1、交变电流 综合测试题本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分满分100分，考试时间90分钟第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1中央电视台焦点访谈多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重其中客观原因是电网陈旧老化，近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗从而降低电费价格，可采取的措施有()A提高输送功率B应用超导体材料做输电线C提高高压输电的电压D减小输电导线的横截面积答案C解析电路中损失的功率PI2R
2、，可见，要减少远距离输电的损耗，一是可以减小输电线的电阻，如增加输电导线的横截面积，或换用导电性能好的材料，但目前超导材料还没有能进入大规模实用阶段，B、D不正确；二是减小输电电流，即提高高压输电的电压，C正确提高输送功率，损失也相应增加，不能达到目的，A错2室外天线放大器能将室外接收到的微弱电视信号放大，使得电视机更清晰，放大器放置在室外的天线附近，为它供电的电源盒放置在室内，连接电源盒与放大器的两条电线兼有两种功能：既是天线放大器的50Hz低频电源线，同时又将几百兆赫兹高频电视信号送入室内，供电视机使用，这就是说，低频电流和高频电流共用一个通道室内电源盒的内部电路如图示，关于电容器C和电感
3、线圈L的作用，下面说法正确的是()A高频电视信号经过电容器C输送给电视机B电容器C对高频电视信号没有阻碍作用C电感线圈L的作用是阻碍高频电视信号进入变压器D电感线圈L对50Hz低频电流没有阻碍作用答案AC解析电容器是通高频、阻低频，选项A正确；电感线圈是通低频、阻高频，选项C正确3(2009南通模拟)某交流发电机给灯泡供电，产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0.02HzB交变电流的瞬时表达式为i5cos50t(A)C在t0.01s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答案D解析由图象知，交流电的周期为0.02
4、s，故频率为50Hz，A错；转动的角速度100，故电流瞬时表达式为i5cos100t(A)，B错；t0.01s时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，C错；交流电电流的有效值IA，故PI2R20.4W5W，故D正确4(2009大连一模)如图所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图，若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，表示产生的电流随时间变化关系的下列图象中正确的是()答案C解析由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方
5、向垂直，磁感应强度B、导线有效长度L和导线切割速率v等都不变化，由EBLv，可知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变根据右手定则，电流方向做周期性变化，C正确5(2009江苏启东质检)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知图甲中原、副线圈匝数比为1001，图乙中原、副线圈匝数比为110，则()A图甲中的电表是电压表，输电电压为22000VB图甲是电流互感器，输电电流是100AC图乙中的电表是电压表，输电电压为22000VD图乙是电流互感器，输电电流是10A答案A解析根据输入端的连接关系可知，图中甲为电压互感器，图中电表为电压表；乙为电流互感器，图中的
6、电表为电流表根据变压器的电压、电流与匝数的关系可得，图甲中原、副线圈电压关系为，所以输电电压U122000V；图乙中原、副线圈中电流关系为，所以输电电流I1100A，A正确6(2009福建质检)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线圈先后两次转速之比为32B两种情况在0.3s内通过线圈的磁通量之比为11C两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比QaQb32D两种情况在相等时间内产生的焦耳焦之比QaQb94答案AD解析两种情况TaTb23，fafb32，线圈先后两次转速之
7、比为32，选项A正确两种情况下在0.3s内磁通量的变化量不同，选项B错误交流电的最大值EmNBS，电动势最大值之比为32.Qt，两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比QaQb94，选项D正确7如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为1n，副线圈接有一个定值电阻R，则()A若ab之间接电动势为U的蓄电池，则R中的电流为B若ab之间接电动势为U的蓄电池，则原、副线圈中的电流均为零C若ab之间接电压为U的交流电，则原线圈中的电流为D若ab之间接电压为U的交流电，则副线圈中的电流为答案CD解析蓄电池的电动势恒定，若a、b间接电动势为U的蓄电池，在变压器的铁芯中不能产生变化的磁场，不能在副线圈中产生
8、感应电动势，副线圈中无电流，但原线圈中电流不为零故AB错；若a、b间接电压为U的交流电，副线圈两端的电压为nU，电流为，由I1I2n2n1得：I1，故CD均对8平行板间加如图(a)所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，图(b)中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是()答案A解析粒子的加速度a定值，故CD均错；由图知，0与T内粒子加速度大小相等，方向相反，故粒子做单向直线运动，速度没有反向，故A对B错9如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端线圈在磁感应强度为B的匀强
9、磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度匀速转动设线圈转动到图示位置的时刻t0.则()A在t0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为0，电压表的读数也为0B1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次C在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小D在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变答案BC解析图示位置为中性面，但由于产生的是正弦交流电，故流过电阻的电流和电压表的读数都为其有效值，不是0，故A错；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为2f2，B正确；R两端再并联电阻时，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，C正确；并上电容后，由于电路与交变电源
10、相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，D错误10(2009北京模拟)如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1n2和电源电压U1分别为()A122U B124UC214U D212U答案C解析设灯泡正常发光时，额定电流为I0.由题图可知，原线圈中电流强度I原I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流强度I副2I0，U副U，根据理想变压器的基本规律：I原n1I副n2得n1n221；U原/U副n1/n2得U原2U，所以U14U.第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分把答案
11、直接填在横线上)11(6分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝，将原线圈接在220V的交流电压上，副线圈上电压为_V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为_Wb/s.答案24解析由得U224V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率等于每一匝线圈中产生的自感电动势的最大值，即mWb/sWb/s.12(6分)如图所示，水平铜盘半径为r，置于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕过中心轴以角速度做匀速圆周运动，铜盘的中心及边缘处分别用滑片与一理想变压器的原线圈相连，理想变压器原、副线圈的匝数之比为n，变压器的负线圈与一电阻为R的负载相连，则变压器原线圈两端的电压为_，通过负载R的电流
12、为_答案Br20解析原线圈两端的电压等于铜盘的边缘和中心的电势差，等效于一根长为r的棒绕圆心以角速度转动，其两端的电势差为Br2，显然为一定值，所以，副线圈中无电流13(6分)如图所示，4只完全相同的灯泡分别接在理想变压器的原副线圈回路中，当原线圈的a、b两端接入恒定的交流电压U0时，4只灯泡均正常发光，则三组线圈的匝数比为n1n2n3_，灯泡的额定电压U_.答案321解析设灯泡额定电压为U，变压器原线圈的输入电压U1U0U，由理想变压器功率关系：I(U0U)，而原线圈输入电流I，(U0U)，解得：U，对原副线圈，分别有，3n1n2n3321三、论述计算题(本题共4小题，共42分解答应写出必要
13、的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14(10分)(2009江苏模拟)交流发电机的原理如图(甲)所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图(乙)所示，已知线圈的电阻为R2.0，求：(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？(2)矩形线圈转动的周期是多少？(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速转动，1min内外力对线圈做的功是多少？答案(1)2A(2)4103s(3)4W(4)240J解析(1)由题图知，Im2A.(2)T4103s.(3)电流有
14、效值IIm/，电阻上产生的电热功率PI2RR4W.(4)外力对线圈做功，其他形式的能转化为电能再转化为内能，1min内外力对线圈做的功WPt240J.15(10分)如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U13300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U2V.求：(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I25A.则电流表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1等于多少？答案(1)1650匝(2)A(3)A解析(1)由电压与变压器匝数的关系可得：U1/n1U2/n2U，则n116
15、50匝(2)当开关S断开时，有：U1I1U2I2，I1U2I2/U1A(3)当开关S断开时，有：R1U2/I244.当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R，有RRL/222，副线圈中的总电流为I2U2/R10A.由U1I1U2I2可知，I1U2I2/U1A.16(11分)一居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100W，使用的区间变压器匝数比为1656，恰好能使额定电压为220V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250W，若变压器输入电压仍为6600V，区间输电线线路不变，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2209解析未换时输电
16、电流IA200A，输送电压U2U16600V240V，则由U线U2U用IR线知R线0.1.换变压器后IA500A.线路损失电压U线IR线50V，变压器输出电压U2U用U线220V50V270V.变压器匝数之比为n1n2U1U266002702209.17(11分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，如图所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等(1)利用总电阻R10的线路向外输送风力发电机产生的电能输送功率P0300kW，输出电压U10kV，求导线上损失的功率与输送功率的比值；(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能
17、的面积设空气密度为，气流速度为v，风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施(3)已知风力发电机的输出功率为P与Pm成正比某风力发电机在风速v19m/s时能够输出电功率P1540kW.我国某地区风速不低于v26m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时答案(1)0.03(2)r2v3措施见解析(3)8105kWh解析(1)导线上损失的功率为PI2R2R9kW损失的功率与输送功率的比值0.03(2)风垂直流向风轮机，提供的风能功率最大单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为vS，Sr2，风能的最大功率可表示为Pm(vS)v2r2v3采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等(3)风力发电机的输出功率为P23P13540kW160kW，最小年发电量为WP2t1605000kWh8105kWh
