1、交变电流综合评估限时：90 分钟 总分：100 分答题表题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案一、选择题(17 为单选题，每小题 5分；810 为多选题，每小题 6分，共 53分)1下列提到的交流电，哪个指的不是交流电的有效值( )A交流电压表的读数 B保险丝的熔断电流C电容器的击穿电压 D电动机铭牌上的额定电压2一矩形线圈在匀强磁场里转动产生的交变电压 e220 sin100 tV，以下说法错2误的是( )A频率是 50 Hz B. t0 时，线圈平面与中性面垂直C. t s时， e有最大值 1200D交变电压有效值为 220 V3.如图所示为汽油机中点火装置示意图，它使用的是
2、12 V直流电源，在变压器的输出端却可得到高达 10 000 V的高压，开关是自动控制的，如果我们在副线圈两端要得到一个高压，应该使( )A开关总处于接通状态 B开关由接通时断开C开关由断开时接通 D开关总处于断开状态4一个电热器接在 10 V直流电源上消耗的电功率是 P，当把它接到一正弦交变电压上时消耗的电功率为 P/4，则该交流电压的最大值为( )A5 V B7.1 V C10 V D12 V5.将阻值为 5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示下列说法正确的是( )A电路中交变电流的频率为 0.25 HzB通过电阻的电流为 2 AC电阻消耗的电功率为 2.5
3、 WD用交流电压表测得电阻两端电压为 5 V6.如图所示，两个相同的灯泡，分别接在理想变压器的原副线圈上，(灯泡电阻不随温度变化) 已知原、副线圈的匝数比 n1 n221 ，电源电压为 U，则( )A通过 A、 B灯的电流之比 IA IB21B灯泡 A、 B两端的电压之比 UA UB21C灯泡 A、 B两端的电压分别是 UA U， UB U15 25D灯泡 A、 B消耗的功率之比 PA PB117.在变电站里，经常要监测电网上的强电流，用到的器材有电流互感器如图所示的四种有关电流互感器的连接方法中，能正确反映其工作原理的是( )答案1C 交流电压表测量的为交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有
4、效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选项 C正确2B 由 e220 sin100 tV可知， 100，则 f50 Hz，A 选项说法正确；当2t0 时，感应电动势的瞬时值为零，故 t0 时线圈在中性面，B 选项说法错误；当 ts时， e 220 V为最大值，C 选项说法正确；该交变电压的有效值为 220 V，D 选项1200 2说法正确3B 变压器也同样能改变变化直流电的电压，因为变化的电流通过原线圈，才能在副线圈产生感应电动势4B 根据 P ， ，则 U 5 V，交流电的最大电压 Um U7.1 U2R P4 U 2R U2 2V故 B选项正确5C
5、由题意可知此交流电为正弦式交流电，其有效电动势 E V，电阻消耗Um2 52的功率 P 2.5 W，C 选项正确；通过 R的电流 I A，故 B选项错误；此交流电E2R ER 22的频率 f25 Hz，故 A选项错误；电压表所测电压为有效电压，应为 V，故 D选项错52误6C ，故 A选项错误；两个完全相同的灯泡，电阻相同，则n1n2 IBIA 21UA UB IAR IBR12 ，故 B选项错误；由 2， U U1 UA， U2 UB ，得U1U2 n1n2 U12U 2 UB UB，故 UB U， UA U，故 C选项正确；两灯泡中电流不等，故 D选项错UB2 52 25 15误7A 电流
6、互感器是测量大的交变电流的器材，其工作原理是变压器，而且是升压变压器，原线圈串联在交流线路中，故 A选项正确 8.一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e10 sin 4 t(V)，则( )2A该交变电动势的频率为 2 Hz B零时刻线圈平面与磁场垂直C t0.25 s 时， e达到最大值 D在 1 s时间内，线圈中电流方向改变 100次9如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 41 ，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中 Rt为热敏电阻(其随温度升高电阻变小)，R为定值电阻下列说法正确的是( )A副线圈两端电压的瞬时值表达式为 u
7、9 sin 50 t(V)2B t0.02 s 时电压表 的示数为 9 VC变压器原、副线圈中的电流之比和输入、输出功率之比均为 14D Rt处温度升高时，电流表的示数变大，电压表 的示数不变10对电容器能通交变电流的原因，下列说法正确的是( )A当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流B当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流C在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动D在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器二、填空题(共 12分)11.如图所示，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
8、，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，通过导线横截面的电2荷量 q_.12某发电厂用 2.2 kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用 22 kV的电压，在既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的电压升高到 22 kV，若变压器原线圈的匝数为 180匝，则副线圈匝数应该是_匝. 13.为了测定和描绘“220 V 40 W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电调压变压器上有一种自耦变压器，它只有一组线圈 L，绕在闭合的环形铁芯上，输
9、入端接在 220 V交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头 P，移动它的位置，就可以使输出电压在 0250 V之间连续变化，如图所示，画出的是调压变压器的电路图实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材(1)在图中完成实验电路图(2)按实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？为什么？答案8.AB 由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是 4，由角速度和周期、频率的关系 2 f得到此交变电动势的频率为 2 Hz，周期是 0.5 s，2T所以选项 A正确周期是 0.5 s，所以 1 s内线圈中的电流
10、方向改变 4次，选项 D错误代入表达式 t0.25 s，得到 e0，选项 C错误零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项 B正确综上所述，本题的正确选项为 A、B.9BD 由题中图乙可知 U136 V， T210 2 s，由 得 U29 V，所以副线圈U1U2 n1n2两端电压的瞬时值表达式为 u9 sin100 t(V)，A 选项错；电压表示数为有效值，故 B2选项正确；由变压器原、副线圈电流关系及输入、输出功率关系知，C 选项错；当 Rt处温度升高时 Rt电阻变小， U2不变，副线圈中电流 I2变大，故 D选项正确10BD 电容器实质上是通过反复充、放电来实现通电的，并无电荷流过
11、电容器11. 2BS2R BSR解析：线框在磁场中转动切割磁感线产生正弦式交流电，有效值 E BS ，由欧姆22定律得 I ，线框2BS2R从中性面开始转过 的过程，通过导线截面的电荷量由2E ， BS， I ， q I t，可得 q . t ER BSR121001 1 800解析：由于前后两次输送的电功率相等，则有 IU I U，所以 ， 100，由变压器的原理： ，可得UU II 101 PP I2RI 2R U1U2 n1n2 ，n1n2 2.222 110 180n2所以 n21 800 匝13(1)如图(注意：电流表外接或内接均可)(2)如果电流表外接，电压较高段误差较大，因为电压
12、越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大；如果电流表内接，电压较低段误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大三、计算题(共 35分)14.如图所示，圆形线圈共 100匝，半径为 r0.1 m，在匀强磁场中绕过直径的轴 OO匀速转动，磁感应强度 B0.1 T，角速度为 rad/s，电阻为 R10 .300(1)线圈由图示位置转过 90时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图所示，图示位置为 t0 时刻)?(3)线圈转动过程中产生的热功率多大？15一居民小区有 440户，以前每户平均消耗电功率为 100 W，使用的区间变压器
13、匝数比为 1656 ，恰好能使额定电压为 220 V的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为 250 W，若变压器输入电压仍为 6 600 V，区间输电线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器，则此变压器的匝数比为多少？答案14.(1)3 A (2) i3sin t A (3)45 W300解析：(1)当从图示位置转过 90时，线圈中有最大感应电流最大感应电动势为Em NBS 1000.10.1 2 V30 V300Im 3 A.EmR(2)由题意知 i Imsin t ，即 i3sin t A.300(3)感应电流的有效值I A.Im2 32发热功率 P I2R
14、( )210 W45 W.32152209解析：未换时输电电流： I 200 AP总U用输送电压 U2 U1240 Vn2n1由 U U2 U 用 IR 线 ，得 R 线 0.1 换变压器后 I 500 AP总 U用线路电压损失 U I R 线 50 V变压器输出电压 U2 U 用 U270 V变压器匝数比 n1 n2 U1 U22209.16.如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为 r0.10 m、匝数 n20 匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)在线圈所在位置磁感应强度 B的大小均为 B T，0.20线圈的
15、电阻为 R10.50 ，它的引出线接有 R29.5 的小电珠 L.外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠当线圈运动速度 v随时间 t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)求：(1)小电珠中电流的峰值；(2)电压表的示数；(3)t0.110 2 s时外力 F的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小电珠的功率提高，可采取什么办法(至少说出两种方法)?17.利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式，将直流电变为交流电的装置称为逆变器(1)用逆变器将直流电变
16、为交流电进行供电有哪些好处？(请简要回答)(2)有一台内阻为 1 的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为 14 ，降压变压器匝数比为 41 ，输电线的总电阻 R4 ，全校共 22个班，每班有“220 V 40 W”灯 6盏，若全部电灯正常发光，则发电机输出功率多大？发电机电动势多大？输电效率多少？答案16.(1)0.16 A (2)1.07 V (3)0.128 N (4)提高 vm、用变压器解析：(1)由题意及法拉第电磁感应定律知道，由于线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为Em nBlv nB2 rvm，电
17、路总电阻为 R1 R2，那么小电珠中电流的峰值为 Im nB2 rvmR1 R2A0.16 A.200.22 0.12 9.5 0.5(2)电压表示数为有效值U ImR2 0.169.5 VUm2 22 220.76 V1.07 V.2(3)当 t0.110 2 s也就是 T/4时，外力 F的大小为F nB2 rIm vm0.128 N.n2B2 2 r 2R1 R2(4)提高 vm、用变压器17(1)见解析 (2)5 424 W 250 V 97%解析：(1)可以改变电压的大小以适应不同的需要；通过升压、降压在远距离输电中减少电能在输电线上的损耗，提高供电效率所以用逆变器将直流电变为交流电，可以提高发电系统的利用率(2)发电机的输出功率： P 出 nP 灯 I R2而 I2 I1 nI 灯 226 A6 A14 14 14 40220所以， P 出 226406 245 424(W) E U1 I1r， r为发电机内阻，U1 U2， U34 U414U24 U4 I2R4220 V64 V904 V； I14 I2所以， E V641 V250 V.9044 n 100%97%.P用P出 nP灯P出 22640 W5 424 W
