第三章 交变电流 单元质量测试卷（Word版含答案）

第三章 交变电流 单元质量测试卷
一、单选题
1．（2021·江西·高三阶段练习）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈两端接在发电机的输出端，发电机产生的电动势的瞬时值表达式为。当用电设备发生变化时，发现理想电压表V的示数降低了，理想电流表A的示数增加了，则发电机的内阻为（　　）
A． B． C． D．
2．（2022·广东·高三专题练习）如图为模拟市区用户供电的示意图。U0是电网电压，可视为不变。R1为电网至变压器的电缆电阻，R2是变压器至用户间电缆电阻，R是用电器的等效电阻。变压器为理想变压器。当用户端的用电器增加时，则下列说法正确的是（　　）
A．R1电功率减小 B．R2电功率减小
C．电压表示数不变 D．电流表示数增大
3．（2021·北京市延庆区教育科学研究中心高二期中）“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区。为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的功率将减少到原来的（　　）
A． B． C． D．
4．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt（V），则（　　）
A．该交变电流的频率为10Hz
B．该电动势的有效值为10V
C．电路中理想交流电流表的示数为A
D．若将“10V　100μF”的电容器并联在发电机两端，则电容器可能被击穿
二、多选题
5．（2022·全国·高三专题练习）理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片，原线圈两端接在电压为U的交流电源上。则（　　）
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
6．（2022·广东·高三专题练习）如图所示，交流发电机两输出端的电压为。理想变压器的原、副线圈匝数分别为、。原线圈中接一阻值为的电阻，副线圈中接一阻值为的电阻，两个交流电流表和交流电压表均为理想电表。当开关S闭合电路正常工作时，交流电流表的读数为，交流电流表的读数为，交流电压表V的读数为，下列关系正确的是（　　）。
A． B．
C． D．
7．（2021·贵州贵阳·高三开学考试）如图所示，在水平面内有一个光滑匀质金属圆环，圆环总电阻为，质量为，半径为。其右侧空间有磁感应强度为，方向垂直纸面向里的匀强磁场。圆环以水平向右的初速度进入磁场，圆环全部进入时恰好静止。则此过程中（　　）
A．通过圆环导线截面的电荷量为
B．通过圆环导线截面的电荷量为
C．圆环中产生的焦耳热等于
D．圆环中产生的焦耳热等于
8．（2021·贵州贵阳·高三开学考试）如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡供电，小灯泡正常发光，如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则（　　）
A．小灯泡的亮度不变
B．小灯泡的亮度变暗
C．原、副线圈两端电压的比值不变
D．通过原、副线圈电流的比值变小
9．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，空间中分布着磁感应强度大小为B的匀强有界磁场，EF是其左边界，一面积为S的n匝圆形金属线框垂直于磁场放置，圆形线圈的圆心O在EF上，若线框以角速度ω绕EF匀速转动，并从图示位置开始计时，则（　　）
A．t=时，线框中的感应电流最小
B．t=时，穿过线框的磁通量最大
C．线框中产生的交变电动势的最大值为nBSω
D．线框中产生的交变电动势的有效值为nBSω
10．（2021·全国·高二专题练习）如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙曲线a、b所示，则（　　）
A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D．曲线b表示的交变电动势最大值为10 V
11．（2021·全国·高二专题练习）如图甲所示，将阻值为R＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，交流电流表串联在电路中测量电流的大小。对此，下列说法正确的是（　　）
A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5 sin（200πt） V
B．电阻R消耗的电功率为1.25 W
C．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为0.707 A
D．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为
三、填空题
12．（2021·福建·福州市第十中学高二期中）如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（L=1mH，C=200pF），结合线圈和电容器的主要功能，可知该电路的输出端就只有_____________（填“直流”或“交流”）和_____________（填“高频”或“低频”）电流。
13．（2021·福建·福州第十五中学高二期末）风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量，目前处于世界领先地位，图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示如图乙所示，该交变电流的线圈两端电压瞬时值表达式为______V，线圈两端电压的有效值为______V。
14．（2021·福建三明·高二期末）家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则该交流电的电压有效值为___________。若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为___________。
四、解答题
15．（2022·江西·临川一中实验学校高二期末）如图，矩形线圈的边长l1＝50cm，l2＝30cm，匝数n＝100，线圈电阻r＝10，在磁感应强度B＝0.20T的匀强磁场中绕OO′轴以角速度＝100rad/s匀速转动，外电路电阻R＝90。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）通过电阻R的电荷量q；
（2）电阻R上所产生的热量Q。
16．（2021·湖北·高二阶段练习）如图所示，一小型发电机内有N=100匝的矩形线圈，线圈面积S=0.10m2，线圈总电阻r=1Ω。线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω=50πrad/s，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.1T，外电路电阻R=9Ω，求：
（1）线圈转动时产生的感应电动势的最大值；（计算结果可保留π）
（2）理想电压表的示数。（计算结果可保留根号和π）
17．（2021·全国·高二课时练习）一台发电机的结构如图所示，N、S是永久磁铁的磁极。M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙形成沿半径方向的磁场。若从图示位置开始计时，取此时的电动势为正值，请画出线圈中感应电动势e随时间t变化的图象。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
根据理想变压器的电压比关系
可推得
副线圈的输出电压降低，则原线圈的输入电压降低
发电机的输出电压降低
由理想变压器的电流比关系可得
联立可得
故选A。
2．D
【解析】
A．将R2和R等效在变压器的原线圈上为，对原线圈电路由全电路欧姆定律有
用户端的用电器增加时，R减小，则减小，则变压器的原线圈电路的电流增大，故R1电功率由增大，故A错误；
D．根据变压器线圈匝数与电流比关系可知，增大则有增大，即电流表示数增大，故D正确；
B．R2消耗的电功率要增大，B错误；
C．变压器原线圈电压为
电流增大，则减小，根据变压比知副线圈电压减小，又R2分压增加，则电压表示数减小，C错误；
故选D。
3．B
【解析】
根据
得
则输电导线损失的功率
输出电压提高到原来的10倍，则损失的功率变为原来的，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．C
【解析】
A．由可得
故A错误；
B．由Em＝10V可知其有效值为
故B错误；
C．交流电表的示数为有效值，所以理想交流电流表的示数为
故C正确；
D．路端电压的最大值为
其电压值小于“10V　100μF”电容器的击穿电压，所以电容器不能被击穿，故D错误。
故选C。
5．AC
【解析】
AB．在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定，因此保持Q的位置不动，变压器输出电压不变。将P向上滑动时，副线圈电路总电阻增大，则变压器输出电流减小，变压器输入电流也减小，电流表的读数变小，故A正确，B错误；
CD．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，变压器输出电压变大，变压器输出电流变大，变压器输出功率变大；变压器的输入功率等于输出功率，变压器输入电压不变，则变压器输入电流变大，电流表的读数变大，故C正确，D错误。
故选AC。
6．BC
【解析】
A．由变压器的电压与匝数关系可得
由题意可知
，
故
A错误；
B．由变压器的电流与匝数关系可得
B正确；
C．由欧姆定律可得
C正确；
D．由能量守恒可得
由于
对比可知
D错误。
故选BC。
7．AC
【解析】
AB．通过圆环导线截面的电荷量为
选项A正确，B错误；
CD．由能量关系可知，圆环中产生的焦耳热等于
选项C正确，D错误。
故选AC。
8．BD
【解析】
ABC．降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，根据数学规律可知，分子与分母减小相同的数据时，比值一定会增大，故原副线圈减小相同的匝数后，匝数之比变大，根据
因此电压之比变大；输出电压减小，故小灯泡变暗，AC错误B正确；
D．匝数之比变大，根据
故通过原、副线圈电流的比值变小，D正确。
故选BD。
9．AD
【解析】
A．当 时，即 时，线框回到图示位置，此时的感应电流最小，磁通量最大，A正确；
B．当 ，即 时，线圈转到与图示垂直位置，此时磁通量为零，B错误；
C．线框中产生的交变电动势的最大值为
C错误；
D．线框中产生的交变电动势的有效值为
D正确；
故选AD。
10．ACD
【解析】
A．从题图中看出，t＝0时刻a、b曲线上产生的感应电动势均为0，因此线圈平面与中性面重合，选项A正确；
B．从图中可以看出a、b曲线的周期分别为Ta＝0.04s，Tb＝0.06s，曲线a、b对应的线圈转速之比
选项B错误；
C．曲线a所表示的频率
选项C正确；
D．线圈转动时产生的感应电动势最大值
Em＝BSω
又
na∶nb＝3∶2
因此
ωa∶ωb＝3∶2
可推出
Ema∶Emb＝3∶2
结合图像，计算出曲线b表示的交变电动势最大值为10 V，选项D正确。
故选ACD。
11．ACD
【解析】
A．由图乙可知电流的最大值Im＝0.5 A，T＝0.01 s，所以
电阻R两端电压的最大值为
因此电阻R两端电压变化规律的函数表达式为
A正确；
B．图乙中电流的有效值
电阻R消耗的电功率为
B错误；
C．当线圈的转速提升一倍时，根据
可知最大值提升一倍，所以电流表的示数为
C正确；
D．图丁电流大小不变，有效值 ，所以图乙中交变电流与图丁所示电流相比较，其有效值之比为，D正确。
故选ACD。
12． 直流 低频
【解析】
[1][2]电感器对直流无阻碍，对交流电有阻碍作用，根据
XL=2πLf
知，自感系数很小，频率越低，感抗越小，所以阻碍作用为：通低频，阻高频。
电容器不能通过直流，而交流电通过电容器，根据
知电容C越小，频率越低，容抗越大，所以阻碍作用为：通高频，阻低频。
因此电路的主要作用是阻高频、通低频，输出低频交流电和直流电；
13．
【解析】
[1]根据乙图可知电压的周期为，则角速度为
故电压的瞬时表达式为
[2]图乙可读电压的最大值为12V，故有效值为
14． 110 1210
【解析】
[1]根据有效值的概念可知
解得
U=110V
[2]若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为
15．（1）q＝0.03C；（2）Q＝J
【解析】
（1）当线圈由图示位置转过90°的过程中，磁通量的变化量为
线圈转动的周期为
线圈由图示位置转过90°需要的时间为
该过程中，平均感应电动势为
平均感应电流为
通过电阻R的电荷量为
（2）感应电动势的最大值为
感应电动势的有效值为
感应电流的有效值为
电阻R上所产生的热量为
16．（1）Em=50πV；（2）
【解析】
（1）线圈转动时产生的感应电动势的最大值
Em=NBSω
解得
Em=50πV
（2）线圈转动时产生的感应电动势的有效值
根据串联电路分压原理可知，理想电压表的示数
解得
17．见解析
【解析】
由于切割磁感线部分的线圈时刻与磁感线垂直，所以电动势不变；由图可知，经过周期后，电动势方向改变。则线圈中感应电动势e随时间t变化的图象如下
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页