第三章交变电流单元综合练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第三章交变电流单元综合练（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-29 04:35:25 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 第三章 交变电流 单元综合练
一、单选题
1．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20:1，图中电表均为理想电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L1和L2是两个完全相同的灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是（ ）
A．若L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小
B．电压表的示数为5V
C．交流电压的频率为100Hz
D．当照射R的光强增大时，电流表的示数变大
2．近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示。环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器。如图乙所示的环形变压器原线圈匝数匝，副线圈接一个“，”的照明电灯L，电压表与电流表均为理想交流电表。原线圈所接正弦式交流电源的电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值。此时，照明电灯恰好正常发光。则（ ）
A．该交流电的方向每秒改变50次
B．副线圈匝数约为34匝
C．此时电流表的读数为
D．若副线圈两端再并联多个规格与L完全相同的照明电灯，则每个电灯都不能正常工作
3．如图所示，ab为理想自耦变压器输入端，接入正弦交流电，为线圈的滑动触头，调节位置可以改变cd输出端匝数，输出端的指示灯L与一小段线圈并联，cd端接入滑动变阻器R，调节位置可以改变R的接入阻值，开关处于闭合状态，两表为理想交流电表，以下说法正确的是（ ）
A．若断开开关S，指示灯将熄灭
B．仅向下滑动，ab端输入功率变小
C．仅向下滑动，ab端输入功率变小
D．仅向下滑动，电压表示数不变，电流表示数变大
4．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副，线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10：1和1：10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（ ）
A．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，线路输送电功率为110kW
B．若保持发电机输送功率一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗功率增加
C．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压减少
D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
5．远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsin ωt的交流电源。若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（ ）
A． B．
C． D．
6．如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2= 55∶4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表V的读数为64V
B．灯泡L两端电压的有效值为32V
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数减小
D．由图乙可知交流发电机转子的角速度为100πrad/s
7．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为，则（ ）
A．时，线圈平面垂直于磁感线 B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
8．近年来，手机无线充电功能为人们提供了很大便利。如图甲所示为充电原理示意图：充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使靠近的手机内的感应线圈产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时（电流由a流入时方向为正），下列说法正确的是（ ）
A．感应线圈中产生的是恒定电流
B．t1时刻，感应线圈中电流的瞬时值最大
C．t1~t3时间内，c点电势高于d点电势
D．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反
9．如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴OO′以一定的转速匀速转动，同时给外电阻R供电。取线框处于中性面时开始计时，则流过电阻的电流图像，下列正确的是（ ）
A． B．
C． D．
10．一个电热器接在220V直流电路中，功率为1kW。若把它接在交流电路中，使其功率仍为1kW，则交流电路的电压峰值为（ ）
A．220V B．220V C．V D．380V
11．如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电厂输出功率增加了。下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数不变，电压表的示数增大
B．电流表、的示数均减小
C．输电线上损失的电压增加了
D．输电线上损失的功率增加了
12．实验室中手摇发电机的原理如图所示，两磁体间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为，发电机的矩形线圈绕轴以角速度匀速转动。已知线圈的匝数为，的边长为，的边长为，线圈的总电阻为，外接小灯泡的电阻为，其余电阻不计，则通过小灯泡的电流为（ ）
A． B． C． D．
13．如图所示，高铁的供电流程是将高压或经过牵引变电所进行变压，降至，通过接触网上的电线与车顶上的受电器进行接触而完成受电，机车最终获得的电力使高铁机车运行，下列回答正确的是（ ）
A．若电网的电压为，则变压所的变压器原、副线圈匝数比
B．若电网的电压为，则变压所的变压器原、副线圈匝数比
C．如果高铁机车的电动机输出机械功率为，电机效率为90%，则牵引变电所到机车间的等效电阻为
D．如果高铁机车的电动机输出机械功率为，电机效率为90%，则牵引变电所到机车间的等效电阻为
14．如图所示，理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大）D1与电阻R1串联、理想二极管D2和电阻R2串联，然后并联接入理想变压器的副线圈中，电阻R1＝R2＝R。变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈接入电压为U0的正弦交流电，图中的电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（ ）
A．若电阻R1上的电流有效值为I1，则电流表的示数为I1
B．若R1两端的电压有效值为U1，电压表示数为U1
C．副线圈上的电流有效值是电阻R1上电流的两倍
D．原线圈的输入电压是电阻R1两端电压的4倍
15．如图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连,变压器原、副线圈匝数分别为500匝和1000匝,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁体转动,转速与风速成正比,某一风速时,变压器原线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示,则（ ）
A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
B．电压表V1的示数是100 V
C．断开开关K,电压表V2的示数是0
D．风速加倍时,变压器原线圈的瞬时值表达式为
二、填空题
16．判断下列说法的正误．
（1）正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零。( )
（2）交变电流的有效值就是一个周期内的平均值。( )
（3）一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的。( )
（4）交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值。( )
17．当原线圈电压、原线圈匝数不变时，副线圈电压与副线圈匝数成______比。当原线圈电压、副线圈匝数不变时，副线圈电压与原线圈匝数成______比。
18．理想变压器正常工作时，原、副线圈中，每匝线圈中磁通量的变化率、交变电流的频率都相同。( )
19．一交流电压瞬时值表达式为，将该交流电压加在一阻值为22Ω的电阻两端，并联在该电阻两端的交流电压表的示数为______V，与电阻串联的交流电流表的示数为______A．流过电阻的电流方向每秒改变______次。如果将该交流电加在一个电容器两端，要使电容器不被击穿所选的电容器耐压值应不小于______V。
三、解答题
20．手摇发电机的实物模型如图甲所示，其工作原理可简化为图乙，匀强磁场的磁感应强度大小为T，矩形线圈的总电阻为0.5Ω、匝数为20匝、面积为0.15m2，可绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。将这台手摇发电机接在理想变压器的原线圈上，副线圈接有规格为“220V、88W”的灯泡，如图丙所示。现在匀速摇动发电机，使灯泡正常发光。已知理想变压器的原、副线圈匝数之比为1：5，电压表为理想交流电压表，其余电阻均不计。求：
（1）理想交流电压表的示数U1；
（2）手摇发电机匀速转动的角速度ω。
21．假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则：
（1）线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？
（2）线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？
22．一台发电机产生的正弦式交变电流的电动势最大值是400V，线圈匀速转动的角速度是100πrad/s，写出瞬时电动势的表达式。在1s内电流方向改变多少次？
23．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈的边长，匝数，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接，现使线圈绕过和边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电动势瞬时值的表达式；
（2）求通过电阻R的电流有效值I；
（3）求线圈转动电阻R上产生的热量Q。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．当L1的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，选项A错误；
B．原线圈接入电压的最大值是220V，所以原线圈接入电压的有效值是
U=220V
理想变压器原、副线圈匝数比为20：1，所以副线圈电压是11V，所以V的示数为11V，选项B错误；
C．由图乙知
T=0.02s
所以频率为
选项C错误；
D．R阻值随光强增大而减小，根据知副线圈电流增加，根据知副线圈输出功率增加，根据能量关系，原线圈输入功率也增加，则原线圈电流增加，所以电流表A的示数变大，选项D正确。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
A．交流电周期为
内包含50个周期，方向改变100次，故A错误；
B．输入电压的有效值
照明点灯正常发光，副线圈的电压
根据
可知
匝
故B错误；
C．根据
解得
故C正确；
D．输入电压不变，匝数比不变，副线圈输出电压不变，并联的每盏灯均正常工作，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A．指示灯L与一小段线圈并联，不经过开关S，故不论开关S是否闭合，L都不会熄灭，故A错误；
B．仅向下滑动，滑动变阻器R的接入阻值变小，而cd两端电压不变，由
是可知，滑动变阻器消耗的电功率变大，输出功率变大，则ab端输入功率变大，故B错误；
C．仅向下滑动，根据电压比
可知，cd两端电压变小，由
可知，滑动变阻器消耗的电功率变小，输出功率变小，则ab端输入功率变小，故C正确；
D．仅向下滑动，电压表示数不变，cd端电压变小，由欧姆定律可知，电流表示数变小，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得
解得
U2＝2200V，I2＝100A
所以线路输送的电功率为
P＝U2I2＝2200×100W＝220kW
故A错误；
B．输电线损耗的功率为
若保持P不变，输电电压U2增大，则ΔP减小，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律有
U3＝U2﹣I2r
根据理想变压器变压和变流规律有
设用户端总电阻为R，则有
联立解得
若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗电压为
ΔU＝I2r
所以ΔU 增大，故C错误；
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
升压变压器T的原线圈两端电压的有效值为
U1＝
由变压关系可得
＝
则
U2＝
因为输送电功率为P，输电线中的电流为
I2＝＝
则输电线上损失的电功率为
ΔP＝I22（2r）＝
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，原线圈输入电压有效值为440V，根据
=
可得副线圈电压为32V，交流电压表V的示数为有效值，即为32V，A错误；
B．设灯泡L两端电压的有效值为U′，灯泡的阻值为r，交变电流的周期为T，根据交变电流有效值的定义有
= T
解得
U′ = 22.6V
B错误；
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器阻值减小，则由欧姆定律可知，电流表A2示数增大，因为理想变压器输入功率与输出功率相等，所以电流表A1示数也增大，C错误；
D．根据
ω = = = 100π（rad/s）
可知，交流发电机转子的角速度为100πrad/s，D正确；
故选D。
7．D
【解析】
【详解】
A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A错误；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．由图像可得在t=1.5s时，通过线圈的磁量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，C错误；
D．感应电动势的最大值为
有效值为
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为
D正确。
故选AD。
8．C
【解析】
【详解】
A．励磁线圈中通有如图所示的交变电流时，感应线圈中产生的电流也在变化，不是恒定电流，故A错误；
B．t1时刻，励磁线圈中电流图像的斜率为零，所以感应线圈中电流瞬时值也为零，故B错误；
C．t1~t2时间内，由楞次定律可知，此时感应电流产生的磁场方向应与励磁线圈产生的磁场方向相同，所以电流应从d流向c，t2~t3时间内，电流仍然从d流向c，感应线圈是电源，电源内部电流由负极流向正极，所以c点电势高于d点电势，故C正确；
D．感应线圈中的电流方向可以由楞次定律判断，当励磁线圈中电流减小时，感应电流的方向与励磁线圈的电流方向相同，故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
发电机的矩形线框在匀强磁场中匀速转动，并且取线框处于中性面时开始计，所以产生的是正弦式交流电，但图中是换向器给外电阻R供电，使始终有电流流过电阻，但流过电阻的电流方向不发生变化。
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
根据交流电有效值的定义可知，若交流电和恒定电流在一段时间内产生的热量相同，该直流电的电压即为交流电的有效值，故该交流电的有效值为220V，正弦式交流电的最大值是有效值的倍，则知电压的峰值为。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
AB．由于发电厂输出电压恒为U，根据理想变压器的规律，对于升压变压器
故电压表的示数不变，发电厂输出功率增加了，则发电厂输出电流增加了
根据理想变压器的规律，对于升压变压器
示数增加了
由于示数增加，示数也将增加，降压变压器的输入电压将减少
故示数也将减小，A、B错误；
C．根据欧姆定律，输电线上损失的电压增加了
C正确；
D．输电线上损失的功率增加了
由于未知，故无法计算，D错误。
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
线圈中感应电动势的最大值为
电动势有效值
电流
故选D。
13．D
【解析】
【详解】
AB．若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为
若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为，故AB错误；
CD．若高铁机车功率为，根据
则电流
牵引变电所至机车间的等效电阻
故C错误，D正确。
故选D。
14．B
【解析】
【详解】
AC．设副线圈的输出电压为U，输出电流为I，根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
解得原线圈的输入电压为
根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比可得
则原线圈的电流为，则输出功率为
由对称性可知两电阻功率相等，所以每个电阻的功率为，则有
解得每个电阻上的电流的有效值为
综上所述可知，若电阻R1上的电流有效值为，副线圈的电流
则电流表的示数为，故AC错误；
BD．若R1两端的电压有效值为U1，根据
解得
根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
解得原线圈的输入电压为
故B正确，故D错误。
故选B。
15．D
【解析】
【详解】
A．通过题图乙可知变压器原线圈两端电压的最大值为,周期,永磁体转动的角速度
则电压的瞬时值表达式为
,
故A错误;
B．电压表V1测量的是变压器原线圈两端电压的有效值
故B错误;
C．电压表V2测量的是理想变压器副线圈的输出电压,与有无负载无关,根据
得电压表V2的示数
故C错误;
D．风速加倍时,角速度ω加倍,根据
可知产生的感应电动势加倍,变压器原线圈两端电压加倍,变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
故D正确。
故选D。
16． 错误 错误 错误 正确
【解析】
略
17． 正比 反比
【解析】
【详解】
略
18．正确
【解析】
【分析】
【详解】
[1]理想变压器正常工作时，原、副线圈共用一组铁芯，则每匝线圈中磁通量的变化率、交变电流的频率都相同。此说法正确。
19． 110 5 100
【解析】
【分析】
【详解】
[1]并联在该电阻两端的交流电压表的示数为
[2]与电阻串联的交流电流表的示数为
[3]交流电的频率为
则流过电阻的电流方向每秒改变100次。
[4]如果将该交流电加在一个电容器两端，要使电容器不被击穿所选的电容器耐压值应不小于。
20．（1）44V；（2）15rad/s
【解析】
【详解】
（1）由于灯泡正常发光，副线圈电压的有效值
U2=220V
根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，有
解得理想交流电压表的示数
U1=44V
（2）副线圈中电流的有效值
根据理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，有
交流发电机的电动势的有效值
交流发电机线圈转动时产生感应电动势的最大值
解得
ω=15rad/s
21．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
【详解】
（1）根据右手定则可知各个过程的电流方向为
转动过程 电流方向
甲→乙 B→A→D→C
乙→丙 B→A→D→C
丙→丁 A→B→C→D
丁→甲 A→B→C→D
（2）线圈转到乙或丁位置时线圈中的感应电流最大。线圈转到甲或丙位置时线圈中感应电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面。
22．400sin100πt(V)，100次
【解析】
【详解】
由e=Emsinωt，得
e=400sin100πt(V)
由于
即每秒钟会出现50个周期，而每个周期里电流方向改变两次，故每秒钟电流方向改变100次。
23．（1）；（2）0.71A；（3）
【解析】
【详解】
（1）线圈产生感应电动势的最大值
得
线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电动势瞬时值的表达式
（2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值
通过电阻R的电流的有效值
得
（3）电阻R上产生的热量
得
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20:1，图中电表均为理想电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L1和L2是两个完全相同的灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是（ ）
A．若L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小
B．电压表的示数为5V
C．交流电压的频率为100Hz
D．当照射R的光强增大时，电流表的示数变大
2．近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示。环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器。如图乙所示的环形变压器原线圈匝数匝，副线圈接一个“，”的照明电灯L，电压表与电流表均为理想交流电表。原线圈所接正弦式交流电源的电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值。此时，照明电灯恰好正常发光。则（ ）
A．该交流电的方向每秒改变50次
B．副线圈匝数约为34匝
C．此时电流表的读数为
D．若副线圈两端再并联多个规格与L完全相同的照明电灯，则每个电灯都不能正常工作
3．如图所示，ab为理想自耦变压器输入端，接入正弦交流电，为线圈的滑动触头，调节位置可以改变cd输出端匝数，输出端的指示灯L与一小段线圈并联，cd端接入滑动变阻器R，调节位置可以改变R的接入阻值，开关处于闭合状态，两表为理想交流电表，以下说法正确的是（ ）
A．若断开开关S，指示灯将熄灭
B．仅向下滑动，ab端输入功率变小
C．仅向下滑动，ab端输入功率变小
D．仅向下滑动，电压表示数不变，电流表示数变大
4．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副，线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10：1和1：10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（ ）
A．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，线路输送电功率为110kW
B．若保持发电机输送功率一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗功率增加
C．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压减少
D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
5．远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsin ωt的交流电源。若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（ ）
A． B．
C． D．
6．如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2= 55∶4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表V的读数为64V
B．灯泡L两端电压的有效值为32V
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数减小
D．由图乙可知交流发电机转子的角速度为100πrad/s
7．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为，则（ ）
A．时，线圈平面垂直于磁感线 B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
8．近年来，手机无线充电功能为人们提供了很大便利。如图甲所示为充电原理示意图：充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使靠近的手机内的感应线圈产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时（电流由a流入时方向为正），下列说法正确的是（ ）
A．感应线圈中产生的是恒定电流
B．t1时刻，感应线圈中电流的瞬时值最大
C．t1~t3时间内，c点电势高于d点电势
D．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反
9．如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴OO′以一定的转速匀速转动，同时给外电阻R供电。取线框处于中性面时开始计时，则流过电阻的电流图像，下列正确的是（ ）
A． B．
C． D．
10．一个电热器接在220V直流电路中，功率为1kW。若把它接在交流电路中，使其功率仍为1kW，则交流电路的电压峰值为（ ）
A．220V B．220V C．V D．380V
11．如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电厂输出功率增加了。下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数不变，电压表的示数增大
B．电流表、的示数均减小
C．输电线上损失的电压增加了
D．输电线上损失的功率增加了
12．实验室中手摇发电机的原理如图所示，两磁体间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为，发电机的矩形线圈绕轴以角速度匀速转动。已知线圈的匝数为，的边长为，的边长为，线圈的总电阻为，外接小灯泡的电阻为，其余电阻不计，则通过小灯泡的电流为（ ）
A． B． C． D．
13．如图所示，高铁的供电流程是将高压或经过牵引变电所进行变压，降至，通过接触网上的电线与车顶上的受电器进行接触而完成受电，机车最终获得的电力使高铁机车运行，下列回答正确的是（ ）
A．若电网的电压为，则变压所的变压器原、副线圈匝数比
B．若电网的电压为，则变压所的变压器原、副线圈匝数比
C．如果高铁机车的电动机输出机械功率为，电机效率为90%，则牵引变电所到机车间的等效电阻为
D．如果高铁机车的电动机输出机械功率为，电机效率为90%，则牵引变电所到机车间的等效电阻为
14．如图所示，理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大）D1与电阻R1串联、理想二极管D2和电阻R2串联，然后并联接入理想变压器的副线圈中，电阻R1＝R2＝R。变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈接入电压为U0的正弦交流电，图中的电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（ ）
A．若电阻R1上的电流有效值为I1，则电流表的示数为I1
B．若R1两端的电压有效值为U1，电压表示数为U1
C．副线圈上的电流有效值是电阻R1上电流的两倍
D．原线圈的输入电压是电阻R1两端电压的4倍
15．如图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连,变压器原、副线圈匝数分别为500匝和1000匝,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁体转动,转速与风速成正比,某一风速时,变压器原线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示,则（ ）
A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
B．电压表V1的示数是100 V
C．断开开关K,电压表V2的示数是0
D．风速加倍时,变压器原线圈的瞬时值表达式为
二、填空题
16．判断下列说法的正误．
（1）正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零。( )
（2）交变电流的有效值就是一个周期内的平均值。( )
（3）一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的。( )
（4）交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值。( )
17．当原线圈电压、原线圈匝数不变时，副线圈电压与副线圈匝数成______比。当原线圈电压、副线圈匝数不变时，副线圈电压与原线圈匝数成______比。
18．理想变压器正常工作时，原、副线圈中，每匝线圈中磁通量的变化率、交变电流的频率都相同。( )
19．一交流电压瞬时值表达式为，将该交流电压加在一阻值为22Ω的电阻两端，并联在该电阻两端的交流电压表的示数为______V，与电阻串联的交流电流表的示数为______A．流过电阻的电流方向每秒改变______次。如果将该交流电加在一个电容器两端，要使电容器不被击穿所选的电容器耐压值应不小于______V。
三、解答题
20．手摇发电机的实物模型如图甲所示，其工作原理可简化为图乙，匀强磁场的磁感应强度大小为T，矩形线圈的总电阻为0.5Ω、匝数为20匝、面积为0.15m2，可绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。将这台手摇发电机接在理想变压器的原线圈上，副线圈接有规格为“220V、88W”的灯泡，如图丙所示。现在匀速摇动发电机，使灯泡正常发光。已知理想变压器的原、副线圈匝数之比为1：5，电压表为理想交流电压表，其余电阻均不计。求：
（1）理想交流电压表的示数U1；
（2）手摇发电机匀速转动的角速度ω。
21．假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则：
（1）线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？
（2）线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？
22．一台发电机产生的正弦式交变电流的电动势最大值是400V，线圈匀速转动的角速度是100πrad/s，写出瞬时电动势的表达式。在1s内电流方向改变多少次？
23．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈的边长，匝数，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接，现使线圈绕过和边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电动势瞬时值的表达式；
（2）求通过电阻R的电流有效值I；
（3）求线圈转动电阻R上产生的热量Q。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．当L1的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，选项A错误；
B．原线圈接入电压的最大值是220V，所以原线圈接入电压的有效值是
U=220V
理想变压器原、副线圈匝数比为20：1，所以副线圈电压是11V，所以V的示数为11V，选项B错误；
C．由图乙知
T=0.02s
所以频率为
选项C错误；
D．R阻值随光强增大而减小，根据知副线圈电流增加，根据知副线圈输出功率增加，根据能量关系，原线圈输入功率也增加，则原线圈电流增加，所以电流表A的示数变大，选项D正确。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
A．交流电周期为
内包含50个周期，方向改变100次，故A错误；
B．输入电压的有效值
照明点灯正常发光，副线圈的电压
根据
可知
匝
故B错误；
C．根据
解得
故C正确；
D．输入电压不变，匝数比不变，副线圈输出电压不变，并联的每盏灯均正常工作，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A．指示灯L与一小段线圈并联，不经过开关S，故不论开关S是否闭合，L都不会熄灭，故A错误；
B．仅向下滑动，滑动变阻器R的接入阻值变小，而cd两端电压不变，由
是可知，滑动变阻器消耗的电功率变大，输出功率变大，则ab端输入功率变大，故B错误；
C．仅向下滑动，根据电压比
可知，cd两端电压变小，由
可知，滑动变阻器消耗的电功率变小，输出功率变小，则ab端输入功率变小，故C正确；
D．仅向下滑动，电压表示数不变，cd端电压变小，由欧姆定律可知，电流表示数变小，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得
解得
U2＝2200V，I2＝100A
所以线路输送的电功率为
P＝U2I2＝2200×100W＝220kW
故A错误；
B．输电线损耗的功率为
若保持P不变，输电电压U2增大，则ΔP减小，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律有
U3＝U2﹣I2r
根据理想变压器变压和变流规律有
设用户端总电阻为R，则有
联立解得
若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗电压为
ΔU＝I2r
所以ΔU 增大，故C错误；
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
升压变压器T的原线圈两端电压的有效值为
U1＝
由变压关系可得
＝
则
U2＝
因为输送电功率为P，输电线中的电流为
I2＝＝
则输电线上损失的电功率为
ΔP＝I22（2r）＝
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，原线圈输入电压有效值为440V，根据
=
可得副线圈电压为32V，交流电压表V的示数为有效值，即为32V，A错误；
B．设灯泡L两端电压的有效值为U′，灯泡的阻值为r，交变电流的周期为T，根据交变电流有效值的定义有
= T
解得
U′ = 22.6V
B错误；
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器阻值减小，则由欧姆定律可知，电流表A2示数增大，因为理想变压器输入功率与输出功率相等，所以电流表A1示数也增大，C错误；
D．根据
ω = = = 100π（rad/s）
可知，交流发电机转子的角速度为100πrad/s，D正确；
故选D。
7．D
【解析】
【详解】
A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A错误；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．由图像可得在t=1.5s时，通过线圈的磁量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，C错误；
D．感应电动势的最大值为
有效值为
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为
D正确。
故选AD。
8．C
【解析】
【详解】
A．励磁线圈中通有如图所示的交变电流时，感应线圈中产生的电流也在变化，不是恒定电流，故A错误；
B．t1时刻，励磁线圈中电流图像的斜率为零，所以感应线圈中电流瞬时值也为零，故B错误；
C．t1~t2时间内，由楞次定律可知，此时感应电流产生的磁场方向应与励磁线圈产生的磁场方向相同，所以电流应从d流向c，t2~t3时间内，电流仍然从d流向c，感应线圈是电源，电源内部电流由负极流向正极，所以c点电势高于d点电势，故C正确；
D．感应线圈中的电流方向可以由楞次定律判断，当励磁线圈中电流减小时，感应电流的方向与励磁线圈的电流方向相同，故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
发电机的矩形线框在匀强磁场中匀速转动，并且取线框处于中性面时开始计，所以产生的是正弦式交流电，但图中是换向器给外电阻R供电，使始终有电流流过电阻，但流过电阻的电流方向不发生变化。
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
根据交流电有效值的定义可知，若交流电和恒定电流在一段时间内产生的热量相同，该直流电的电压即为交流电的有效值，故该交流电的有效值为220V，正弦式交流电的最大值是有效值的倍，则知电压的峰值为。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
AB．由于发电厂输出电压恒为U，根据理想变压器的规律，对于升压变压器
故电压表的示数不变，发电厂输出功率增加了，则发电厂输出电流增加了
根据理想变压器的规律，对于升压变压器
示数增加了
由于示数增加，示数也将增加，降压变压器的输入电压将减少
故示数也将减小，A、B错误；
C．根据欧姆定律，输电线上损失的电压增加了
C正确；
D．输电线上损失的功率增加了
由于未知，故无法计算，D错误。
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
线圈中感应电动势的最大值为
电动势有效值
电流
故选D。
13．D
【解析】
【详解】
AB．若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为
若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为，故AB错误；
CD．若高铁机车功率为，根据
则电流
牵引变电所至机车间的等效电阻
故C错误，D正确。
故选D。
14．B
【解析】
【详解】
AC．设副线圈的输出电压为U，输出电流为I，根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
解得原线圈的输入电压为
根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比可得
则原线圈的电流为，则输出功率为
由对称性可知两电阻功率相等，所以每个电阻的功率为，则有
解得每个电阻上的电流的有效值为
综上所述可知，若电阻R1上的电流有效值为，副线圈的电流
则电流表的示数为，故AC错误；
BD．若R1两端的电压有效值为U1，根据
解得
根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
解得原线圈的输入电压为
故B正确，故D错误。
故选B。
15．D
【解析】
【详解】
A．通过题图乙可知变压器原线圈两端电压的最大值为,周期,永磁体转动的角速度
则电压的瞬时值表达式为
,
故A错误;
B．电压表V1测量的是变压器原线圈两端电压的有效值
故B错误;
C．电压表V2测量的是理想变压器副线圈的输出电压,与有无负载无关,根据
得电压表V2的示数
故C错误;
D．风速加倍时,角速度ω加倍,根据
可知产生的感应电动势加倍,变压器原线圈两端电压加倍,变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
故D正确。
故选D。
16． 错误 错误 错误 正确
【解析】
略
17． 正比 反比
【解析】
【详解】
略
18．正确
【解析】
【分析】
【详解】
[1]理想变压器正常工作时，原、副线圈共用一组铁芯，则每匝线圈中磁通量的变化率、交变电流的频率都相同。此说法正确。
19． 110 5 100
【解析】
【分析】
【详解】
[1]并联在该电阻两端的交流电压表的示数为
[2]与电阻串联的交流电流表的示数为
[3]交流电的频率为
则流过电阻的电流方向每秒改变100次。
[4]如果将该交流电加在一个电容器两端，要使电容器不被击穿所选的电容器耐压值应不小于。
20．（1）44V；（2）15rad/s
【解析】
【详解】
（1）由于灯泡正常发光，副线圈电压的有效值
U2=220V
根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，有
解得理想交流电压表的示数
U1=44V
（2）副线圈中电流的有效值
根据理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，有
交流发电机的电动势的有效值
交流发电机线圈转动时产生感应电动势的最大值
解得
ω=15rad/s
21．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
【详解】
（1）根据右手定则可知各个过程的电流方向为
转动过程 电流方向
甲→乙 B→A→D→C
乙→丙 B→A→D→C
丙→丁 A→B→C→D
丁→甲 A→B→C→D
（2）线圈转到乙或丁位置时线圈中的感应电流最大。线圈转到甲或丙位置时线圈中感应电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面。
22．400sin100πt(V)，100次
【解析】
【详解】
由e=Emsinωt，得
e=400sin100πt(V)
由于
即每秒钟会出现50个周期，而每个周期里电流方向改变两次，故每秒钟电流方向改变100次。
23．（1）；（2）0.71A；（3）
【解析】
【详解】
（1）线圈产生感应电动势的最大值
得
线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电动势瞬时值的表达式
（2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值
通过电阻R的电流的有效值
得
（3）电阻R上产生的热量
得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页