第三章、交变电流 练习（Word版含答案）

第三章、交变电流
一、选择题（共16题）
1．某公司被拉闸限电后，为了不耽误工期，用小型发电机（内阻不计）给公司供电，输电原理如图所示，变压器为理想变压器，其原、副线圈的匝数比，公司用电器可等效为定值电阻，且通过电阻的电流方向每秒改变100次，变压器的输出电压的有效值为220V。下列说法正确的是（　　）
A．发电机输出的正弦交流电压的最大值为380V
B．若定值电阻的阻值增大，则副线圈两端电压的有效值增大
C．发电机输出交流电的频率为50Hz
D．用电器的输入功率大于变压器的输入功率
2．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，电动势随时间的变化规律如图线①所示。仅调整线圈转速，电动势随时间的变化规律如图线②所示，则图线②电动势瞬时值的表达式是（　　）
A． B．
C． D．
3．直流电源的电压与交流电源的电压有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡最亮的是图中的图中的（灯泡完全相同）（）
A．
B．
C．
D．
4．一理想变压器的副线圈为200匝，输出电压为10V，则铁芯内的磁通量变化率的最大值为（ ）
A．0.07Wb/s B．5Wb/s
C．7.05Wb/s D．14.1Wb/s
5．一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时的中Φ-t图象如图所示，将此交变电流与的电阻连接，R的功率为，不计线圈的电阻，下列说法正确的是（　　）
A．交变电流的频率为50Hz
B．时线圈中的电流最大
C．时线圈处于“中性面”位置
D．线圈产生电动势的最大值是
6．如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是（　　）
A．5 A B．3.5 A C．3.5 A D．5 A
7．氖泡是交流电路中常用的指示灯泡，能通过电场激发其中的惰性气体发出红光，它在实际电路中消耗的功率可以忽略不计。如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈两端的电压u=1100sin100πt V，氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法正确的是（　　）
A．开关接通后，电压表的示数为220 V
B．开关接通后，氖泡的发光频率为50 Hz
C．开关断开后，变压器的输出功率不变
D．开关断开后，电压表的示数变大
8．如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，已知B、C的匝数之比是n2：n3=10：1，理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I，灯L1、L2是完全相同的灯泡，根据以上条件可以计算出的物理量是( )
A．通过灯Ll的电流I2
B．灯L2两端的电压U3
C．输入变压器的电功率P1
D．线圈A两端的电压U1
9．一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．该交流电的电压有效值为100V
B．该交流电的频率为50Hz
C．该交流电的电压有效值为100V
D．若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W
10．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1:3，两端分别接有4个阻值相同的灯泡，已知4盏灯均能发光，则L1和L2的电流之比为
A．3：1 B．6：1
C．9：2 D．11:2
11．如图，理想变压器的原线圈与二极管一起接在的交流电源上，副线圈接有的电阻，原、副线圈匝数比为2：1.假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，电流表为理想电表。则（　　）
A．原线圈的输入功率为
B．副线圈的输出功率为55W
C．副线圈输出的电流方向不变
D．将二极管短路，电源的输出功率变为原来的两倍
12．两个不同的单匝正方形线圈a、b，在同一匀强磁场中分别绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过它们的磁通量随时间变化的图线如图所示，其中穿过a、b线圈的磁通量最大值分别为、，已知b线圈的转动周期为T，则（　　）
A．a、b线圈转动周期之比为1：2
B．a、b线圈角速度之比为2：1
C．a、b线圈产生的感应电动势最大值之比为2：1
D．a线圈中感应电动势瞬时值表达式为
13．如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，线圈内接有电阻值为R的电阻，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B，当线圈转过90°时，通过电阻R的电荷量为（）
A． B． C． D．
14．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变。当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是（　　）
A．用户的总电阻变小
B．用户的电压U4变大
C．输电线电阻上损失的功率变大
D．升压变压器的输出端电压U2变大
15．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是50∶l，P是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω，其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的正弦交变电压．下列说法正确的是（ ）
A．单刀双掷开关与a连接，电压表的示数为4.4V
B．单刀双掷开关与a连接，t＝0.01s时，电流表示数为零
C．单刀双掷开关由a拨向b，原线圈的输入功率变大
D．单刀双掷开关由a拨向b，副线圈输出电压的频率变为25Hz
16．如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为r=0.1m、匝数n=20的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示），线圈所在位置的磁感应强度的大小均为B=T，线圈电阻为R1=0.5Ω，它的引出线接有R2=9.5Ω的小电珠L，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示（摩擦等损耗不计），则（　　）
A．小电珠中电流的峰值为0.16A
B．小电珠中电流的有效值为0.16A
C．电压表的示数约为1.5V
D．t=0.1s时外力的大小为0.128N
二、填空题
17．如图所示为正弦式交电流的电压u随时间t变化的图象，由图可知，该交变电流的电压的有效值为_____V，频率为_____Hz．
18．交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向_________，用_________定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向。
19．如图所示，正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图1所示的方式连接，R＝200Ω，图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则此交流电的频率为__Hz，交流电流表的读数_____A，R两端电压随时间的变化规律的表达式____。
20．如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数之比为 ,原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相．a、b两端加一定交流电压后,求两电阻消耗的电功率之比____________;若电源电压为U，则电阻B两端电压为____________
综合题
21．如图所示的甲、乙、丙三种电路是电子技术中的常用电路，a、b是输入端，其中高频成分用“≈”表示，低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示，则甲、乙、丙负载R上得到的电流的主要特征各是什么？
22．如图甲所示为一小发电机的示意图，共有10匝的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中的磁通量随时间变化的规律为。已如线圈的电阻为2Ω，外接电阻R的阻值为8Ω，交流电压表V为理想电表。求：
（1）线圈中感应电动势的最大值；
（2）电压表的示数。
23．如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻。在外力作用下矩形线圈在的匀强磁场中，以恒定的转速绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。从图中所示时刻开始计时，求：
(1)线圈转动时产生感应电流瞬时值的表达式；
(2)线圈转过角的过程中通过电阻R横截面的电荷量q；
(3)线圈转动10s，整个电路产生的焦耳热取
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．由公式
解得原线圈两端电压的有效值
发电机输出的正弦交流电压的最大值大于380V，选项A错误；
B．变压器原、副线圈的匝数比不变，则副线圈两端电压的有效值不变，选项B错误；
C．一周期内，通过电阻的电流方向改变2次，可知发电机输出交流电的频率为50Hz，选项C正确；
D．用电器的输入功率等于变压器的输入功率，选项D错误。
故选C。
2．B
【详解】
感应电动势最大值Em=NBSω，转速调整前后，NBS相同，Em与ω成正比
角速度
线圈从中性面开始转动计时，所以图线②电动势的瞬时值表达式
故选B。
3．D
【详解】
电容器、电感线圈都对交流电有阻碍作用，故A、B两图中灯不是最亮的；C图中灯被短路，不亮；D图中电容器有隔直流作用，所以D中灯泡最亮.
故选D
4．A
【详解】
由可得，最大磁通变化率
5．D
【详解】
A．根据图像可知，周期为2s，故频率为0．5Hz，故A错误；
B． 时磁通量变化率为零，则感应电动势为零，感应电流为零，故B错误；
C． 时磁通量为零，位置与“中性面”垂直，故C错误；
D． 交变电流与的电阻连接，R的功率为，电流为
电动势有效值
最大值为
故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
交流电的有效值是根据其热效应定义的，它是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效。设交流电的有效值为I，令该交变电流通过一阻值为R的纯电阻，在一个周期内有
I2RT=I12R＋I22R
所以该交流电的有效值为
I= =5 A
故选D。
7．D
【详解】
A．开关接通后，由于原线圈两端的电压为
u=1100sin100πt V
又理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，但是由于电阻R要分压，故电压表的示数小于220 V，A错误；
B．由于交变电压的频率为
一个周期内电压两次大于100V，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100Hz，B错误；
C．因输出电压不变，断开后，电路中的部电阻增大，则由功率公式
可知，变压器的输出功率变小，C错误；
D．因输出电压不变，电路中的部电阻增大，回路中的电流变小，R分压减小，则电压表的示数变大，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
根据电压与匝数成正比知，可以求两端的电压，从而知道灯泡的电阻，因为两灯相同，所以可以求通过灯的电流，AB正确；根据两副线圈的消耗功率，由，从而可求出变压器的输入功率，C正确；由于不知道原线圈的匝数，所以不能求原线圈的电压，故D错误；
9．D
【详解】
AC．由图象可知交流电的最大值为Um=100V，因此其有效值为
故AC错误；
B．由图可知，周期T=4×10-2s，则频率
故B错误；
D．若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为
故D正确。
故选D。
10．D
【详解】
设通过L1的电流为I1，L2的电流为I2，每盏灯泡的电阻为R，则原线圈的电流为I1-I2，则次级电流为；则次级电压为：，初级电压；因初级电压等于L2两端的电压，即，解得I1：I2=11:2，故D正确，ABC错误．故选D．
11．D
【详解】
AB．因为原线圈上接有理想二极管，原线圈只有半个周期有电流，副线圈也只有半个周期有电流。
所以副线圈电压的最大值为
设副线圈电压的有效值为U2.则有
解得
副线圈的输出功率为
原线圈的输入功率为
选项A、B均错；
C．因为原线圈上接有理想二极管，原线圈中电流方向不变，原线圈中电流增大和减小时在副线圈中产生的感应电流方向相反，副线圈输出的电流方向改变，选项C错误；
D．将二极管短路后副线圈两端电压的有效值为110 V，变为原来的倍，功率变为原来的两倍，选项D正确。
故选D。
12．D
【详解】
AB．由图可知，a、b线圈转动周期之比为2:1，根据可得a、b线圈角速度之比为1:2，AB错误；
C．线圈产生的感应电动势最大值为
所以a、b线圈产生的感应电动势最大值之比为1:1，C错误；
D．a线圈中感应电动势瞬时值表达式为
D正确。
故选D。
13．B
【详解】
当正方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时，磁通量为：
根据
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论相符，选项B正确；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论不相符，选项D错误；
故选B．
14．AC
【详解】
ABC．用户总电阻变小，用户功率增加，输送电流变大，输电线电阻上损失的功率变大，同时导线上分担的电压也变大，导致U3变小，所以U4变小，AC正确，B错误。
D．发电机的输出电压U1不变，理想变压器匝数均不变，升压变压器的输出端电压U2不变，D错误。
故选AC。
15．AC
【详解】
由图象可以知道,电压的最大值为311V,交流电的周期为0.02s,所以交流电的频率为50Hz,
A、交流电的有效值为220V,根据电压与匝数成正比可以知道,副线圈的电压为4.4V,所以A正确.
B、当单刀双掷开关与a连接时,副线圈电压为4.4V,所以副线圈电流为0.44A,电流表示数为电流的有效值,不随时间的变化而变化,所以当t=0.01s时,电流表示数为0.44A,故B错误;
C、当单刀双掷开关由a拨向b时,原线圈的匝数变小,所以副线圈的输出的电压要变大,电阻R上消耗的功率变大,原线圈的输入功率也要变大,所以C正确.
D、变压器不会改变电流的频率,所以副线圈输出电压的频率为50Hz,所以D错误.
故选 AC
16．AD
【详解】
AB．由题意及法拉第电磁感应定律知道，线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为
Em＝nBlv＝nB·2πrvm
故小电珠中电流的峰值为
选项A正确，B错误；
C．电压表示数为
U＝·R2≈1.07 V
选项C错误；
D．当t＝0.1 s也就是时，外力的大小为
F＝nB·2πrIm＝0.128 N
选项D正确．
故选AD。
17． 36； 50．
【详解】
由图可知,交流电压的最大值为36V,则有效值；
交流电的周期T=0.02s，故频率f=1/0.02=50Hz；
18． 垂直 右手
【解析】
略
19． 50 1.1 uR＝311cos100πt（V）
【详解】
由图像可知
T＝0.02s
因此
由图输出电压最大值为311V，有效值为
根据闭合电路的欧姆电路可知
角速度
故有
uR＝311cos100πt（V）
20． 1：9 0.3u（或3/10u）
【详解】
根据变压器原、副线圈电流比，设流过A电阻的电流I1=I，则流过B电阻的电流为I2=3I，根据P=I2R，所以功率比PA:PB=1：9．
两电阻两端电压比等于电流之比，即UA:UB=1：3；对变压器的原副线圈：，解得UB=0.3U
21．见解析
【解析】
甲：低频成分，因电容器有隔直流作用，C较大时，低频易通过；
乙：低频成分，因电容器对高频有旁路作用，C较小，通高频，阻低频；
丙：直流成分，因电容器有旁路作用和隔直作用，C越大时，容抗越小，低频成分越容易通过旁路。
22．（1）；（2）
【详解】
（1）由可知线圈转动的角速度和磁通量的最大值
，
则线圈中感应电动势的最大值
（2）电源电动势的有效值
根据闭合电路欧姆定律，电路中的电流有效值为
电压表的示数为
23．(1)；(2)；(3)50J
【详解】
(1) 线圈的角速度
线圈中感应电动势的最大值为
感应电流的最大值为
则感应电流的瞬时值表达式为
即线圈转动时产生感应电流瞬时值的表达式为；
(2)设线圈转过角所用时间为，则
线圈中的平均感应电动势
通过电阻R的平均电流
在时间内通过电阻横截面的电荷量
即线圈转过角的过程中通过电阻R横截面的电荷量q为；
(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，则电路中电流的有效值
经过电流通过整个电路产生的焦耳热
即线圈转动10s，整个电路产生的焦耳热Q为50J。
答案第1页，共2页