1、1 专题 11 交变电流（ A） 一、选择题 1 如图 a 所示，虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场， 直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴 O 以角速度 匀速转动 。 设线框中感应电流方向以逆时针为正 ， 那么在图 b 中能正确描述线框从图 a 中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流随时间变化情况的是（ ） 2 下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是（ ） 3 一正弦式交变电流的电压随时间的变化规律如图所示。则该交变电压的有效值为（ ） A 220 V B 440 V 22C 220V D 440V 4 一种早期发电机原理示意图，如图所示，该发电机由固
2、定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称， 线圈圆心为 O 点。在磁极绕转轴匀速转动的过程中， 当磁极与 O 点在同一条直线上时，穿过线圈的（ ） A.磁通量最大，磁通量变化率最大 B.磁通量最大，磁通量变化率最小 C.磁通量最小，磁通量变化率最大 D.磁通量最小，磁通量变化率最小 5 一台理想降压变压器从 10kV 的线路中降压并提供 200A 的负载电流。 已知两个线圈的匝数比为 40:1，则变压器的圆线圈电流、输出电压及输出功率是（ ） A 5A， 250V， 50kW B 5A， 10V， 50kW C 200A， 250V， 50kW D 200A， 1
3、0V， 2000kW 2 6 如图所示， 有一矩形线圈的面积为 S， 匝数为 N 内阻不计，绕 轴在水平方向的磁感应强度为 B 的匀强磁场中以角速度 做匀速转动 ， 从图示位置开始计时 。 矩形线圈通过滑环接一理想变压器 ， 滑动接头P 上下移动时可改变输出电压， 副线圈接有可调电阻 R，下列判断正确的是（ ） A. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 e=NBS cos t B. 矩形线圈从图示位置经过 /2 时间时， 通过电流表的电荷量为 0 C. 当 P 位置不动 R 增大时，电压表读数也增大 D. 当 P 位置向上移动、 R 不变时，电流表读数减小 7 某交流发电机给灯泡供电，产
4、生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是（ ） A 交变电流的频率为 0.02Hz B交变电流的瞬时表达式为 5cos0(A)it C 在 t=0.01s 时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大 D 若发电机线圈电阻为 0.4， 则其产生的热功率为 5W 8 一理想变压器原、副线圈匝数比 ，原线圈与正弦交变电源连接， 输入电压 u 随时间 t 的12:5n变化规律如图所示， 副线圈仅接入一个 10的电阻，则（ ） A 流过电阻的最大电流是 10 A B 与电阻并联的电压表的示数是 141V C 变压器的输入功率是 1l03 W D在交变电流变化的一个周期内， 电阻产生的焦耳热是 2103
5、J 9 如图甲所示，理想变压器原、 副线圈的匝数比为 10： 1， R1=20， R2=30， C 为电容器， 已知通过 R1 的正弦交流电如图乙所示，则（ ） A 交流电的频率为 0.02Hz B原线圈输入电压的最大值为 0VC 电阻 R2 的电功率约为 6.67W D 通过 R3 的电流始终为零 10 如图所示 ， 不计电阻的矩形闭合导线框 ABCD 处于水平匀强磁场中 ， 线框绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只“ 22 V， 6 W”灯泡，且灯泡正常发光，电路中熔断器熔断电流为 0.3 A， 若线框输出电压 u=66 sin100t V，下列说法正
6、确的是（ ） 2A 图示位置线框中产生交变电动势值最大 B 线框中产生交变电压的频率为 100Hz C变压器原、 副线圈匝数之比为 31 D 副线圈可接入消耗电功率为 30W 的用电器 11 一单相交流发电机的输出电压和时间的关系图象如图所示，则3 下列说法中正确的是（ ） A 交流电的频率为 100Hz B 交流电压的有效值为 220 V 2C 在 0.0ls 时穿过发电机线圈的磁通量变化率最大 D若将此交流电接在原、 副线圈匝数比为 10 1 的变压器的原线圈上，则接在副线圈两端的交流电压表的示数为 2200V 12 如图所示 ， 图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图
7、象 ， 当只改变线圈的转速后 ，产生正弦交流电的图象如图线 b 所示，以下说法正确的是（ ） A 线圈先后两次转速之比为 2 3 B 通过线圈的磁通量最大值之比为 3 2 C 先后两次交流电的最大值之比为 3 2 D先后两次交流电的有效值之比为 13 从南安国美电器城买了一把标有 “110 V、 50 Hz、 880 W”的电咖啡壶 ， 该电咖啡壶利用电热丝加热 。为使电咖啡壶能正常工作，下列说法正确的是（ ） A.若将电咖啡壶直接与市电相连， 电功率是 1760 W B.电咖啡壶应接在原、 副线圈匝数比为 2 1 的副线圈两端 C.电咖啡壶通过变压器正常工作时， 与市电相连的原线圈中电流为
8、2 A D.电咖啡壶通过变压器正常工作时， 电热丝中的交变电流频率为 25Hz 14 如图所示， 匝数为 50 匝的矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小 B= T 的水平匀强磁场中，10线框面积 S=0.5m2，线框电阻不计。 线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 =100rad/s 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连 ， 副线圈线接入一只 “220V， 60W”灯泡 ， 且灯泡正常发光 ， 熔断器允许通过的最大电流为 10A，下列说法正确的是（ ） A在图示位置线框中产生的感应电动势最大 B线框中产生交变电压的有效值为 V 250C变压器原、 副线圈匝数之比为 25 22 D 允许变压
9、器输出的最大功率为 5000W 4 15 如图所示 ， L1 和 L2 是高压输电线 ， 甲 、 乙是两只互感器 ， 若已知 nl n2=1000 l， n3 n4=1 100， 图中电压表示数为 220V， 电流表示数 为 10A， 则高压输电线的送电功率为（ ） A 2.2103W B 2.2l0-2W C 2.2108W D 2.2104W 16 如图所示，有一理想变压器， 原副线圏的匝数比为 n， 原线圈接正弦交流电， 电压为 U，输出端接有理想电压表、理想电流表和一个电动机， 电动机线圈的电阻为 R。 当输入端接通电源后， 电流表的读数为 I，电动机带动一重物匀速上升。下列判断正确的
10、是（ ） A. 原线圈中的电流为 nI B. 电压表的读数为 IR C. 电动机的输入 功率为 I2R D. 变压器的输入 功率为 UI/n 17 如图所示， 在 AB 间接入正弦交流电 U1=220V， 通过理想变压器和二极管 D1、 D2 给阻值 R=20的纯电阻负载供电 ， 已知 D1、 D2 为相同的理想二极管 ， 正向电阻为 0， 反向电阻无穷大 ， 变压器原线圈 n1=110匝 ， 副线圈 n2=20 匝 ， Q 为副线圈正中央抽头 ， 为保证安全 ， 二极管的反向耐压值至少为 U0， 设电阻 R 上消耗的热功率为 P，则有（ ） A U0=40 V， P=80W B U0=40V
11、， P=80W C U0=40 V， P=20 W D U0=40V， P=20 W 218 理想变压器原、 副线圈的匝数比为 10 1。原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示， P 为滑动变阻器 R 的滑动片。下列说法正确的是（ ） A 副线圈输出电压的频率为 50Hz B若在副线圈两端接一交流电压表， 则交流电压表的示数为 31V C P 向下移动时，原、副线圈的电流都减小 D P 向下移动时，变压器的输出功率减小 19 如图所示，在电路两端接上交变电流，保持电压不变，使频率增大， 发现各灯的亮暗变化情况是 ： 灯l 变暗、 灯 2 变亮、 灯 3 不变， 则 M、
12、N、 L 处所接元件可能是（ ） A.M 为电阻， N 为电容器， L 为电感器 B.M 为电阻， N 为电感器， L 为电容器 C.M 为电感器， N 为电容器， L 为电阻 D.M 为电容器， N 为电感器， L 为电阻 20 一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动， 线圈中的感应电动势 e 随时间 t 的变化规律如图所示，下列说法中正确的是 ( AD ) 5 A t1 时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 B t2 时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C t3 时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D 每当 e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 21 有一种家用
13、电器，图甲是其电路工作原理图，当电阻丝接在 （ V）的交流电源上tU10sin3后 ， 电阻丝开始加热 ， 当其温度达到某一数值时 ， 自动控温装置 P 启动 ， 使电阻丝所接电压变为图乙所示波形（仍为正弦波 ） ，从而进入保温状态。不计电阻丝阻值的变化，则下列说法正确的是（ ） A P 启动后，电阻丝的功率变为原来的一半 B P 启动后，电阻丝所接交变电压的频率变为原来的一半 C P 启动后， 电压表的读数大约是原来的 0.5 倍 D P 启动后， 电压表的读数大约是原来的 0.7 倍 22 如图所示 ， 边长为 L 的正方形线圈 abcd， 其匝数为 n， 总电阻为 r， 外电路的电阻为
14、R， ab 的中点和 cd的中点的连线 OO/ 恰好位于匀强磁场的边界线上 ， 磁场的磁感应强度为 B， 若线圈从图示位置开始 ， 以角速度 绕 OO/ 轴匀速转动，则以下判断中正确的是（ ） A 闭合电路中感应电动势的瞬时表达式 e=nBL2sint B 在 t =/2 时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快 C 从 t =0 时刻到 t =/2 时刻， 电阻 R 上产生的热量为 Q= 242)(16rRLBnD 从 t =0 时刻到 t =/2 时刻， 通过 R 的电荷量 q= 2()23 如图所示 ， M 为理想变压器 ， 电源电压不变 。 当变阻器的滑动头 P 向上
15、移动时 ， 读数发生变化的电表是（ ） A A1 B V1 C V2 D A2 24 某交流电源的电动势与时间呈正弦函数关系如图所示， 此电源与一个 R=10的电阻构成闭合电路，不计其他电阻，下列说法正确的是（ ） 6 A 交变电流的周期为 0.02s B 交变电流的频率为 0.5Hz C 交变电流的有效值为 2 A D 交变电流的有效值为 2A 25 如图所示 ， 图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象 ， 当调整线圈转速后 ， 所产生正弦交流电的图象如图线 b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（ ） A.在图中 t=0 时刻穿过线圈的磁通量均为零 B.线圈
16、先后两次转速之比为 32 C.交流电 a 的瞬时值为 u=10sin5t V D.交流电 b 电压的最大值为 V 026 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知（ ） A.该交流电电压瞬时值的表达式为 （ V） t25sin1uB.该交流电的频率为 25 Hz C.该交流电的电压的有效值为 V0D.若将该交流电加在阻值 R=100的电阻两端， 则电阻消耗的功率为 50 W 27 如图所示，理想变压器的原、 副线圈匝数比 n1n2=201， 原线圈接 u1=UmsintV 的正弦交变电压，副线圈中标有“ 10V 100W”的灯泡正常发光，则 A Um=200V B Um=200 V
17、 C 当 t= 时， 副线圈中的电流为 0 D 当 t= 时， 副线圈中的电流为 0 228 如图所示 ， 理想变压器原 、 副线圈匝数之比为 41， 原线圈接入一电压为 的交流电源 ，tUusin2副线圈接一个 的负载电阻。若 ， rad/s，则下述结论正确的是（ ） 7.5R02V0A 副线圈中电压表的读数为 55V B副线圈中输出交流电的周期为 1sC 原线圈中电流表的读数为 0.5A D原线圈中的输入功率为 102W29 如图甲所示，一个理想变压器原、 副线圈的匝数比 n1 n2=6 1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡， 电路中 L 为电感线圈、 C 为电容器、 R 为
18、定值电阻。当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时 ， 三只灯泡都能发光 。 如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变 ， 而将其频率变为原来的7 2 倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是 （ ） A 副线圈两端的电压有效值均为 216V B 副线圈两端的电压有效值均为 6V C灯泡 变亮 D灯泡 变亮 30 由于天气原因断电，某小区启动了临时供电系统，它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成 ，如图所示， 图中 R0 表示输电线的电阻。 滑动触头 P置于某处时，用户的用电器恰好正常工作，在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则（ ） A 当发电机输出的电压发生波动
19、使 V1 示数小于正常值，用电器不变时， 应使滑动触头 P 向上滑动 B 当发电机输出的电压发生波动使 V1 示数小于正常值，用电器不变时， 应使滑动触头 P 向下滑动 C 如果 V1 示数保持正常值不变，那么当用电器增加时， 滑动触头 P 应向上滑 D 如果 V1 示数保持正常值不变，那么当用电器增加时， 滑动触头 P 应向下滑 31 如图所示，理想变压器的原、 副线圈匝数之比为 10 1， R=1，与原线圈相连的熔断器（保险丝）的熔断电流为 1A，通过副线圈电压传感器测得副线圈电压图像如图所示，则下列说法正确的是（ ） A 原线圈输入电压的有效值为 220V B 原线圈两端交变电压的频率为
20、 500Hz C原、 副线圈铁芯中磁通量变化率之比为 10 1 D为保证电路安全工作， 滑动变阻器的阻值不得小于 1.2 32 如图所示是一个理想变压器的示意图， S 为单刀双掷并关， P 是滑动变阻器的滑动触头， U1 为加在原线圈两端的交变电压， I1 为原线圈中的电流。下列说法正确的是（ ） A 若 P 的位置及 U1 不变， S 由 a 合到 b 处， 则 I1 将减小 B 若 P 的位置及 U1 不变， S 由 b 合到 a 处， 则 I1 将减小 C 若 U1 不变， S 置于 b 处， 将 P 向上滑动， 则 I1 将减小 D 若 P 的位置不变， S 置于 a 处， 将 U1
21、增大， 则 I1 减小 33 如图甲所示，理想变压器原、 副线圈的匝数比 nln2=4l，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表 、 理想电流表 、 热敏电阻 RT（阻值随温度的升高而减小 ） 及报警器 P 组成闭合电路 ， 回路中电流增加到一定值时报警器 P 将发出警报声。则以下判断正确的是（ ） 8 A. 变压器副线圈中交流电压 u 的表达式 u=9 sin100t V 2B 电压表示数为 9V C RT 处温度升高到一定值时， 报警器 P 将会发出警报声 D RT 处温度升高时，变压器的输入功率变小 二、非选择题 34 如图甲所示，长、 宽分别为 L1、 L2 的矩形金属线框位
22、于竖直平面内， 其匝数为 n， 总电阻为 r，可绕其竖直中心轴 O1O2 转动 。 线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环 C、 D（集流环 ） 焊接在一起 ， 并通过电刷和定值电阻 R 相连 。 线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场 ， 磁感应强度 B 的大小随时间 t 的变化关系如图乙所示， 其中 B0、 B1 和 t1 均为已知。 在 0 t1 的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直； t1 时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度 匀速转动。求： （ 1） 0 t1 时间内通过电阻 R 的电流大小； （ 2）线框匀速转动后， 在转动一周的过程中电流通过电阻 R 产生的热
23、量； （ 3）线框匀速转动后， 从图甲所示位置转过 90的过程中， 通过电阻 R 的电荷量。 35 一个直流电动机的内电阻 2r， 与 R=8 的电阻串联接在线圈上 ， 如图所示 。 已知线圈面积为 20m2， 共 100 匝 ， 线圈的电阻为 2 欧 ， 线圈在 2BT 的匀强磁场中绕 O 以9 转速 n=600r/min 匀速转动时 ， 在合上开关 S 后电动机正常工作时，电压表的 示数为 100V，求电动机正常工作时的输出功率。 参考答案： 1 A 2 C 3 C 4 B 5 A 6 A 7 D 8 C 9 C 10 C 11 C 12 C 13 B 14 C 15 C 16 D 17
24、C 18 A 19 C 20 AD 21 AD 22 BCD 23 AD 24 AD 25 BCD 26 BD 27 BD 28 AC 29 BD 30 AC 31 AD 32 BC 33 AC 34 （ 1） ；（ 2） ；（ 3） 1201()nLIRrt21()nBLQRr12nBLqRr35 28WPU参考答案： 10 3.C 解析 ： 根据题图可知 ， 该正弦式交变电流的电压 的最大值 Um=220 V， 所以 有效值为 U 有效 =Um/2=220V， 只有选项 C 正确。 本题答案为 C。 27.D 解析 ： 根据图象可知， im=5A， T=2010-3s=0.02s，所以，
25、交变电流的频率 f=1/T=50Hz，瞬时表11 达式为 （ A） ， 所以选项 AB 错误； 在 t=0.01s 时，交变电流的ttTiti 10cos52cossm瞬时值最大 ， 说明感应电动势最大 ， 穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大 ， 磁通量最小 ， 选项 C 错误； 该余弦交变电流的有效值为 i有 =im/ ， 若发电机线圈电阻为 0.4， 则其产生的热功率为 P热 =i有 2R=5W，2所以选项 D 正确。 本题答案为 D。 12 13 14 15 16 33.AC 解析 ： 根据图乙可知， 输入交流电的最大值为 36 V， 周期 T=0.02s， 所以 =2/T=100，
26、2输入交流电压的瞬时值为 u1=36 sin100t V，那么 变压器副线圈中交流电压 u 的表达式 u2= u1=92 nsin100t V， 所以选项 A 正确；考虑到 报警器 P 也有电阻，所以电压表测量的不是输出电压的有效值，所以其读数不为 9V， 选项 B 错误； RT 处温度升高到一定值时，其阻值会减小到一定值，流过报警器的电流就会增大到一定值，所以 报警器 P 将会发出警报声， 选项 C 正确 ； 因为 RT 处温度升高时，其阻值会减小 ，总负载电阻 R 总 减小， 而输出电压 U2 不变， 所以输出功率 P2=U22/R 总 变大，输入功率也变大， 选项 D 错误。 本题答案为 AC。 17 Q=I2Rt=R21rRLnB。 （ 3） 线框从图甲所示位置转过 90的过程中，平均感应电动势为 tLnBtE21，平均感应电流为 )(21rRtLnBI， 通过电阻 R 的电荷量 q= rLntI21。
