1、第二章 交变电流 (时间：90 分钟 满分：100 分)一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分)1图 1 为某种交变电流的波形，每半个周期按各自的正弦规律变化，其有效值为( )A7A B5 A C3 A D4 A2 22一电饭煲和一台洗衣机同时并入 u311sin 314t V 的交流电源上，均正常工作，用电流表分别测得电饭煲的电流是 5 A，洗衣机的电流是 0.5 A下列说法正确的是( )A电饭煲的电阻是 44 ，洗衣机电动机线圈电阻是 440 B电饭煲消耗的功率为 1 555 W，洗衣机电动机消耗的功率为 155.5 WC1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.610
2、4 J，洗衣机电动机消耗的电能为 6.6103 JD电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍3如图 2 甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度给该台灯接 220 V 的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为( )A220 V B110 V C. V D. V2202 1102图 1 图 2 图 34如图 3 所示，M 为理想变压器，电表均可视为理想电表，接线柱 a、b 接电压u311sin 314t V 的正弦交流电源当滑动变阻器的滑片 P 向上滑动时，示数发生变化的电表是( )AA 1、A 2 BA 2、V 2 CA
3、 1、A 2、V 2 DA 1、A 2、V 1、V 25在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器下图所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是( )6. 汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有 12 V，不能在火花塞中产生火花，为此设计了如图 4 所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花了，下列说法中正确的是( )图 4A该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流电，变压器不
4、能改变直流电压B该设计方案可行，因为变压器能将直流电改变为交变电流C该设计方案可行，因为通过变压器原线圈的是变化的电流，可以通过变压器发生互感现象D该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压器二、双项选择题(本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分)7图 5 甲所示电路中，A 1、 A2、A 3 为相同的电流表，C 为电容器，电阻 R1、R 2、R 3的阻值相同，线圈 L 的电阻不计在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在 t1t 2 时间内( )A电流表 A1 的示数比 A2 的小 B电流表 A2 的示数比 A3 的大C电流表 A1 和 A2 的示数相同 D电流表的示数
5、都不为零8如图 6 是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( )A周期是 0.01 s B最大值是 311 VC有效值是 220 V D表达式为 u220sin 100t V图 5 图 6 图 79有一交变电流如图 7 所示，则由此图象可知( )A它的周期是 0.8 s B它的峰值是 4 AC它的有效值是 2 A D它的频率是 0.8 Hz210图 8 中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q 为滑动头现令 Q 从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯 L 两端的电压等于其额定电压为止用 I1 表示流过原线圈的电流， I2 表示流过灯泡的电流，
6、U 2 表示灯泡两端的电压，P 2 表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值)下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )图 8题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答 案三、填空题(本题共 2 小题，共 12 分)11. (6 分)如图 9 所示，单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中，线框面积为 S，电阻为 R.线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴以角速度 匀速转动，线框中感应电流的有效值 I _.线框从中性面开始转过 的过程中，通过导线横截面的2电荷量 q_.图 912(6 分) 某发电厂用 2.2 kV 的
7、电压将电能输送到远处的用户，后改用 22 kV 的电压，在原有输电线路上输送同样的电功率前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为_要将 2.2 kV 的电压升高至 22 kV，若变压器原线圈的匝数为 180 匝，则副线圈的匝数应该是_匝姓名：_ 班级：_ 学号：_ 得分：_ 四、解答题(本题共 4 小题，共 40 分)13. (8 分) 如图 10 所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为 l1，宽度为 l2，共有 n 匝，总电阻为 r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为 R 的定值电阻，线圈以角速度 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴 OO匀速运
8、动，沿转轴 OO方向看去，线圈转动沿逆时针方向， t0 时刻线圈平面与磁感线垂直图 10(1)表示出线圈经过图示位置时通过电阻 R 的感应电流的方向(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式(3)求线圈从 t0 位置开始到转过 90的过程中的平均电动势(4)求线圈从 t0 位置开始到转过 60时的瞬时电流14. (8 分) 黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙” 如图 11 所示是高压电网的工作电路高压电网是利用变压器将有效值为 220 V 的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为 0.5 cm，已知
9、空气在常温常压下的击穿电压为 6 220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的原、副线圈匝数比不得超过多少？图 1115.(12 分) 如图 12 所示，变压器原线圈输入电压为 220 V，副线圈输出电压为 36 V，两只灯泡的额定电压均为 36 V，L 1 额定功率为 12 W，L 2 额定功率为 6 W试求：图 12(1)该变压器的原副线圈匝数比(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有 L1 工作时原线圈中的电流16. (12 分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为 100 kW，输出电压为 500 V，输电导线的总电阻为 10 ，导线上损耗的电功率为 4 k
10、W，该村的用电电压是 220 V.图 13(1)输电电路如图 13 所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为 60 kW，则该村还可以装“220 V 40 W”的电灯多少盏？第二章 交变电流 章末检测 答案1B 根据有效值的定义得Q 2R 2R I 2RT，(82) T2 (62) T2解得 I5 A ，故 B 正确2C3B 本题考查电压的有效值的计算设电压的有效值为 U，根据有效值定义有 T，解得 B 项正确(2202)2R T2 U2R4A 由变压器特点，可知 ，只要 n1、n 2的比值不变， U1不变，那么 U2也不U1U2 n1n2变；由 知：原线圈
11、中电流因副线圈中电流的改变而改变，因滑动变阻器的电阻变化，I1I2 n2n1A2的示数变化，所以 A1的示数也会发生变化，故应选 A.5A 电流互感器串联在电路中，且连电流表的线圈电流小，由 知：电流小的I1I2 n2n1线圈匝数多，故 A 正确6C 变压器只能改变交变电流的原因是如果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保持不变，从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出电压了在本装置中，开关的闭合、断开，导致电流不断地变化，从而使得磁通量不断地变化，能够使变压器工作7BC 理想变压器原、副线圈的磁场变化情况相同，由图乙知原线圈的磁场均匀变化，据法拉第电磁感应定律 E S 知副线圈中产生恒定
12、电流，线圈对直流电无nt nBt阻碍作用，直流电不能通过电容器，所以电流表 A1、A 2的示数相同，A 3的示数为0，B 、 C 选项符合题意8BC 本题考查正弦交变电流的基础知识，考查考生对正弦交流电基本知识及图象的掌握由图象可知，该交变电压周期为 0.02 s，最大值为 311 V，瞬时值表达式为u311sin 100t V，A、D 项错误，B 项正确；有效值为 V220 V，C 项正确31129AB 由图象可读得 T0.8 s，f 1.25 Hz，故 A 对，D 错；又可由图象读得1TIm4 A，故 B 对；因为电流并非正弦交流电，故其有效值 I 2 A，C 错Im2 210BC 滑动头
13、向上匀速滑动，副线圈匝数均匀增加，与时间 t 成正比，由 U1U2得：U 2 ，故 U2与 t 也成正比，选项 C 正确；随着白炽灯变亮，其本身电阻也逐n1n2 n2U1n1渐增大，灯泡的 It 图线斜率逐渐减小，B 项正确；由于副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，由 PUI 知，输入电流也要增大，故 A 错；灯泡消耗的功率 n2 ，所U2R以 n2与 U2不成正比，即 Pt 图象不满足正比例函数关系，故 D 错11. 2BS2R BSR解析 线框转动产生交变电流 EmaxBS，I max BS/R ，有效值 I EmaxR Imax2；线框转过 的过程中， BS， ， ，q t .2
14、BS2R 2 E t I Rt I R BSR121001 1800解析 消耗在输电线上的电功率P 损 I 2R 线 ( )2R 线 ，P送U送所以 P 损 ， ( )2( )21001.1U2送 P前P后 U后U前 222.2由于变压器原、副线圈的电压比等于匝数比得 ，n 2 匝1800 匝U1U2 n1n2 U2n1U1 221802.213(1)自下而上 (2)e nBl 1l2sin t(3) (4)2nBl1l2 3nBl1l22R r解析 (1)根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中的电流方向是 badcb，故流过 R的电流是自下而上(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规
15、律变化，且最大感应电动势EmnBl 1l2，所以感应电动势的瞬时值表达式为 enBl 1l2sin t.(3) n n Et Bl1l2/2 2nBl1l2(4)线圈从 t0 开始转过 60时，瞬间电流为 i eR r nBl1l2sin3R r 3nBl1l22R r14.110解析 电网两极间电场可看做匀强电场 UmE md，由题意，空气被击穿时 Em6 220 V/cm， Um6 220 0.5 V3110 V由理想变压器电压关系： U1U2 n1n2由峰值与有效值关系：U m U22由以上各式，得 n1n2 110所以原、副线圈匝数比不得超过 110.15(1)559 (2)0.082
16、 A 0.055 A解析 (1)由变压比公式得 代入数据，得U1U2 n1n2 n1n2 22036 559(2)两灯均工作时，由能量守恒得P1P 2U 1I1I1 AP1 P2U1 12 62200.082 A只有 L1灯工作时，由能量守恒得P1U 1I1解得 I1 A0.055 AP1U1 1222016(1)110 24011 (2)900 盏解析 (1)因为 P 损 I R 线2所以 I2 A20 AP损R线 410310I1 A200 APU1 100103500则 n1n2 I2I1 20200 110U3U 2I 2R 线 (500102010) V4 800 V则 n3n4 U3U4 4 800220 24011(2)设还可装灯 n 盏，据降压变压器输入功率等于输出功率有 P3P 4其中 P4(n 406010 3) WP4P 3(100 4) kW96 kW所以 n900.
