1、第五章交变电流章末检测时间：90分钟分值：100分第卷(选择题共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分其中19题为单选题，1012题为多选题)1.对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是()A电流大小变化，方向不变，是直流电B电流大小、方向都变化，是交流电C电流的周期是0.02 s，最大值是0.2 AD电流做周期性变化，是交流电【解析】方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征因为在此坐标系中电流的方向用正负表示，所以此电流的方向没有改变，是直流电，A正确，B、D错；由图象可以看出电流的周期是0.01 s，而不是0.02 s，C错误【答案】A2图甲
2、、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分，下列说法错误的是()A图甲、图乙均表示交流电B图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin(100t) VC图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V【解析】根据交变电流定义，图甲、图乙均表示交流电，图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin(100t) V，选项A、B正确由有效值定义，0.020.04，解得题图乙所示电压的有效值为10 V，选项D正确，C错误【答案】C3.如右图所示是一调压变压器原理图，如将它作为升压变压器使用，则()A将交流电源接在a、b端，用电器接在c、d端B将交
3、流电源接在c、d端，用电器接在a、b端C将交流电源接在a、c端，用电器接在b、d端D若要进一步升压，应使P逆时针方向旋转【解析】根据变压器电压关系可知，要升压就必须增加副线圈的匝数，即要保证输出端的匝数多于输入端的匝数，故B正确【答案】B4如图所示甲、乙两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为()A220 V,220 V B220 V,110 VC110 V,110 V D220 V,0 V【解析】首先要搞清楚变压器和分压器在改变电压原理上
4、的本质不同对于变压器，a、b间与c、d间的电压比总是等于它们间线圈的匝数比，与哪一个是原线圈无关，故a、b间接220 V的交流电压，c、d间的电压为110 V，c、d间改接110 V的交流电压，则a、b间应输出电压为220 V；而对于分压器，当e、f间接220 V的电压时，电阻的e、g与f、g部分串联，g、h间电压仅是f、g部分电阻的电压，当g、h间接110 V的电压时，由于e、g部分无电流，e、g两点等电势，故e、f间的电压等于g、h间的电压，故只有选项B正确【答案】B5.交变电流电压的有效值为6 V，它和电阻R1、R2及电容器C、电压表一起连接成如图所示的电路，图中电压表的读数为U1，为了
5、保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值为U2，电容器在电路中正常工作，则()AU16 VU26 VBU16 VU23 VCU16 VU26 VDU16 VU26 V【解析】电压表读数为交流电压的有效值，所以电压表读数U16 V，电容器耐压值应大于交流电压的最大值，U26 V.【答案】D6某电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们只需要稳定的直流，下列设计的电路图中，能最大限度使电阻R2获得稳定直流的是()【答案】A7在如图所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各电压表的示数将()AV1、V3增大，V2减小BV1不变，V2减小，V3增大CV1不变，V2增大，V3减小DV
6、1、V2、V3都不变【解析】电感线圈对交流电的阻碍作用随着频率的增大而增大，因此电压表V2示数增大，电容器对交流电的阻碍作用随着频率的增大而减小，电压表V3减小，电压表V1不变，故选C.【答案】C8图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n25：1，电阻R20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电流，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示现将S1接1，S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()A输入电压u的表达式u20sin(50t) VB只断开S2后，L1、L2均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率增大D若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8
7、W【解析】由题图知，Um20 V，T0.02 s，则100rad/s，输入电压u20sin(100t) V，故A错；由变压器的变压规律知：，故U2 V4 V，由题中将S1接1，S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为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、L2串联，故L1、L2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，D正确【答案】D9.如右图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都
8、正常发光，则变压器的匝数比n1：n2和电源电压U1分别为()A1：22U B1：24UC2：14U D2：12U【解析】设灯泡正常发光时的电流为I，则I1I，I22I.由得.由得U1U22U.故U14U，C正确【答案】C10.如图所示，为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压某变电所将电压u011 000sin100t V的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电所变压器()A原、副线圈匝数比为50：1B副线圈中电流的频率是50 HzC原线圈的导线比副线圈的要粗D输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和【解析】u011 0
9、00sin100t V中的11 000指的是电压的峰值，有效值为11 000 V，则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比，即50：1，A正确；由100可得频率为50 Hz，变压器不改变电流的频率，因此，副线圈的频率也是50 Hz，B正确；电流与匝数成反比，即原线圈的电流比副线圈电流要小，因此，副线圈的导线要比原线圈粗，C错误；居民小区各个用电器都是并联的，它们的电流总和等于副线圈中的电流，故D错误【答案】AB11如图所示，发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁心之间的径向磁场中，两半边间的过渡区域宽度很小，可忽略不计线圈的总匝数为N、总电阻为r，每匝线圈的面积为S，线圈所在位置的磁感应强度大
10、小为B.当线圈以角速度匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则发电机产生的感应电动势的有效值是()ANBS B.NBSCU D1U【解析】根据题述线圈处于磁铁和圆柱形铁心之间的径向磁场中，当线圈以角速度匀速转动时，产生的交变电流为矩形波，发电机产生的感应电动势的有效值是NBS，选项A正确，B错误由闭合电路欧姆定律，EU1U，选项C错误，D正确【答案】AD12如图所示，为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图
11、所示当开关S闭合后()AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大CV2示数变小，V1与V2示数的比值变大DV2示数不变，V1与V2示数的比值不变【解析】由知，开关S闭合后，V2示数不变，V1与V2示数的比值不变，故选项C错误，选项D正确；开关S闭合后，副线圈闭合回路的总电阻R减小，由I2知，I2变大，由知，A1示数变大，且A1与A2示数的比值不变，故选项A正确【答案】AD第卷(非选择题共52分)二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)13(6分)为了测定和描绘“220 V40 W”白炽电灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电调压
12、变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V交流电源的火线与零线间，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，图中画出的是调压变压器的电路图符号实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验器材(1)在图中完成实验电路图(2)说明按你的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，在电压较高段与电压较低段相比较，_段的误差更大，因为_【解析】(1)如图所示开关应安在火线一边(2)如果采用电流表外接法，电压较高段误差更大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；如果采用电流表内
13、接法，电压较低段误差更大，因为电压越小，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差越大【答案】见解析14(9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)【解析】(1)由图乙可知a位置的阻值大于b
14、位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的匝数(2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈把低压电源接B线圈，测得线圈的输出电压U.用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈输出电压UA.nAn【答案】(1)A(2)步骤见解析nAn三、计算题(本题有3小题，共37分，解答应写出必要的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)15(10分)如图甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的半径为r1 m、电阻为R3.14 的金属圆形线框，当磁场按图乙所示规律变化时，线框中有感应电流产生(1)在图丙中画出感应电流随时间变化的it
15、图象(以逆时针方向为正)；(2)求出线框中感应电流的有效值【解析】(1)如图所示(2)设电流的有效值为I，则有I2RTiRiR得I A【答案】(1)见解析(2) A16.(13分)如图所示，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(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
16、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et、it图象【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2f2 rad/s50 rad/s，线圈的面积SLd0.05 m2所以EmnBS500.50.0550 V196 V从图示位置计时，有eEmcost196cos(50t) V.(2)若r0.02 ，则r50 r0.0250 1 R总Rr13 1 14 Im A14 A所以iImcost14cos(50t) 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e196s
17、in(50t) V，i14sin(50t) A.(4)因为50，所以T0.04 s，Em196 V，Im14 A(1)(2)中的et、it图象分别如图甲、乙所示【答案】见解析17(14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
18、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【解析】(1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r1.8108 14.4 由题意知P损P4%2r1050.04214.4U26 000 V升压变压器原、副线圈匝数比.(2)I2 A AU损I2r14.4 V240 V而U3U2U损6 000 V240 V5 760 V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则由所以I3U损I3r14.4 V55 V而U1、U2不变U3U2U损(6 00055) V5 945 V，U4U35 945 V227 V.【答案】(1)1：12(2)288：11(3)大于220 V227 V
