第三章 交变电流与远距离输电 单元测试（Word版含答案）

第三章、交变电流与远距离输电
一、选择题（共15题）
1．如图所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以角速度ω匀速转动，线圈的电阻不计，理想变压器副线圈并联两个一模一样的灯泡A、B，现灯泡B发生断路，下列说法正确的是（电表均为理想电表）（　　）
A．电压表示数变大 B．电流表示数变大
C．灯泡A亮度变亮 D．灯泡A亮度不变
2．如图所示，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。线框通过导线与电阻构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，下列说法正确的是（　　）
A．线框通过图中位置瞬间，线框中的电流方向由A到B
B．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大
C．线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大
D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来的倍
3．在如图所示的两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V；若分别在c、d与g、h的两端加上110V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为（　　）
A．220V，220V B．220V，110V C．110V，110V D．220V，0
4．如图所示有一台交流发电机E，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处的用户供电，输电线的总电阻为R。的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。若的输入电压一定，当用户消耗的电功率变小时；下列判断正确的是（　　）
A．变小，变大 B．不变，变小
C．变小，变小 D．变大，变大
5．关于正弦交流电的以下说法正确的是
A．在一个周期内，交流电的方向改变一次
B．若交流电的最大值为5A，则其最小值为-5A
C．用交流电流表或交流电压表测交流电流或电压时，指针来回摆动
D．一般交流电器设备上标出的额定电压值指的是有效值
6．随着科技的进步，温室气体逐渐增多，造成全球变暖，人们开始意识到节能减排的重要性。如图甲所示为某款家用式变频空调，其内部的交流变频器可以在一定范围内调节供电频率，从而改变交流电动机的转速。变频空调开始工作时，当室内温度降至设定温度后，交流电动机处于低速持续运转状态，维持室温基本不变，从而达到节能减排的效果。如图乙所示为变频空调的内部结构简图，其理想变压器的原、副线圈的匝数分别为、，电压表为理想交流电表。若因交流变频器的作用使得输出电压的频率增大为原来的2倍，下列说法正确的是（交流变频器可视为交流发电机）（　　）
A．理想变压器副线圈的输出电压变为原来的2倍
B．若没有交流变频器，则电压表的示数为
C．穿过原、副线圈的磁通量之比为
D．穿过原、副线圈的磁通量之比为
7．一理想变压器的原线圈A、B两端接入电压为u = 3sin314t V的交变电流．原线圈匝数n1 =100匝，副线圈匝数n2 =200匝，则 ( )
A．将击穿电压为6V的电容器接在C、D两端，能正常工作
B．把电磁打点计时器接在C、D两端，打点周期为0.01s
C．把额定电压为6V的小灯泡接在C、D两端，小灯泡能正常工作
D．把交流电压表接在C、D两端时，电压表读数为8.48V
8．如图为某同学设计的一种发电装置。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角a均为，磁场均沿半径方向。N匝矩形线围abcd的边长ab=cd=L、bc=ad=2L。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（　　）
A．矩形线围每转动一周，电流方向改变一次
B．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式
C．线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小
D．外接电阻上电流的有效值
9．远距离输电要采用（　　）
A．与发电厂电压相同输电 B．低压输电 C．高压输电 D．都可以
10．如图所示，两个相同的灯泡(电阻不随温度变化)，分别接在理想变压器的原、副线圈上，已知原、副线圈的匝数比，电源电压为U，电流为I．则
A．通过灯泡B的电流为I/2
B．灯泡B两端的电压为U/2
C．灯泡A、B的电功率之比为2：1
D．两灯泡A、B的电压之比为1：2
11．如图所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T。若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡，测得a、b两点间的电压为20V，则可知：从中性面开始计时，当时，穿过线圈的磁通量的变化率约为 (　　)
A．1.41Wb/s B．2.0Wb/s
C．14.1Wb/s D．20.0Wb/s
12．钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的测量仪表之一，其工作部分主要由一只电流表和电流互感器组成。电流互感器铁心制成活动开口，且成钳形，用手柄来控制开合，图1图2为此电流表的实物图和内部结构图，则下列说法正确的是（　　）
A．测量电流时，需要断开电路将此钳形电流表串接在电路中
B．钳口是否闭合紧密对电流的测量值不会有影响
C．钳形电流表测电流时相当于降压变压器
D．如果通电导线在钳形口多绕几圈，则电流测量值会变大
13．如图所示电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=6:1, L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻．当原线圈两端接有如图所示的交流电时,三只灯泡都能发光.如果保持原线圈两端的电压最大值不变,而将其频率变为原来的2倍,下列说法中正确的是( )
A．副线圈两端的电压有效值为12V
B．副线圈两端的电压有效值为6V
C．灯泡Ⅱ变亮
D．灯泡Ⅲ变亮
14．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈的输入电压u随时间t变化图像如图乙所示，D为理想二极管，R为电阻箱，当电阻箱阻值R=11Ω时，下列说法正确的是
A．原线圈的输入电压频率为50Hz
B．电阻箱R两端电压的有效值为11V
C．电阻箱R消耗的功率为22W
D．若电阻箱R阻值变小，原线圈中的电流减小
15．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，则（　　）
A．电压表的示数为
B．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A2的示数变小
C．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A1的示数变大
D．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，理想变压器的输入功率变小
二、填空题
16．有一交变电流如图所示，则由此图象可知该交流电的周期是_____，峰值是_____．
17．某交变电压随时间的变化规律如图所示，则此交变电流的频率为________Hz．线圈转动的角速度是________rad/s．若将此电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V．
18．如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为，则图（a）中L1的功率为________； 图（b）中L1的功率为________
19．一交流电流的图像如图所示，由图可知，该交变电流周期为______，用电流表测该电流示数为______，若该交流电流通过的电阻时，电阻消耗的电功率为______。
综合题
20．一台发电机输出功率为2000kW，电压为4000V，经升压变压器向远方输电。输电线路总电阻为r=800Ω，到目的地经降压变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（每个灯泡的额定电压220V、额定功率40W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的4%，升压变压器、降压变压均为理想变压器，求：
(1)升压变压器原、副线圈匝数比是多少？
(2)有多少盏灯泡能正常发光？
21．如图所示，电阻不计的矩形线圈abcd共N=100匝，边长分别为lab=0.3m和lbc=0.4m，处于磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中，线圈转轴OO＇与磁场方向垂直，转速，通过滑环和电刷对外供电，外电路电阻R=60Ω，求：
(1)电压表V的示数U；
(2)电阻R上的电功率P。
22．如图所示是一种电风扇减速器电路。通过改变开关S跟0~5间的6个触点的接触，实现对电风扇电动机M的转速控制。请说明它的调速原理。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．发电机产生正弦交流电，电动势最大值
电动势的有效值
所以电压表示数不变，故A错误；
B．灯泡B发生断路后，电阻变大，电流变小，电流表示数变小，故B错误；
CD．灯泡A电压不变，亮度不变，故C错误，D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．边AB和CD切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流由B指向A，故A错误；
BC．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量为零，感应电动势最大，感应电流也最大，通过电阻的电流瞬时值最大，故B错误，C正确；
D．据可知，ω增大一倍，Em也增大一倍，感应电动势的有效值也增大一倍，根据可知，通过电阻电流的有效值也增大一倍，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
对变压器，根据可得
对滑动变阻器来说，当间接上电压时，间电压
故选B。
4．C
【详解】
AB．用户消耗的电功率变小，由于是理想变压器，则P3也会变小；由于T1的输入电压U1一定时，U2也不变，则P2必须变小，线路上的电流变小，导致电阻R消耗的功率也变小，电阻两端电压也变小，所以U3变大，U4变大，故AB错误；
CD．由于两变压器均是理想的，所以输入功率与输出功率相等，用户消耗的电功率变小，由于是理想变压器，则P3也会变小；由于T1的输入电压U1一定时，U2也不变，则P2必须变小，故C正确，D错误；
故选C。
5．D
【详解】
A、在一个周期内交流电的方向只改变两次．故A错误．
B、正弦交流电压的最大值为5A，最小值不是﹣5A，是零．故B错误．
C、交流电流表和交流电压表测量的是有效值．指针是固定不变的；故C错误；
D、交流电器设备上标出的电压和电流值都是指有效值．故D正确．
6．A
【详解】
A．交流变频器输出电压的频率增大为原来的2倍，由
可知，原线圈的输入电压变为原来的2倍，由
可知，副线圈的输出电压变为原来的2倍，故A正确；
B．若没有交流变频器，原线圈输入电压为，又，则电压表的示数为，故B错误；
CD．根据变压器的原理可知，原、副线圈中的磁通量是相同的，所以穿过原、副线圈的磁通量之比为，故CD错误。
故选A。
7．C
【详解】
试题分析：由A、B端电压表达式知原线圈电压最大值为 3V，根据理想变压器原副线圈电压比与匝数成正比知副线圈电压最大值为6V，大于电容器击穿电压，故电容器不能正常工作，选项A错误；由表达式知角速度，交流电周期T=，故打点周期为0.02s；根据正弦交流电有效值为最大值的知副线圈电压有效值为6V，故额定电压为6V的小灯泡能正常工作，选项C正确；接在C、D两端的电压表示数也是有效值6V，故选项D错误；
8．D
【详解】
A．矩形线围每转动一周，电流方向改变两次，选项A错误；
B．两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直，线圈切割磁感线时，感应电动势不变，是方波式交流电，故B错误；
C．线圈切割磁感线时，bc、ad边的运动速度为
感应电动势为
解得
感应电流
bc边所受安培力的大小
选项C错误；
D．一个周期内，通电时间
则
解得
故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
为了降低输电过程中电能的损失，远距离输电要采用高压输电，故C正确，ABD错误。
故选C。
10．D
【详解】
通过电灯的电流分别为变压器原、副线圈的电流,根据电流之比等于匝数的反比可知：，通过灯泡B的电流为：；因为是相同的两只灯泡，所以两端的电压比等于电流比，故两灯泡A、B的电压之比为：；因为是相同的两只灯泡，消耗的功率比等于电流的平方比：；因为B灯电压为副线圈输出电压，则原线圈电压是：，而A灯电压：，由于A灯跟原线圈串联在电源电压U上，即：，所以：，故选项D正确，A、B、C错误．
11．B
【详解】
一个匝数为10匝的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T，若用交流电压表测得a、b两点间的电压为20.0V，所以
从中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
当时，
所以时线圈的磁通量的变化率
故选B。
12．D
【详解】
A．钳形电流表通过打开铁芯将导线圈入其中，不需要断开电路，故A错误；
B．若钳口未闭合，则会出现漏磁，原副线圈的磁通量不同造成测量值变小，故B错误；
C．该电表原线圈为单匝，是升压变压器，故C错误；
D．若原线圈多绕几圈，则n1增大，副线圈电流增大，最终导致电流测量值增大，故D正确。
故选D。
13．BD
【详解】
原线圈电压有效值为36V，由
可知，输出电压有效值为6V，频率变化，但峰值不变，输出电压有效值不变，A错B对；根据电感线圈对交变电流的阻碍作用随着电压的频率的增大而增大，电容对交变电流的阻碍作用随着电压的频率的增大而减小，可知C错；D对；
14．AC
【详解】
A项：由图可知，，，故A正确；
B项：原线圈电压的有效值为：，由变压比可知，副线圈两端的电压，由于二极管具有单向导通，由电流的热效应可知，，解得：，故B错误；
C项：由热功率可知，电阻箱R消耗的功率为22W，故C正确；
D项：若电阻箱R阻值变小，由于原线圈电压不变和变压器匝数比不变，所以副线圈的电压不，所以副线圈电流变大，则原线圈电流变大，故D错误．
故选AC．
15．BD
【详解】
A．根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为220V，所以副线圈的电压的最大值为22V，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为V=22V，所以A错误；
B．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的阻值变大，电路的总电阻减大，由于电压是由变压器决定的，输出的电压不变，所以电流变小，电流表A2的示数变小，所以B正确；
C．由于变压器的输入和输出的功率是相等的，副线圈的电流减小，电压不变，所以输出的功率要减小，输入的功率也要减小，而电路的电压不变，所以输入的电流要减小，电流表A1的示数变小，所以C错误；
D．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的阻值变大，由可知，理想变压器的输出的功率变小，所以输入功率也要变小，所以D正确；
故选BD。
16． 0.8s 4A
【详解】
解：由此图象可知它的周期是0.8s；由图可知它的峰值是4A．
故答案为0.8s；4A
17． 50 100π 200
【详解】
由图象可知此正弦交变电压的峰值Um＝200 V，周期T＝0．02 s，频率f＝＝50 Hz；ω＝＝ rad/s＝100π rad/s．电容器的耐压值指的是交变电压的瞬时值，因此将该电压加在电容器上，电容器的耐压值不应小于200 V．
18． 9P
【详解】
由题意可知，两种情况下变压器输入功率为均为2P．设灯泡L2、L3的电压为U，电流为I，电阻为R，则有．根据电压与匝数成正比可知，两种情况下变压器的输入电压均为3U，根据输入功率和输出功率相等可知，变压器输入电流为I．所以图（a）中L1的功率为；图（b）中L1的功率为；
19． 0.01 10 1000
【详解】
交变电流周期为0.01s
电流表示数为
电阻消耗的电功率为
20．(1)1：50；(2)4.8x104
【详解】
(1)设升压变压器的输入电压为U1，输入电流为I1，输出电压为U2，输出电流为I2，则由P=I1U1得
I1=500A
因为
ΔP=4%P
又
ΔP=
所以
I2=10A
则
N1：N2=I2：I1=1：50
(2)用户得到的功率P用=96%P，则
P用=NPL
得
N=4.8x104(盏)
21．(1)240V；(2)960W
【详解】
(1)由题意可知，线圈的角速度
ω=2πn
线圈的感应电动势最大值
电压表V的示数
(2)电流
电阻R上的电功率
P=UI=960W
22．见解析
【解析】
当开关S接在触点“0”点时电路断路，风扇不转；当开关S接触点“1”时，电感线圈没有接入电路，此时风扇转速最大；当开关接在触点2、3、4、5时，线圈接入电路部分感抗依次越来越大，电动机分担电压越来越小，电动机M功率越来越小，因此风扇转速越来越小。
答案第1页，共2页