第三章 交变电流的产生与输送 单元综合测试（Word版含答案）

第3章 交变电流的产生与输送 单元综合测试
一、单选题
1．（2022·广东·模拟预测）如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电厂输出功率增加了。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数不变，电压表的示数增大
B．电流表、的示数均减小
C．输电线上损失的电压增加了
D．输电线上损失的功率增加了
2．（2021·重庆市江津第五中学校高二期中）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。电路组成如图乙所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接灯泡阻值为95.0Ω，灯泡正常发光，则（　　）
A．电压表V的示数为220V
B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡消耗的功率为459.8W
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为48.4J
3．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，其中B、C的匝数分别为n2、n3，理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I，L1、L2是完全相同的灯泡，根据以上条件不能计算出的物理量是（忽略温度对电阻的影响）（　　）
A．线圈A的匝数
B．灯泡L2两端的电压
C．变压器的输入功率
D．通过灯泡L1的电流
4．（2021·浙江省春晖中学高三阶段练习）如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，总电阻为R，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴以角速度匀速转动，ab边距转轴。下列说法正确的是（　　）
A．线圈中感应电动势有效值为
B．如图转过过程中，通过线圈的电量为
C．如图转过时，此时磁通量最大，线圈中感应电流也最大
D．如图开始转动一周的过程中，线圈的发热量是
5．（2021·黑龙江·大兴安岭实验中学高二期中）利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电。现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V。如果用临界温度以下的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（　　）
A．1kW B．1.6×103kW C．1.6kW D．10kW
6．（2022·新疆昌吉·高二期末）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．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，10匝矩形金属线框在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′以角速度100rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为0.5m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1和L2，且开关S断开时灯泡L1正常发光，电流表示数为0.01A，则（　　）
A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为e＝200sin100t（V）
B．灯泡L1的额定功率为2W
C．若开关S闭合，灯泡L1将更亮
D．若开关S闭合，电流表示数将增大
8．（2022·全国·高三专题练习）现在市场上的调光台灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图，这是一个经过元件调节后加在电灯上的电压，在正弦交流电的每半个周期中都会截去前面的四分之一、现在加在电灯上的电压是（　　）
A．-Um B． C． D．
9．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度＝100πrad/s。线圈的匝数N＝100，边长ab＝0.2m、ad＝0.4m，电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小，电容器放电时间不计。下列说法正确的是（　　）
A．该线圈产生的交流电动势峰值为50V
B．该线圈产生的交流电动势有效值为25V
C．电容器的耐压值至少为50V
D．以上说法均错误
10．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，两根间距为的无限长光滑金属导轨，电阻不计，其左端连接一阻值为的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度为的匀强磁场，磁场边界虚线均为正弦曲线的一部分，一根接入电路中的电阻为的光滑导体棒，在外力作用下以的速度匀速向右运动（接触电阻不计），交流电压表和交流电流表均为理想电表，则（　　）
A．电压表的示数为
B．电压表的示数是
C．导体棒运动到图示虚线位置时，电流表示数为零
D．导体棒上消耗的热功率为
11．（2021·浙江大学附属中学高三阶段练习）如图所示为理想变压器及其工作电路，原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接函数表达式u1=220sin（100πt）V的交流电，RT为半导体热敏电阻（其电阻随温度升高而变小）。R1、R2为定值电阻，C为电容器。下列判断正确的是（　　）
A．V1表的示数为220V
B．R2的电功率为零
C．副线圈输出电压的函数表达式为u2=110sin（50πt）V
D．RT处温度升高时，V1表示数不变，V2表和A表的示数均变大
二、填空题
12．（2021·福建师大二附中高二期中）2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌的共享单车，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为S=0.001m2，共有N=100匝，线圈总电阻r=1Ω，线圈处于磁感应强度大小为B=T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时保持与外电路电阻R=9Ω连接，不计电流表内阻。在外力作用下线圈以ω=10πrad/s的角速度匀速转动时，从图中位置开始计时，电动势的瞬时表达式为____________________V；交流电流表的示数为_________A；线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量q为______C；线圈转动一圈外力所做的功为_________J。
13．（2021·宁夏育才中学高二期末）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____。
14．（2021·四川·威远中学校高二期中）（1）如图为一正弦交变电流的图象，由图可知电流的有效值I=______，电流瞬时值表达式i=______；
（2）如图所示，和是输电线，在图中空圈内填入所用的电表的符号______，若已知变压比为100︰1，变流比为100︰1，并且知道电压表示数为220V，电流表示数为1000A，则输电线路中的功率为______W。
三、解答题
15．（2021·北京·高二期末）如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，矩形面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度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。
（1）求线圈转动时产生感应电动势的最大值；
（2）从线圈平面通过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）求从线圈平面通过中性面开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量。
16．（2021·吉林·辽源市田家炳高级中学校高二期末）交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。一台小型发电机的线圈共220匝，线圈面积，线圈转动的频率为，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度（T）。为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“，”字样的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图所示。求：
（1）变压器原、副线圈的匝数比；
（2）与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。
17．（2021·江苏盐城·高二期末）如图所示，矩形线圈abcd的匝数n=100，电阻r=1.0Ω，ab边长l1=0.6m，ad边长l2=0.3m。线圈有一半放置在有理想边界的匀强磁场中，左边空间的匀强磁场垂直纸面向外，磁感应强度B=1.0×10-2T，右边空间无磁场。线圈的两端接有一只电阻R=9.0Ω的灯泡，并以为轴，按图示方向以ω=200rad/s的角速度匀速转动。以图示位置为计时起点。求：
（1）0~时间内通过灯泡的电荷量q；
（2）线圈ad边所受安培力的最大值Fm；
（3）接在电路中的小灯泡的电功率P。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．C
3．A
4．D
5．A
6．D
7．D
8．D
9．B
10．A
11．A
12． 0.2 0.08
13． 50 1.1 uR＝311cos100πt（V）
14． 20sin100πt（A）
15．（1）；（2）（3）
16．（1）；（2）10A
17．（1）；（2）；（3）
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