感线，根据右手定则知电流方向为a→b→c→d→a，故B正确；图示位置为垂直中性面位置，由此位置开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcos ωt，故C错误；根据电源输出功率与外电路电阻的关系可知，当外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，即R＝r时，有Pm＝2r＝，故D正确。故选BD。 学科网（北京）股份有限公司 $