第三章 交变电流 复习与测试 （word版含答案）

第三章复习与测试
一、选择题（共14题）
1．某水电站，用总电阻为3.0Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是4.0×106kW。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
B．输电线上由电阻造成的损失电压为
C．若改用800kV电压输电，则输电线上损失的功率为
D．输电线上损失的功率为，U为输电电压，r为输电线的电阻
2．2019年3月14日，中国家电及消费电子博览会在上海盛大开幕，家电展上有些国家家用电器的额定电压和我国是不同的，例如美国家用电器额定电压值为110V．已知某电源输出的交变电压的表达式为，下列说法正确的是
A．用电压表测该电源的电压，其示数为V
B．将该电压加在110Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为110W
C．交流电的频率为60Hz，电流方向每秒改变60次
D．当时电压表瞬间示数为0V
3．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，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，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则（　　）
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数不变
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
4．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．原线圈的输入功率为 B．电流表的读数为1A
C．电压表的读数为 D．副线圈输出交流电的周期为50s
5．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，．两电表均为理想电表，其中电流表的示数为0. 4A，则
A．电阻中通过的电流的有效值为1A
B．电压表V的示数为20V
C．原线圈的输入功率为40W
D．穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为5：1
6．一交流电压的瞬时值表达式为，下列判断正确的是（　　）
A．该交流电压的频率为50Hz
B．时该交流电压的瞬时值为0
C．用交流电压表测该交流电压，其示数为
D．若将该交流电压加在阻值为的电阻的两端，电阻的发热功率为40W
7．小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数．将发电机与一个标有“6 V，6 W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻．当线圈的转速为n＝5 r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时表达式为(　　)
A．i＝sin 5t(A) B．i＝sin 10πt(A)
C．i＝1.41sin 5t(A) D．i＝1.41sin 10πt(A)
8．如图所示，有一自耦变压器接在稳定的交流电源上，V1、V2为理想电压表。下列说法中正确的是（　 　）
A．若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数变大，V2示数变小
B．若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗的功率变小
C．若P不动，滑片F向下移动时，V1示数不变，V2示数增大
D．若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变小
9．一个单匝矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则（　　）
A．线框交变电动势的最大值为nπBS
B．线框交变电动势的有效值为nπBS
C．从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBS
D．感应电动势瞬时值为e=nπBSsin2nπt
10．如图所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R和两个小灯泡L1、L2，最初电键S是断开的，现闭合电键S，则（ ）
A．副线圈两端电压变大
B．灯泡L1变亮
C．电流表A1示数变大
D．电阻R中的电流变小
11．将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为，让它在磁感应强度为，方向如图所示的匀强磁场中绕轴匀速转动.导线在两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为、电阻为的小灯泡并正常发光电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A．半圆形硬导线的转速为
B．半圆形硬导线的转速为
C．半圆形硬导线从图示位置转的过程中通过小灯泡的电荷量为
D．半圆形硬导线从图示位置转的过程中通过小灯泡的电荷量为零
12．如图所示，矩形线圈的匝数N＝100匝、面积S＝0.02m2，以OO′为轴在磁感应强度为B＝0.5T的匀强磁场中以ω＝100 rad/s的角速度匀速转动，电路中灯泡的电阻R＝5Ω，氖泡在两端电压达到60V时开始发光，不计矩形线圈的电阻，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为100V
B．灯泡的电功率为1000W
C．线圈中的最大磁通量为1Wb
D．S闭合时，在线圈转动一周的时间内氖泡会发光两次
13．如图所示，一根总电阻为R的导线弯成宽度和高度均为d的“半正弦波”形闭合线框．竖直虚线之间有宽度也为d、磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于线框所在的平面．线框以速度v向右匀速通过磁场，ab边始终与磁场边界垂直．从b点到达边界开始到a点离开磁场为止，在这个过程中
A．线框中的感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向
B．ab段直导线始终不受安培力的作用
C．平均感应电动势为
D．线框中产生的焦耳热为
14．如图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4：1，原线圈两端接入一正弦式交流电源，副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表。下列结论正确的是（　　）
A．若电压表示数为6V，则输入电压的最大值为
B．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的示数减小到原来的一半
C．若输入电压不变，电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍
D．若保持电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍
二、综合题
15．普通交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接．图中电流互感器ab一侧线圈的匝数为5，cd一侧线圈的匝数为500．
为使电流表能正常工作，ab应接__________；（填“MN”或“PQ”）
如果某次测量中电流表的示数为2A，高压输电线上的电流为_________A．
16．某发电站的输出功率为 104 kW，输出电压为 4 kV，通过理想变压器升压后向125 km 远处用户供电．已知输电线的电阻率为 ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是______，如果用户用电器的额定电压为 220 V，所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是______.
17．下列各情况中，线圈都以角速度绕图中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。
18．在如图丙所示电路中先后通过如图甲、乙所示的电流，回路中电阻为R，求回路中电流有效值分别为多少。
19．如图所示，边长分别为10cm和20cm的矩形线圈，匝数为100，内阻为，在匀强磁场中绕轴匀速转动，已知磁感应强度，线圈转动的角速度为，线圈和阻值为的电阻相连接。
(1)开关S断开时，求电压表的示数；
(2)开关S闭合时，R正常工作，求R的额定功率；
(3)若将电阻换成激发电压和熄灭电压均为的霓虹灯，则在一个周期内，霓虹灯被点亮的时间是多少？
20．如下图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100、电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按下图乙所示正弦规律变化．求：
(1)交流发电机产生的电动势最大值；
(2)电路中交流电压表的示数．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．由P=UI可得，用500kV电压输电时输电线上的电流
故A正确；
B．输电线上由电阻造成的损失电压
U=IR=8000A×3.0Ω=24000V=24kV
故B错误；
C．改用800kV电压输电时，线路中的电流
输电线上损失的功率
P=I′2R=50002×3W=1.5×107W=1.5×104kW
故C错误；
D．输电线上损失的功率为 ，U应为线路上损失的电压，r为输电线的电阻，故D错误。
故选A。
2．B
【详解】
A.由于正弦交变电压的最大值为110V，所以有效值为110V，电压表显示的是有效值为110V，选项A错误；
B.将该电压加在110Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为：，选项B正确；
C.由，得，矩形线圈在匀强磁场中每转一圈，电流方向改变两次，故电流方向每秒改变120次，选项C错误；
D.当时，，但电压表示数为有效值110V，选项D错误．
3．C
【详解】
AB．保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由
知U2不变，当P向上滑动时，R变大，由
I2＝
知I2减小，I1减小，故电流表的读数变小，选项AB错误；
CD．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由
知U2增大，由
I2＝
知I2增大，I1增大，故电流表的读数变大，选项C正确，D错误。
故选C。
4．B
【详解】
C．电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为220V，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端电压有效值为110V，电压表的读数为110V，C错误；
A．根据可知流过电阻R的电流为2A，所以负载消耗的功率为220W，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为220W，A错误；
B．由理想变压器原、副线圈电流与线圈匝数成反比可知，电流表的读数为1A，B正确；
D．由交变电压瞬时值表达式可知，ω=π rad/s，周期T=2s，D错误。
故选B。
5．B
【详解】
A、根据原副线圈的电流关系可以得到：
有：
故A错误；
B、电压表的读数为的电压，即为：
故B正确；
C、负载功率为：
原副线圈功率相等，有：
故C错误；
D、理想变压器穿过原、副线圈的磁通量的变化率相等，即穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为，故D错误．
6．D
【详解】
A．该交流电压的频率为
A错误；
B．时
B错误；
C．交流电压表测量的是电压的有效值，又交流电压的峰值，则
C错误；
D．若将该交流电压加在阻值为的电阻的两端，电阻的发热功率为
D正确。
故选D。
7．D
【详解】
电流有效值为，电流的最大值为，根据得rad/s，电路中电流的瞬时值表达式为，故ABC错误，D正确；
8．D
【详解】
AB．设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；若F不动，根据变压比公式
输入电压U1不变，即V1示数不变，则输出电压U2也不变；滑片P向上滑动时，电阻R变小，根据闭合电路欧姆定律，干路电流变大，故小灯泡的电流变大，其电压和功率均增加；电阻R的电压，由于电流增加，故电压减小，电压表V2读数减小；故AB错误；
CD．若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式
由于n2减小，故输出电压U2也减小；根据闭合电路欧姆定律，干路电流变小，故小灯泡的电流变小，灯泡消耗的功率减小，V2的示数也变小；故C错误，D正确；
故选D。
9．B
【详解】
AD．线框交变电动势的最大值为
Em=BSω=2nπBS
产生的感应电动势瞬时值为
e=2nπBSsin 2nπt
故A、D错误；
B．该线框交变电动势的有效值为
E=nπBS
故B正确；
C．线框中的平均感应电动势为
E==4nBS
故C错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．由于输入的电压的大小和变压器的匝数比不变，所以变压器的输出的电压始终不变，故A错误；
B．当S接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，所以电阻R上消耗的电压变大，由于输出的电压不变，所以灯泡L1的电压减小，故灯泡L1变暗，故B错误；
C．当S接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，而变压器的匝数比不变，所以原线圈中的电流增大，故C正确；
D．当S接通后，原线圈电路的总电阻减小，总电流变大，故D错误；
故选C。
11．A
【详解】
AB、转动的半圆形导线切割磁感线，产生感应电动势直接给灯泡供电，因灯泡此时正常发光，则其功率为P、电阻为r，设线圈转速为n，则感应电动势的有效值 ，由P＝ 得，求得，A对，B错；
CD、线圈从图示位置转90°的过程中通过灯泡的电荷量
故C、D错．
故选A
12．BD
【详解】
A．电压表的示数为
故A错误；
B．灯泡的电功率为
故B正确；
C．线圈中的最大磁通量为
故C错误；
D．感应电动势的最大值为
则一个周期内氖泡发光两次，故D正确。
故选BD。
13．AD
【详解】
从b点到达边界开始到a点离开磁场为止，在这个过程中穿过线圈的磁通量先增加后减小，根据楞次定律可知，线框中的感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，选项A正确；
因直线ab部分和磁场垂直，故当ab中有感应电流时，ab受到安培力的作用，选项B错误；
从b点到达边界开始到a点离开磁场为止，在这个过程中穿过线圈的磁通量从零开始增大，最后又变为零，故磁通量的变化量为零，平均感应电动势为零，选项C错误；
感应电动势的最大值为,因线圈切割磁感线的有效长度按正弦规律变化，故产生的是正弦交流电，则线框中产生的焦耳热为
选项D正确；故选AD.
14．AD
【详解】
A．若电压表示数为6V，则输入电压的有效值为
因此其最大值为，选项A正确；
B．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则输出电压也增加到原来的2倍，电流表示数应增加到原来的2倍，选项B错误；
C．若输入电压不变，电阻的阻值增加到原来的2倍，则输出电流减小到原来的一半，输出功率减小到原来的一半，输入功率等于输出功率，也减小到原来的一半，选项C错误；
D．若保持电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出电压也增大到原来的2倍，则由可知输出功率增加到原来的4倍，选项D正确。
故选AD。
15． （1）MN （2）200
【详解】
电流互感器的作用是使大电流变成小电流，所以Iab＞Icd
利用变压器工作原理
所以输入端ab接MN，输出端cd接PQ；如果某次测量中电流表的示数为2A，高压输电线上的电流为
16． 1∶25 4800:11
【详解】
（1）远距离输电的示意图，如图所示：
导线电阻：R线=ρ
代入数据得：R=40Ω
升压变压器副线圈电流：I2=I线
又I2R线=4%P
解得：I2=100A
根据P=U2I2
得：U2=100 kV
根据变压比公式，有：
（2）降压变压器的输入电压为：U3=U2-I2R线=96kV
由，
得：
17．产生交表电流的条件是线圈绕垂直于匀强磁场的转轴做匀速圆周运动。左上图，转轴与磁场平行，线圈在转动的过程中，线圈里始终没有磁通量，没有感应电流；右上图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流；左下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流，右下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交表电流。
18．，
【详解】
根据交流电的有效值的定义得，通入题图甲所示交流电时有
解得
通入题图乙所示交流电时有
可得
19．(1)120V；(2)540W；(3)
【详解】
若以线圈从中性面位置开始转动的时刻为时刻，则产生正弦式交变电流
代入数据得
(1)开关S断开时，电压表示数为
(2)开关S闭合时，R正常工作，通过R的电流为
所以其额定功率是
(3)由
可得
则
所以可作出的图像，如图所示。
图中在正、负半周期内，各有一段时间电压大于，由
得
所以一个周期内霓虹灯被点亮的时间为
20．(1) (2)
【详解】
（1）线圈转动的角速度为：
产生的最大感应电动势为：
（2）产生的感应电动势的有效值为：
根据闭合电路的欧姆定律得：电压表的示数为答案第1页，共2页