1、第五章交变电流测试卷第卷(选择题共42分)一、选择题 (本题有14小题，每小题3分，共42分其中110题为单选题，1114题为多选题)1以下关于电能输送的说法错误的是()A输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B减小输电导线上功率损失的唯一方法是要采用高压输电C增大导线的横截面积可以减小输电导线上的功率损失D实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等解析：输送电能的基本要求是可靠、保质、经济减小输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济实际输电时，应综合考虑各种因素，故A、C、D三项正确综上所述，选B项答案：B2利用超
2、导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电现有一直流输电系统，其输电线总电阻R为0.4 ，输送的电功率为40 W，输送电压为800 V如果用超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为()A1 W B1.6103WC1.6 W D10 W解析：若用总电阻为0.4 的输电线，输电线上损失的电功率PI2R2R1 W，若用超导电缆替代原来的输电线，P0，故A项正确答案：A3如图所示，一自耦变压器(可看做理想变压器)输入端AB间加一正弦式交流电压，在输出端CD间接灯泡和滑动变阻器转动滑片P可以改变副线圈的匝数，移动滑片Q可以改变接入电路电阻的阻值则()A只将P顺时针转动，灯泡
3、变亮B只将P逆时针转动，灯泡变亮C只将Q向上移动，灯泡变亮D只将Q向下移动，灯泡变亮解析：理想变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，即，只将P顺时针转动，原线圈匝数n1不变，副线圈匝数n2减小，原线圈两端电压U1不变，则副线圈电压U2减小，即灯泡变暗；同理可知将P逆时针转动时，灯泡变亮；灯泡L与滑动变阻器R并联，若只是移动滑片Q，灯泡两端电压不变，灯泡亮度不变故选B.答案：B4将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电
4、阻不计，灯泡的电阻应为()A. B.C. D.解析：不封闭的正方形导线在磁场中转动产生正弦交流电，其产生交流电的最大值UmBSBl22n，其有效值UBl2n，由于灯泡正常发光功率为P，由P，可得：R，B项正确答案：B5长为a、宽为b的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的OO轴以恒定的角速度旋转设t0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是()A0,0 B0，BabC.，0 DBab，Bab解析：实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势：eEmcos tBabcos t.当t0时，cos t1，虽然磁通量0，但是电动势有最大值EmB
5、ab，根据法拉第电磁感应定律En，可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即EmmaxBab. 综上所述，正确选项为B.答案：B6调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电源上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是()A220 V B156 VC110 V D78 V解析：虽然图示不是正弦交变电流，根据正弦交变电流图的对称性，只要是有四分之一图线就满足最大值是有效值的倍，根据交变电流有效值的定义有T，解得：U110 V156 V，B项正确，A、C、D三项错误答案：B7.如图所示电路，电阻R1与电
6、阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u20sin(100t) V，则加在R2上的电压有效值为()A10 V B20 VC15 V D5 V解析：由二极管的单向导电性可知，若二极管导通，加在R2上的电压波形为半个周期，有效值为20 V，若二极管截止，R1、R2串联，则R2上的电压波形为半个周期，有效值为10 V由有效值的定义可得T，解得U有5 V，D正确答案：D8.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图所示设副线圈回
7、路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()AU66 V，kBU22 V，kCU66 V，kDU22 V，k解析：设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，则，故k.设原线圈两端的电压为U1，则，故U13U，而原线圈上电阻分担的电压为U，故3U220 V，解得U66 VA项正确答案：A9一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 .磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为()A.105 A B.105 AC.105 A D.105 A解析：由法拉第电磁感应定律和欧姆定律ES，I，可得03 s内，I1 A
8、2105 A,35 s内，I2 A3105 A，于是可作出i随时间变化的图象如图所示由有效值的定义，Q直Q交，IRt1IRt2I2Rt，其中t13 s，t22 s，tt1t2，代入数据，解得I105 A，故B项正确答案：B10如图所示，甲图中两导轨不平行，而乙图中两导轨平行，其余物理条件都相同，金属棒MN正在导轨上向右匀速运动，在金属棒运动过程中，将观察到()AL1发光，L2不发光BL1、L2都不发光CL2发光，L1不发光DL1、L2都发光，只是亮度不同解析：金属棒MN在轨道上向右匀速平动，由EBLv可知，甲图中有效切割长度增大，产生的电动势增大，回路中的感应电流也增大；乙图中的切割长度恒定，
9、产生的是恒定电动势，电流恒定，根据变压器的原理可知，甲的副线圈产生感应电流，乙的副线圈没有感应电流产生，所以L1发光，L2不发光，A项正确答案：A11如图甲所示，U形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以如图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的作用时间是()A0t1 Bt1t2Ct2t3 Dt3t4解析：0t1时间内，电流I由cd且逐渐增大，由安培定则知，穿过abEF回路的磁感应强度垂直纸面向里，且逐渐增强，因此磁通量增大，由楞次定律判定金属棒ab中的电流方向由ab；再由左手
10、定则可判定，此过程中ab棒所受安培力向左，A项正确同理，可判定出t1t2、t3t4时间内ab棒所受安培力向右，t2t3时间内ab棒所受安培力向左，C项正确答案：AC12如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光，则()A在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗B在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗C在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗D在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗解析：在电路甲中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比电阻的电流小，当断开S，由于线圈的自感作用，D不会变得更亮，将渐渐变暗，A项正确，B项错误
11、；在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致D将变得更亮，然后逐渐变暗，C项错误，D项正确答案：AD13.如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1800和n2200的两个线圈由于铁芯不闭合，上线圈产生的磁场将在空间发散，磁感线用虚线表示，下线圈得到的磁场很少，所以这种变压器能量的损耗很大当上线圈两端与u14.1sin 314t (V)的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是()A14.1 V B2.5 VC2.0 V D1.0 V解析：根据u14.1sin 314t(V)可知交流电的最大值为U
12、m14.1 V，则其有效值U110 V，由图可知线圈n1是原线圈，线圈n2是副线圈，如果变压器是理想变压器，那么输入电压和输出电压的关系有U1U2n1n2，可得U2U12.5 V，因为交流电压表指示的是有效值，故如果是理想变压器则B项正确，但实际变压器存在漏磁现象，故通过原线圈的磁通量大于通过副线圈的磁通量，故实际副线圈的输出电压小于2.5 V，故C、D两项正确答案：CD14.如图所示，理想变压器副线圈1、2之间的匝数是总匝数的一半，二极管D具有单向导电性(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，R是可变电阻，K是单刀双掷开关，原线圈接在电压不变的正弦交流电源上下列说法正确的是()A若R阻值不变，当
13、K分别接1和2时，电压表读数之比为2:1B若R阻值不变，当K分别接1和2时，电压表读数之比为:1C当K分别接1和2时，R消耗功率相等，则R阻值之比为2:1D若K分别接1和2时，R消耗功率相等，则R阻值之比为:1解析：设原线圈与副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈输入电压为U1，副线圈电压为U2，当K接2时：，此时电压表示数与副线圈两端的电压相等，即U2U22，功率为P2；若K与1相连，则，此时电压表的示数为U2，则T，得U2，此时的功率为P2，由上分析知：电压表的示数之比为:1，电阻值之比为2:1，B、C两项正确答案：BC第卷(非选择题共58分)二、填空题(本题有2小题，共12分请将答案写在题
14、中的橫线上)15(4分)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器如图a所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号(1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用，则被拨动后靠近螺线管的过程中，通过放大器的电流方向为_(以图象为准，选填“向上”或“向下”)(2)若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图b所示，则对应感应电流的变化为_解析：(1)金属弦靠近螺线管的过程中，穿过螺线管的磁场方向向上，且磁通量增加，根据楞次定律得感应电流方向，放大器中电流
15、方向向下(2)t图象的斜率与感应电动势成正比，可判断图象D正确答案：(1)向下(2)D16(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线(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，由此可推断_线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)(2)如果把它看成理想变压器，现要测定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)解析：(1)由题图乙可知A位置的阻值大于B
16、位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的(2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nAn.答案：(1)A(2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UAn三、计算题(本题有4小题，共46分解答应写出必要文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)17.(10分)如图所示，圆形线圈共100匝，半径为r0.1 m，在匀强
17、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 ，求：(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解析：(1)当从题图示位置转过90时，线圈中有最大感应电流最大感应电动势为EmNBS1000.10.12 V30 VIm3 A.(2)由题意知iImsin t，即i3sint (A)(3)感应电流的有效值I A.发热功率PI2R210 W45 W.答案：(1)3 A(2)i3sin t (A)(3)45 W18.(12分)如图所示，有一台小
18、型发电机，其矩形线圈的匝数n200匝，线圈面积S0.01 m2，线圈电阻r0.5 ，磁场的磁感应强度B T时，产生频率f50 Hz的单相正弦交变电流，供电给“220 V,2 200 W”的电器让其正常工作求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；(2)发动机输出端交流电压表的示数；(3)电阻R的阻值解析：(1)发电机产生的感生电动势的最大值：EmnBSnBS2f2000.01100 V240 V感应电动势的瞬时表达式e240sin 100t (V)(2)电动势有效值E240 V正常工作时的电流I10 A输出端电压表的示数UEIr240 V100.5 V235 V.
19、(3)电阻R上的电压U235 V220 V15 V则线路电阻R 1.5 .答案：(1)e240sin 100t(V)(2)235 V(3)1.5 19(12分)如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示已知发电机线圈内阻为1.0 ，外接灯泡的电阻为9.0 .求：(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量；(3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功解析：(1)由题图得eEmsin t6sin100t (V)则流经灯泡的电流i sin 100t (A)(2)EmBSEm6 V100 rad/sB
20、S Wb2.7102 Wb.(3)E6 V，外力所做的功WQT7.2102 J.答案：(1)i sin 100t (A)(2)2.7102 Wb(3)7.2102 J20(12分)某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电当发电厂输出的功率为P0时，纯电阻用电设备消耗的功率为P1.若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到低于用电设备的额定电压后，供用电设备使用，如图所示这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0时，用电设备可获得的功率增加至P2.试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比各为多少？解析：设发电厂的输出电流为I0，输电线的电阻为R，用电设备的电阻为r，没有变压器时，输电线上消耗的电功率为PR1P0P1IR用电设备消耗的功率为P1Ir用了变压器后，输电线上消耗的电功率为PR2P0P2I2R(式中I是输电导线上的电流，也是升压变压器副线圈和降压变压器原线圈上的电流)由和式可得II0 所以此时用电设备消耗的功率为P2I2r联立式得II0 由式和式得答案：
