1、1第二章 交变电流章末检测卷(二)(时间：90 分钟 满分：100 分)一、单项选择题(本题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分)1下列选项中哪个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答案 C解析 交流电压表测量的是交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，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 C.2照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时 ( )A总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B总电阻比
2、深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流答案 C解析 总电阻减小，总电流增大，输电线电阻造成的电压损失 U IR 线 增大，电灯得到的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些3一交流发电机，当转速为 n1时，其交变电动势 e220sin (100 t) V，现有如下的说法，其中正确的是 ( )A在 t0 时，线圈中的磁通量为 0B该交流发电机线圈的转速为 50 r/sC若加在标有“220 V,100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变
3、答案 B解析 因为交变电流的瞬时表达式为 e Emsin t ，其中 Em NBS 表示最大值， 2 f.当转速用 r/s 作为单位时，转速与频率的数值相等最大值为有效值的 倍，则2该电动势的最大值为 220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项 C、D 错误，选项 B 正确当 t0 时， e0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项 A 错误4如图 1 所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为 201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 ( )2图 1A电流表的示数为 A32220B电源输出功率为 1200 WC电流表的示数为 A3220
4、D原线圈两端电压为 11 V答案 C解析 副线圈电压 U2220 V，电流 I2 A，则原线圈两端电压 U1 U24400 PU2 311 201V，电流 I1 I2 A，所以电流表示数为 A，选项 A、D 错误，C 正确电源输120 3220 3220出功率等于灯泡消耗的功率，为 60 W，选项 B 错误，故选 C.5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 2 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，即在正弦式电流的每一
5、个 周期中，前面的 被截去，从而改变12 14了电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为 ( )图 2A Um B. C. D.Um2 Um2 Um4答案 C解析 由有效值的定义知 T 得 U .C 项正确U2R Um2 2R T2 Um2二、多项选择题(本题共 3 小题，每小题 5 分，共 15 分每题至少有两个选项正确，选对得 5 分，漏选得 2 分，错选得 0 分)6如图 3 所示，在远距离输电过程中，若保持升压变压器原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是 ( )图 3A升高 U1会减小输电电流 I2B升高 U1会增大线路的功率损耗C升高 U1会增大线路的电压损耗3D升高 U1会提高电能的利
6、用率答案 AD解析 提高输电电压 U1，由于输入功率不变，则 I1将减小，又因为 I2 I1，所以 I2将减n1n2小，故 A 对，线路功率损耗 P 损 I R，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故 B、C 错2误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高7如图 4 甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有 0.5 A 的保险丝 L，原线圈匝数n1600 匝，副线圈匝数 n2120 匝当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 ( )图 4A阻值为 14.4 的电阻B并联两盏“36 V,40 W”的灯泡C工作频率为 10 Hz 的电视D耐压值为 36 V 的
7、电容器答案 AB解析 理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为 0.02 s，频率为 50 Hz，则副线圈得到的交变电流的频率也为 50 Hz，故接入工作频率为 10 Hz 的电视不能正常工作，C 错误；由题图乙可知，原线圈所接电源的电压有效值为 180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则 U2 180 120600V，得 U236 V，B 中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流 I1 A0.44 A0.5 A，B 正49确；副线圈两端电压的有效值为 36 V，但其最大值大于电容器的耐压值，故 D 错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消
8、耗的功率相等，则 180 V0.5 A，解得 36 V 2RR14.4 ，A 正确8如图 5 甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1 n251，电阻 R20 ，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时间t 的变化关系如图乙所示现将 S1接 1、S 2闭合，此时 L2正常发光下列说法正确的是( )图 54A输入电压 u 的表达式 u20 sin (100 t) V2B只断开 S2后，L 1、L 2均正常发光C只断开 S2后，原线圈的输入功率增大D若将 S1换接到 2， R 消耗的电功率为 0.8 W答案 AD解析 由题图乙可知， Um2
9、0 V， T0.02 s，则 100 rad/s，输入电压22Tu20 sin (100 t) V，故 A 正确；由变压器的变压规律知： ，故 U2 2U1U2 n1n2 Un2n1V4 V，由题中将 S1接 1、S 2闭合时，灯泡 L2正常发光可得，灯泡 L2的额定电压2015为 4 V，当只断开 S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为 L1、L 2串联，故L1、L 2均不能正常发光，B 错；此时 P 出 ，副线圈负载 R 总 增大，故 P 出 减小，又 P 入U2R总 P 出 ，故原线圈的输入功率减小，C 错误；当 S1换接到 2 后，副线圈的负载仅是电阻 R，故 P W0.8 W
10、，D 正确U2R 4220三、填空题(本题共 2 小题，共 16 分)9(6 分)一交流电压随时间变化的图像如图 6 所示，则此交流电的频率是_ Hz，若将该电压加在 10 F 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V；若将该电压加在一阻值为 1 k 的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_ A.图 6答案 50 200 0.14解析 由题图知 T0.02 s， Um200 V 而 f1T所以 f50 Hz，电容器耐压值应不小于 200 V，I A0.14 A.Um2 1R 10021000因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流
11、不能低于 0.14 A.10(10 分)有一个教学用的可拆变压器，如图 7 甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈 A、 B，线圈外部还可以绕线5图 7(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了 A、 B 线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的 a、 b 位置，则 A 线圈的电阻为_，由此可推断_线圈的匝数较多(选项“ A”或“ B”)(2)如果把它看做理想变压器，现要测量 A 线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：_；A 线圈的匝数为 nA_.(用所测物理量符号表示)答案 (1)24 A(2)用绝缘
12、导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制 n 匝线圈；将 A 线圈与低压交流电源相连接；用多用电表的交流电压挡分别测量 A 线圈的输入电压 UA和绕制线圈的输出电压 Un(其他方法，只要合理即可)UAU四、计算题(本题共 4 小题，共 49 分)11(11 分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数 n100 匝穿过每匝线圈的磁通量 随时间按正弦规律变化，如图 8 所示，发电机内阻 r5.0 ，外电路电阻 R95 .已知感应电动势的最大值Em n m，其中 m为穿过每匝线圈磁通量的最大值求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数图 8答案 1
13、.4 A解析 从 t 图像可以看出6 m1.010 2 Wb，T3.1410 2 s，已知 Em n m，又 ，2T故电路中电流最大值Im EmR r n2 mT R r A2 A.10023.141.010 23.1410 2 95 5.0交流电流表读数 I Im/ 1.4 A.212(12 分)如图 9 所示，匝数为 100 匝、边长为 0.2 m 的正方形线圈，在磁感应强度为 2 T 的匀强磁场中，从中性面开始以 10 rad/s 的角速度绕 OO轴匀速转动若线圈自身电阻为 2 ，负载电阻 R6 ，取 210，则开始转动 s 内在 R 上产生的热量为多少120焦耳？图 9答案 150 J
14、解析 电动势最大值为Em nBS 10020.20.210 V80 V有效值为： E Em/ 40 V2 2电流有效值为：I A5 AER r 4026 2 2故产生的热量为 Q I2Rt150 J.13.(13 分)如图 10 所示，匀强磁场磁感应强度 B0.5 T，匝数为 n50 匝的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴 OO匀速转动，每匝线圈长为 L25 cm，宽为 d20 cm.线圈每分钟转动 1 500 转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时7图 10(1)写出感应电动势 e 的瞬时值表达式；(2)若每匝线圈本身电阻 r0.02 ，外接一阻值为 13 的用电器，使线圈与外
15、电路组成闭合电路，写出感应电流 i 的瞬时值表达式；(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时，感应电动势 e和感应电流 i的瞬时值表达式如何？(4)画出(1)(2)中的 e t、 i t 图像答案 见解析解析 (1)线圈匝数 n50，磁场的磁感应强度 B0.5 T，线圈转动的角速度 2 f2 rad/s50 rad/s，线圈的面积 S Ld0.05 m 21 50060所以 Em nBS 500.50.0550 V196 V从图示位置计时，有 e Emcos t 196cos (50 t) V.(2)若 r0.02 ，则 r50 r0.0250 1 R 总 R r13 1 14 Im A1
16、4 AEmR总 19614所以 i Imcos t 14cos (50 t) A(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为 e196sin (50 t) V， i14sin (50 t) A.(4)因为 50，所以 T 0.04 s， Em196 V， Im14 A2(1)(2)中的 e t、 i t 图像分别如图甲、乙所示甲8乙14(13 分)一台小型发电机的最大输出功率为 100 kW，输出电压恒为 500 V，现用电阻率为 1.8108 m，横截面积为 105 m2的输电线向 4103 m 远处的用户输电，要使发电机满负荷运
17、行时，输电线上的损失功率不超过发电机总功率的 4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为 220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V？若用电器电路中电流为 100 A，求此时用电器两端的电压数值答案 (1)112 (2)28811 (3)大于 220 V 227 V解析 (1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为 r 1.810 8 2lS 2410310 514.4 由题意知 P 损 P4%( )2rPU21050.04( )214.
18、4105U2U26 000 V升压变压器原、副线圈匝数比 .n1n2 U1U2 5006 000 112(2)I2 A APU2 1056103 503U 损 I2r 14.4 V240 V503而 U3 U2 U 损6 000 V240 V5 760 V n3n4 U3U4 5 760220 28811降压变压器原、副线圈匝数比为 28811(3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大由题知 I4100 A 则由 I4I3 n3n4 28811所以 I31 100288U 损 I3 r 14.4 V55 V1 1002889而 U1、 U2不变U3 U2 U 损 (6 00055) V5 945 V ，U3U4 n3n4U4 U3 5 945 V227 V.n4n3 11288
