第三章 交变电流 课后练习（Word版含答案）

第三章、交变电流
一、选择题（共15题）
1．下列几幅图描述的是电流i随时间t变化的关系，其中表示交变电流的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，一个匝数为N＝100匝的线圈以固定转速50转/秒在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n1∶n2＝10∶1的变压器给阻值R＝20 Ω的电阻供电，已知交流电压表的示数为20 V，从图示位置开始计时，则下列说法正确的是(　 　)
A．电阻R消耗的电功率为10 W
B．穿过线圈平面的最大磁通量为 Wb
C．t＝0时刻流过线圈的电流不为零
D．t＝0.002 5 s时刻穿过线圈平面的磁通量为Wb
3．如图所示的电路中，理想变压器的原、副线圈匝数之比为2∶l，电阻R1=R2=10 Ω，两电表均为理想交流电表．当在a、b之间加上正弦交流电时，测得c、d两端电压瞬时值表达式为，则下列说法正确的是
A．电流表的示数为0.5 A
B．电压表的示数为40 V
C．R1消耗的功率为20 W
D．原线圈输入交流电频率为100 Hz
4．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的正弦式交变电流i=Imsinωt.若保持其他条件不变，使线圈的匝数和转速各增加1倍，则电流的变化规律为(　　)
A．i′=Imsinωt
B．i′=Imsin2ωt
C．i′=2Imsinωt
D．i′=2Imsin2ωt
5．交流发电机线圈电阻r＝1 Ω，用电器电阻R＝9 Ω，电压表示数为9 V，如图所示，那么该交流发电机
A．电动势的峰值为10 V
B．电动势的有效值为9 V
C．交流发电机线圈通过图示位置时电动势的瞬时值为
D．交流发电机线圈自图示位置转过90°时电动势达到峰值
6．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1=500匝，副线圈匝数n2=200匝，交流电源的电动势e=311sin100πt（V）（不考虑其内阻），电阻R=44Ω，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则
A．交变电流的周期为0.02s
B．电流表的示数为2A
C．变压器的输入电功率为156W
D．通过R的电流最大值为2A
7．矩形线圈的面积为S，匝数为n，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动．当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时(　　)
A．线圈中的电动势为nBSω
B．线圈中的电动势为0
C．穿过线圈的磁通量为0
D．穿过线圈的磁通量变化率最大
8．如图所示，理想变压器的原线圈a、b两端接正弦交变电压，副线圈M、N两端通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线上的等效电阻为R。开始时，开关K断开，当接通K时，以下说法不正确的是（　　）
A．副线圈M、N两端的电压减小 B．等效电阻R上的电流增大
C．通过灯泡L1的电流减小 D．原线圈的输出功率增大
9．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接，已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化。下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数为1100V
B．电压表示数为44V
C．若闭合开关S，热水器的实际功率减小
D．若闭合开关S，原线圈中电流减小
10．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的Φ－t图象如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．t=0时刻线圈在中性面位置，磁通量为零，磁通量的变化率为零
B．t=0.01s时线圈产生的感应电动势最大
C．t=0.02s时线圈磁通量的变化率为零
D．t=0.03s时线圈中的电流方向发生改变
11．如图所示，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用和表示；和是理想交流电流表，示数分别用和表示，变压器原副线圈匝数分别为和。下列说法正确的是（　　）
A．
B．
C．滑片P向下滑动过程中，不变、变大
D．滑片P向下滑动过程中，变小、变小
12．某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW，现用500kV电压输电，则下列说法正确的是（　　）
A．输电线上输送的电流大小为2×105A
B．输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C．输电线上损失的功率为，U为输电电压，r为输电线的电阻
D．输电线上损失的功率为9×107kW
13．远距离高压输电，输电电压为Ｕ，输电导线上损失电压为ＵＲ，输电电流为Ｉ，当输送电功率相同时，输电导线上损失的电功率 ( )
A．与Ｕ的平方成正比 B．与ＵＲ的平方成正比
C．与Ｕ的平方成反比 D．与Ｉ的平方成正比
14．如图所示，理想变压器的原线圈接入交变电路中，副线圈的正中央位置有一个抽头，其中电流表、电压表、二极管均为理想的电学元件，滑动变阻器的最大阻值为R1、定值电阻的阻值为R2，且滑动变阻器的最大阻值大于R2．保持滑动变阻器的触头位置不变，开关接1、2时变压器的输出功率分别为P1、P2，对应电流表的示数分别为I1、I2．则下列说法正确的是
A．I1:I2=1:4
B．P1:P2=1:2
C．将开关扳到1位置，将滑动变阻器的触头上滑，欲使电流表的示数不变，原线圈的触头要适当向下滑动
D．将开关扳到1位置，调节滑动变阻器的触头，当=R2时，滑动变阻器消耗的电功率最大
15．如图甲、乙是两个相同的理想变压器的示意图，输入电压分别为、，导线电阻不计，四个相同的灯泡按图示接入电路中，图乙中在原线圈一端接有阻值为R的电阻，当开关均闭合时，下列说法正确的是　　
A．、、、均增大
B．、、、均增大
C．变亮
D．变亮
二、填空题
16．我国城乡生活用的交变电流的________电压是220 V，这是指交变电流电压的值，它的周期为________s，电流方向每秒改变________次．
17．原线圈中电场的能量转变成______的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了______的能量。
18．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q=______。
19．如图所示，在某一输电线路的起始端和终点端各接入一个理想变压器，原、副线圈的匝数比分别为n1∶n2=100∶1和n3∶n4=1∶50，图中a、b表示电流表或电压表，已知电压表的示数为22 V，电流表的示数为1 A，每根输电线的电阻为1Ω，则____ （选填“a”或“b”）为电流表 ，输电线上损失的电功率为______， 线路输送的电功率为___________。
综合题
20．如图为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B=" 0.5" T,线圈匝数N=50匝,线圈面积为S="0.48" m2,转动的角速度ω=2.5rad/s,线圈的总电阻r=1Ω,电阻R=2Ω．在匀速转动过程中,从中性面开始计时.
(1) 写出电动势瞬时值表达式.
(2) 求电阻R的发热功率P
21．如图所示，线圈的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为r =1Ω，外接电阻R =9Ω，匀强磁场的磁感应强度B =T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求：
（1）若从中性面开始计时，写出线圈磁通量变化率的瞬时表达式？
（2）电路中电压表和电流表的示数各是多少？
（3）由图示位置转过60°角的过程产生的平均感应电动势为多少？
22．图（a）是一理想变压器的电路连接图，图（b）是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图像，已知电压表的示数为20V，两个定值电阻的阻值R均为10Ω，则：
（1）将开关S闭合，求原线圈的输入功率；
（2）若将电流表A2换成一只具有单向导电性的二极管，求电压表示数．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
交流电是大小和方向都随时间变化的电流，因ABD方向都是不变的，由此可知选D。
2．D
【详解】
试题分析：电阻R消耗的电功率为，选项A 错误；变压器初级电压有效值：,初级电压最大值：，及线圈产生的感应电动势最大值为，根据，可得，选项B错误；t = 0时刻，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，所以流过线圈的电流为零，选项C 错误；
t = 0.0025s时刻线圈转过的角度为：，穿过线圈平面的磁通量为，选项D 正确．
3．B
【详解】
A．R 1两端电压有效值是10V；所以流过电流表的电流为
故A错；
B．由于电阻R 1=R 2=10Ω则两个电阻上分担的电压是相等的，所以副线圈的电压为20V，根据匝数比可知原线圈电压表的电压为40V，故B正确；
C．R1上的电压为10V，根据功率
故C错；
D．原副线圈输入的交流电频率是相等的，所以
故D错；
故选B。
4．D
【详解】
由电动势的最大值知，最大电动势与角速度成正比，与匝数成正比，所以电动势最大值为4Em，匝数加倍后，其电阻也应该加倍，此时线圈的电阻为2R，根据欧姆定律可得电流的最大值为Im′==2Im，因此，电流的变化规律为i′=2Imsin 2ωt，故选D.
5．C
【详解】
试题分析：电路的电流为，故电动势的有效值为，峰值为，选项AB错误；交流发电机线圈通过图示位置时电动势最大，瞬时值等于峰值，选项C正确；交流发电机线圈自图示位置转过90°时，电动势等于零，选项D错误；故选C.
6．A
【详解】
交变电流的周期为，选项A正确；初级电压有效值：；则次级电压：；次级电流有效值：；初级电流有效值：，即电流表的示数为0.8A，选项B错误；变压器的输入电功率为：P=I1U1=176W，选项C错误；通过R的电流最大值为，选项D错误.
7．B
【详解】
图示时刻线框的四边都不切割磁感线，不产生感应电动势，即线圈中的电动势为0．故A错误，B正确；图示时刻线框与磁场垂直，磁通量最大，为，C错误；图示位置线圈中的电动势为0，根据法拉第电磁感应定律：，可知穿过线圈的磁通量变化率为0，D错误；故选B．
8．A
【详解】
A．理想变压器输出电压与外电路无关，只和变压器变压比以及输入电压有关，则M、N的输出电压不变，A选项符合题意，故A正确；
B．开关S闭合，L1和L2并联总电阻变小，电路电流增大，B选项不合题意，故B错误；
C．等效电阻R分压增大，则L1两端分压变小，也即通过L1的电流变小，C选项不合题意，故C错误；
D．L1和L2并联总电阻变小，则外电路总电阻变小，变压器输出功率变大，则输入功率变大，由于输入电压不变，则原线圈中的电流增大，D选项不合题意，故D错误。
故选A。
9．C
【详解】
AB．根据变压器原理可得
则电压表示数为1100V，故AB错误；
C．接通开关，副线圈电阻减小，电流增大，R上的分压增大，热水器两端的电压减小，所以实际功率减小，故C正确；
D．接通开关，电流增大，电压不变，所以线圈消耗的功率增大，输入功率等于输出功率，则原线圈中电流增大，故D错误；
故选C。
10．D
【详解】
A．t=0时刻，磁通量等于零，但Φ的变化率达最大，感应电动势最大，线圈垂直于中性面，故A错误；
B．t=0.01s时刻，磁通量最大，Φ的变化率为零，产生电动势为零，故B错误；
C．t=0.02s时磁通量等于零，但Φ的变化率达最大，感应电动势最大，故C错误；
D．由图示图象可知，t=0.03s时刻穿过线圈的磁通量最大，此时线圈经过中性面，线圈中电流方向发生变化，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
A．由图可知，原副线圈两端电压满足电压之比为匝数之比，而不是副线圈两端电压，为变阻器两端电压，即
故A错误；
B．和是原副线圈电路中电流，满足
故B正确；
CD．滑片P向下滑动过程中，变阻器接入电路电阻减小，所以副线圈所在回路电流变大，则由
可知变大，又因为不变，即副线圈两端电压不变，定值电阻两端电压增大，所以变小，故CD错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．由P=UI，得用500kV电压输电时输电线上输送的电流
故A错误；
B．由
得输电线上的电压损失
故B正确；
C．输电线上损失的功率为
U为输电线上损失的电压，故C错误；
D．输电线上损失的功率
故D错误。
故选B。
13．BCD
【详解】
输电线上损失的功率P损=I2R=，所以输电导线上损失的电功率，与ＵＲ的平方成正比，与Ｕ的平方成反比，与Ｉ的平方成正比．
故选BCD
14．BD
【详解】
B．设原线圈两端电压为U1，副线圈两端电压为U2，原线圈接入电路的匝数为n1，副线圈总匝数为n2，当开关接1时，
解得
；
当开关接到2时，
则
因二极管的单向导电性，根据有效值的定义得：
则变压器输出电压的有效值为：
U2″＝
所以变压器的输出电压之比为：
保持滑动变阻器的触头位置不变，由可知，变压器的输出功率之比为1:2，B正确；
A．根据欧姆定律，电路电阻不变，电流与电压成正比，即当开关分别接1、2时，电流表的示数之比为
A错误；
C．将开关扳到1位置，将滑动变阻器的触头上滑，负载电阻阻值减小，副线圈的输出电流增大，电流表的示数增大，欲使电流表的示数不变，应减小输出电压，由公式可知应将原线圈的匝数增大，即原线圈的触头适当向上滑动，C错误；
D．将开关扳到1位置，把定值电阻等效为副线圈的内阻，当内外电阻相等，即=R2时，电源输出功率最大，即滑动变阻器消耗的功率最大，D正确．
15．AD
【详解】
AB、在甲图中，u1不变，变压器的变压比不变，则u2不变，当开关闭合时，副线圈电路的总电阻减小，则I2增大，I1随之增大．在乙图中，u3不变，当开关闭合时，副线圈电路的总电阻减小，I3增大，I4也增大，R上电压增大，则原线圈的电压减小，u4减小．故A正确，B错误．
C、u2不变，L1的电压不变，亮度不变，故C错误．
D、L2原来不亮，开关闭合时变亮，故D正确．
故选A、D
16． 有效 0.02 100
【详解】
生活用的交变电流的电压是220V说的是有效值，频率为50Hz，每一个周期电流方向变化两次，一秒内有50个周期，电流变化100次
17． 磁场 电场
【详解】
略
18．
【详解】
通过导线横截面的电荷量为
19． b 5000 W 110 kW
【详解】
电表b串联在电路中，所以b为电流表；
由
知，输电线上的电流为50 A，所以
5000 W
由
知，输电线起始端的电压为2200 V ，则线路输送的电功率
P=UI=
20．（1）电动势的最大值 （2分）
所以 （2分）
（2）电动势的有效值 （1分）
电流的有效值 （1分）
所以 （2分）
【详解】
略
21．（1）；（2）45V， 5A；（3）33.8V
【详解】
（1）线圈转动的角速度为
电动势瞬时值的表达式
解得线圈磁通量变化率的瞬时表达式为
（2）电动势的有效值为
电流表示数
电压表示数为
（3）由图示位置转过60°角的过程产生的平均感应电动势为
22．[（1）80W
（2）14.14V
【详解】
试题分析：（1）将S闭合,U2不变，即电压表示数保持20 V不变
则 输入功率
（2）换成二极管后，电压表两端的ut图像如图所示
设电压表示数为U，则由
解得
答案第1页，共2页