第三章 交变电流 本章达标检测（Word版含答案）

第三章 本章达标检测
一、单选题
1．如图为一电吹风内部电路示意图，其中变压器原副线圈匝数比为2：1.当原线圈接入市电：u=220sin100πt（V）后，闭合开关S，副线圈中电机M（额定电压100V，额定功率100W）刚好正常工作。则（　　）
A．电动机内阻为R=100Ω
B．交变电压的频率为100Hz
C．副线圈中电流的有效值为1A
D．变压器的输入功率为110W
2．如图所示一块绝缘薄圆盘可绕其中心的光滑轴自由转动，圆盘的四周固定着一圈带电的金属小球，在圆盘的中部有一个圆形线圈。实验时圆盘沿顺时针方向绕中心转动时，发现线圈中产生逆时针方向（由上向下看）的电流，则下列关于可能出现的现象的描述正确的是（　　）
A．圆盘上金属小球带负电，且转速减小
B．圆盘上金属小球带负电，且转速增加
C．圆盘上金属小球带正电，且转速不变
D．圆盘上金属小球带正电，且转速减小
3．一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图像如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A．时刻线圈在中性面位置
B．线圈产生的感应电动势达到最大
C．时线圈磁通量的变化率为零
D．时线圈产生的感应电动势为零
4．如图所示，理想变压器初、次级线圈分别接有完全相同的灯泡A、B，且初、次级线圈的匝数之比N1: N2=2:1，交流电源电压为U，则灯B两端的电压为（　　）
A． B．2U C． D．
5．如图是一个正弦式交变电流的图像，下列说法正确的是（　　）
A．频率是，电流的峰值是 B．周期是，电流的峰值是
C．频率是，电流的有效值是 D．周期是，电流的有效值是
6．空间存在范围足够大、竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，在其间竖直固定两个相同的、彼此正对的金属细圆环a、b，圆环a在前、圆环b在后。圆环直径为d，两环间距为L、用导线与阻值为R的外电阻相连，如图所示。一根细金属棒保持水平、沿两圆环内侧做角速度为ω的逆时针匀速圆周运动（如图），金属棒电阻为r。棒与两圆环始终接触良好，圆环电阻不计。则下列说法正确的是（　　）
A．金属棒在最低点时回路电流最小
B．金属棒在圆环的上半部分运动时（不包括最左和最右点），a环电势低于b环
C．从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为i =
D．电阻R两端电压的有效值为 U =
二、多选题
7．如图所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当电键S闭合时
A．交流电压表只有V2的示数变小 B．交流电压表V1和V2的示数都变小
C．交流电流表只有A1、A2的示数变大 D．交流电流表A1、A2和A3的示数都变大
8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈输入的交流电压如图乙所示，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、工作时内阻为2 Ω的电动机。闭合开关，电动机正常工作，电流表示数为1 A，则下列不正确的是（　　）
A．副线圈两端电压为22V
B．电动机输出的机械功率为12 W
C．通过电动机的交流电频率为100 Hz
D．若电动机突然卡住不转，原线圈输入功率变大
9．如图所示为一种直流发电机的结构示意图，直流发电机由两块永磁铁、线圈和换向器组成。永磁铁N、S极相对，中间区域视为匀强磁场，磁感应强度为B。线圈由N匝导线缠绕而成，面积为S，可绕如图所示的轴线匀速转动，角速度为。换向器由两个半铜环和两个电刷构成，半铜环分别与线圈中导线的两端固连，线圈和半铜环绕着轴线以相同角速度转动。电刷位置固定，作为输出端与外电路相连（图中未画出）。每当线圈转到中性面位置时，半铜环和电刷会交换接触，以保持输出电流方向不变，且交换时间极短可忽略。下列说法正确的是（　　）
A．当线圈按照图示的方向转动时，电刷a的电势总是比b的电势低
B．当线圈转到图示位置时，线圈中产生的电动势为零
C．该发电机产生电动势的最大值为
D．该发电机产生电动势的最大值是有效值的2倍
10．如图所示电路中，变压器原、副线圈的匝数比为，电流表和电压表都是理想电表，原线圈接的交流电，则（ ）
A．两电流表的示数之比为
B．电压表的示数为
C．只增大原线圈输入交流电的频率，则电流表和的示数均增大
D．滑片下移时，电流表和的示数均增大
三、解答题
11．如图所示，abcd为交流发电机的矩形线圈，其面积为S=0.02m2，匝数为N=200匝，线圈电阻为r=2Ω，外电阻为R=8Ω．线圈在磁感应强度为B=0.2T,的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO＇匀速转动，角速度为ω=100rad/s．若图中的电压表、电流表均为理想交流电表，求：
(1)此交流发电机产生感应电动势的最大值Em；
(2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式；
(3)此交流发电机的输出功率P出；
(4)从图示位置转过900的过程中通过R的电荷量是多少？
12．如图所示，发电机输出功率为100kW，输电电压U1=250V，用户需要的电压U4=220V，两变压器之间输电线的总电阻为R=10Ω，其它电线的电阻不计。若输电线中因发热而损失的功率为总功率的4%，变压器为理想变压器。试求：
（1）发电机输出电流和输电线上的电流大小
（2）在输电线路中设置的升压变压器，原、副线圈的匝数比n1：n2
（3）在输电线路中设置的降压变压器，原、副线圈的匝数比n3：n4
13．某小型水力发电站的发电输出功率为5×104W，发电机的输出电压为250V，输电线总电阻R=5Ω．为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的4%，必须采用远距离高压输电的方法，在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器．设用户所需电压为220V，不计变压器的损失．求：
（1）输电线上的电流；
（2）升、降压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）可供多少盏“220V 40W”的白炽灯正常工作？
14．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为100kW，输出电压为250V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用4kV高压输电，最后用户得到220V、95kW的电力，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）用户降压变压器原、副线圈的匝数比。
15．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为n1＝1100匝，接电压U1＝220 V的交流电，副线圈接“20 V　10 W”的灯泡，灯泡正常发光，求：
(1)副线圈中的电流I2和匝数n2；
(2)原线圈中的电流I1 和输入功率．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
B．由u=220sin100πt（V）可知
则交变电压的频率
B错误；
C．电机M（额定电压100V，额定功率100W）刚好正常工作，根据
可知副线圈电流为1A，此电流为有效值，C正确；
A．若电动机内阻为R=100Ω，则
显然不可能，A错误；
D．由u=220sin100πt（V）可知原线圈电压有效值
则副线圈电压
电机M电压100V，则r上的电压为10V，功率
所以副线圈的功率为110W，变压器的输入功率为110W，D错误。
故选C。
2．A
【解析】
【详解】
AB．若圆盘上金属小球带负电，顺时针转动时电流方向沿逆时针方向，产生的磁场方向向上，而线圈中产生逆时针方向的电流，根据安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，根据楞次定律得知，原磁场应减弱，故圆盘的转速减小。故A正确，B错误；
C．若圆盘上金属小球带正电，转速不变时，产生的磁场恒定不变，穿过线圈的磁通量不变，不能产生感应电流。故C错误；
D．圆盘上金属小球带正电，顺时针转动时电流方向沿顺时针方向，产生的磁场方向向下，而线圈中产生逆时针方向的电流，根据安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，根据楞次定律得知，原磁场应增强，故圆盘的转速增大。故D错误。
故选A。
点睛：本题是安培定则和楞次定律的综合应用，要知道线圈中产生逆时针方向的电流是由于带电的金属小球做变速圆周运动，磁通量变化产生的，所以要抓住产生感应电流的条件进行分析。
3．D
【解析】
【详解】
A．t=0时刻，磁通量为零，则线圈在与中性面垂直的位置，选项A错误；
B．t=0.01s时磁通量最大，磁通量的变化率为零，则线圈产生的感应电动势为零，选项B错误；
C．t=0.02s时线圈磁通量为零，此时磁通量的变化率最大，选项C错误；
D．t=0.03s时线圈磁通量最大，磁通量的变化率为零，则产生的感应电动势为零，选项D正确.
4．D
【解析】
【详解】
设B的电压为U2：则变压器初级电压为
因匝数比等于电流的倒数比，可知原副线圈的电流比为1:2，两灯完全相同，可知两灯电压比为1:2，即A灯两端电压为0.5U2，由题意可知
2U2+0.5U2=U
解得
故选D。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
由题图知周期，电流的峰值是，则频率为
电流有效值为
故选D。
6．D
【解析】
【详解】
A．导体棒在磁场中运动时，产生正弦式交流电，而且在最高点和最低点，由于速度方向与磁场方向垂直，产生的感应电动势最大，感应电流也最大，A错误；
B．根据右手定则，在上半部分运动时，导体棒相当于电源，电流从b流向a，a相当于电源的正极，因此，a环电势高于b环电势，B错误；
C．导体棒运动的速度
在最高点时电动势瞬时值
因此从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为
C错误；
D．回路中电动势的有效值
因此电阻R两端电压的有效值为
D正确。
故选D。
7．AC
【解析】
【详解】
试题分析：当开关S闭合时，整个电路电阻变小，电压表V1的示数不变，A2的示数变大，输电线ab和cd的电压增大，所以V2的示数变小，A3的示数变小．由于输出功率增大，所以输入功率增大，A1的示数增大．故选项AC正确．BD错误；故选AC．
考点：电路的动态分析；变压器
8．ABC
【解析】
【详解】
A．由乙图可知，输入电压的最大值为
则有效值
故A错误，符合题意；
B．输出的机械功率
故B错误，符合题意；
C．由乙图可知，输入交变电压的周期为0.02 s，则频率为
因为原副线圈交变电流频率相等，则通过电动机的交流电频率为50 Hz，故C错误，符合题意；
D．卡住电动机，电动机变成了纯电阻，电压不变，电流增大，输出功率增加，则原线圈输入功率增加，故D正确，不符合题意。
故选ABC。
9．AC
【解析】
【详解】
A．当线圈按照图示的方向转动时，根据右手定则可以判断电流总是从电刷b流出后经过用电器，再从电刷a流入，所以电刷a的电势总是比b的电势低，故A正确；
B．当线圈转到图示位置时，线圈中产生的电动势达到最大值，故B错误；
C．设线圈沿轴线方向的长度为L1，垂直于轴线方向的长度为L2，当线圈平面在图示位置时，线圈两条边切割磁感线产生感应电动势大小相同，根据法拉第电磁感应定律可得该发电机产生电动势的最大值为
故C正确；
D．该发电机产生的是正弦交变电流，其电动势的最大值是有效值的倍，故D错误。
故选AC。
10．BD
【解析】
【详解】
根据变压器的原、副线圈的电流跟匝数成反比，可知原、副线圈的电流之比为，电流表测原线圈的电流因为交流电能通过电容器，所以电流表测得的电流比副线圈的电流小，两电流表的示数之比不为，故A错误；原线圈电压的有效值，所以，故B正确；只增大原线圈输入交流电的频率，副线圈的两端的电压不变，由于交流电的频率增大，电容器的容抗减小，副线圈的电流增大，则电流表的示数也增大，电流表的示数不变，故C错误；滑片下移时，变阻器电阻变小，电流表的示数增大，副线圈的电路总电阻减小，副线圈的电流增大，则电流表的示数也增大，故D正确.
【方法技巧】
处理含容抗电路的思路
（1）首先明确影响容抗大小的因素：电容越大，频率越大，容抗越小.
（2）其次明确电容器对电流的作用：电容的作用是“通交流、隔直流、通高、阻低”.
（3）明确电容的连接方式.
11．（1）80V（2）（3）256W（4）0.08C
【解析】
【详解】
(1)在图示位置时,电动势有最大值,所以此发电机电动势最大值为:
(2)电动势的瞬时值:
感应电流函数表达式为:
(3)电流的有效值
则输出功率：
(4) 从图示位置转过900的过程中，
解得
12．（1）400A，20A；（2）1：20；（3）240：11
【解析】
【分析】
【详解】
(1)输电线损耗功率
P线=100×4% kW=4kW
又P线=I22R线，输电线电流
I2=I3=20 A
发电机输出电流即原线圈中输入电流
(2) 原副线圈中的电流比等于匝数的反比，所以
(3)所以
，U3=U2-U线=5000-20×10 V=4800 V
所以
13．(1)20A(2) ；(3)
【解析】
【详解】
画出输电的示意图
（1）输电线中的功率损失为:
化简可得得：
（2）由公式，可得升压变压器的副线圈两端的电压为：
升压变压器的原副线圈的匝数比为:
降压变压器得到的电压为：
由题意可知降压变压器的副线圈的电压为：
降压变压器的原副线圈的匝数比为:
（3）可供 “22040”的白炽灯正常工作的盏数为：(盏)
14．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）升压变压器原、副线圈的匝数比为
（2）输送电流取决于输电电压及输送功率，有
而输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关，即
联立解得
降压变压器原线圈上的电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
15．(1) I2=0.5A , n2=100匝 (2) I1 =1/22A , P=10W
【解析】
【详解】
（1）灯泡恰好都能正常发光，副线圈的电压为20V，根据n1：n2=U1：U2得：
匝；
副线圈电流
（2）根据原副线圈的功率相等得：原线圈输入功率10W；
原线圈的电流
；
答案第1页，共2页
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