第三章 交变电流 基础巩固综合练习题 （word版含答案）

交变电流
一、单选题
1．如图所示的四个图中，使用的仪器是电压互感器。（　　）
A． B．
C． D．
2．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1 ，原线圈输入的交流电如图乙所示，电阻R = 22 Ω ，则（　　）
A．交流电的频率为100 Hz
B．t = 0.005 s时电压表的读数为22V
C．t = 0.01 s时电流表读数为1 A
D．该变压器原线圈的输入功率为22 W
3．一个接在交流电路中的理想变压器，它的初级线圈中的交流电和次级线圈中的交流电一定具有相同数值的物理量是（　　）
A．电流强度 B．电压 C．匝数 D．功率
4．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是（　　）
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率减小
5．如图所示为一交流电压随时间变化的图像，每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定，根据图中数据可得，此交流电压的有效值为（　　）
A．6V B．V C．V D．V
6．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是（　　）
电流的大小变化，方向不变，不是交变电流
B．电流的大小不变，方向变化，是交变电流
C．电流的大小和方向都变化，是交变电流
D．电流的大小和方向都不变，是直流电
7．一矩形金属线圈共10匝，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动，产生交变电流的电动势为，对于这个交变电流的说法正确的是（　　）
A．此交变电流的频率为
B．此交变电流电动势的有效值为
C．时，线圈平面与中性面重合，此时磁通量为零
D．耐压为的电容器能够在该交变电路中使用
8．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．t=0.01 s时穿过线框的磁通量最小
B．该交变电动势的瞬时值表达式为
C．电动势瞬时值为22V时，线圈平面与磁感线的夹角为
D．从计时时刻开始转过过程的平均电动势为22V
9．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值不变的正弦交流电，副线圈接灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时S断开。现接通S，以下说法正确的是（　　）
A．M、N两端输出电压U减小
B．等效电阻R的电压增大
C．灯泡L1的电流增大
D．电流表的示数减小
10．一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内并与磁场方向垂直，产生的交变电压u随时间t变化关系如图所示，则（　　）
A．时，线圈处于中性面位置
B．该交变电压有效值是
C．该交流电经过电子电路处理可以变为直流电
D．该交流电频率是
11．将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率，采用特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。设某电厂经升压后输电电压为U，输电电流为I，输电线的电阻为r不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上损耗的功率为UI B．输电线上损耗的功率为
C．输电线上损失的电压为U D．输电线上损失的电压为Ir
12．关于下列器材的原理和用途，正确的是（　　）
A．变压器可以改变交变电压和频率
B．电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速
C．真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
13．交流电源与电阻R1、R2及理想交流电压表按图甲所示的方式连接，R1=20Ω，R2=10Ω，交流电压表的示数是20V，图乙是交流电源输出电压u随时间t变化的图像，则（　　）
A．通过R1的电流i1随时间t变化的规律是i1=2cos10πt（A）
B．通过R1的电流i1随时间t变化的规律是i1=2sin10πt（A）
C．R2两端的电压u2随时间t变化的规律是u2=20cos10πt（V）
D．R2两端的电压u2随时间t变化的规律是u2=20sin10πt（V）
14．如图所示为远距离输电示意图，其中升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器。降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为5:2，输电线路的总电阻r=25Ω，其余导线电阻不计，L1、L2是电阻恒为44Ω、额定电压为220V的两个相同的灯泡。升压变压器T1的原线圈两端所加电压μ=100（V），当开关S1闭合S2断开时，灯泡L1正常发光，则（　　）
A．灯泡的额定功率为1000W
B．输电线路损失的电功率为100W
C．升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为2：5
D．若开关S1和S2都闭合时，则灯L1和L2均正常发光
二、多选题
15．下列关于交变电流与直流电的说法中，正确的是（　　）
A．若电流大小做周期性变化，则不一定是交变电流
B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变
C．交变电流一定是按正弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化
16．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻不计，外接灯泡的电阻为，理想电压表与灯泡并联。则下列判断正确的是（　　）
A．时，线圈位置与中性面垂直
B．时,电压表读数为
C．灯泡的电功率为
D．e随变化的规律为
17．如图所示的电路中，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是（　　）
A．a、b端接稳恒电流，灯泡能发光
B．a、b端接交变电流，灯泡能发光
C．a、b端接交变电流，只增大电容器的电容，灯泡亮度增大
D．a、b端接交变电流，只增大交变电流的频率，灯泡亮度增大
18．如图甲所示，变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙所示。则以下说法中正确的是（ ）
A．电压表的示数为36V
B．电流表的示数为2A
C．四只灯泡均能正常发光
D．变压器副线圈中的交变电流的频率为100Hz
19．“西电东送”就是把煤炭、水能、风能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源，输送到电力紧缺的东部沿海地区。如图是远距离输电的电路示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈匝数比为，发电厂输出电压为，输出功率为，升压变压器和降压变压器之间输电线总电阻为，下列说法正确的是（　　）
A．若用户获得的电压也为，则
B．用户获得的电压可能大于
C．当用户用电器总电阻增大时，输电线上损失的功率增大
D．输电线上损失的功率为
三、实验题
20．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中
（1）为了确保实验的安全，下列做法正确的是________
A．为了保证人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12V
B．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．为了保证多用表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
（2）某实验小组通过实验，记录的数据如下表：
原线圈匝数（匝） 100 200 400 400
副线圈匝数（匝） 400 400 200 800
原线圈两端的电压
副线圈两端的电压
通过分析实验数据可得出的实验结论是________________________________。
21．某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）下列说法正确的是_______。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
（2）一位同学实验时，观察两个线圈的导线，发现粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端，所接电源为“”挡位，测得副线圈的电压为。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是___________。
A．原线圈导线比副线圈导线粗
B．学生电源实际输出电压大于标注的“”
C．原线圈实际匝数与标注“800”不符，应大于800匝
D．副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝
E．变压器的铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合
（3）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，如图所示。
①图中，硅钢片应平行于___________。
A．平面　　B．平面
C．平面　　D．平面
②这样设计的原因是___________。
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
四、解答题
22．某水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250V．通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V．要求在输电线上损失的功率控制为5 KW．请你设计两个变压器的匝数比．为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流是多少 输电线上通过的电流是多少
（2）输电线上损失的电压是多少 升压变压器输出的电压是多少
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少
23．如图所示，在匀强磁场中有一个“” 形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度大小B=T，方向竖直向下,线框的CD边长为20cm、CE、DF长均为10cm，转速为50r/s，若从图示位置开始计时:
（1）写出线框中感应电动势随时间变化的瞬时值表达式.
（2）若线框电阻r=3,再将AB两端接入一个“6V，12W”的小灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际消耗功率多大？(设小灯泡的阻值不变)
24．如图所示，有一单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动，边、的长度分别为和，轴分别通过和的中点，线圈的总电阻为r，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，并通过电刷与阻值为R的定值电阻连接。求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）线圈平面由图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时值的表达式；
（3）电阻R的电功率。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
电压互感器是把高电压通过变压器变为低电压后再测量，通过匝数比可求高电压的电压数值。所以应该为测电压的接法，一根接火线，一根接零线。所以ABC错误，D正确。
本题选D。
2．D
【详解】
A．由图像可知，交流电的周期为0.02s，有
故A错误；
B．理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，故副线圈的电动势有效值为
t = 0.005 s时电压表的读数为
电压表的读数为22V。故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律，有
根据变压器原副线圈电流与匝数的定量关系，有
故C错误；
D．该变压器原线圈的输出功率为
故D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【分析】
本题考查对理想变压器的认识。
【详解】
理想变压器输入功率等于输出功率，电流、电压和匝数不一定相同。故ABC错误，D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A．根据图像中交流电周期为0.02s，可知
故A正确；
B．根据变压器匝数比与原副线圈电压比的关系，有
代入数据，可得
副线圈输出电压的最大值为
根据最大值和有效值的关系，有
故B错误；
C．P向右移动时，不影响原、副线圈的匝数，所以原、副线圈的电流比不变。故C错误；
D．P向右移动时，负载电阻变小，副线圈电压不变，根据功率的定义式，有
可知变压器的输出功率增加。故D错误。
故选A。
5．B
【解析】
【详解】
设此交流电压的有效值为U，根据等效热值法可得
解得
故选B。
6．A
【解析】
【详解】
由图可知电流的大小变化，方向不变，不是交变电流。
故选A。
7．B
【解析】
【详解】
A．根据
可知，该交流电的频率为
故A错误；
B．该正弦交流电的最大值为，则有效值为
故B正确；
C．通过表达式可得t=0时，电动势为零，则此时线圈处在中性面上，磁通量最大，故C错误；
D．230V小于该交流电的最大值为，所以耐压为230V的电容器不能在该交变电路中使用，故D错误。
故选B。
8．C
【解析】
【详解】
A．由图象知，t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，故A错误；
B．由图可知，该交变电动势的最大值
周期为
则
该交变电动势的瞬时值表达式为
故B错误；
C．由瞬时值表达式
可知，当
时，有
则可知线圈平面与磁感线的夹角为，故C正确；
D．从计时时刻开始转过过程的平均电动势
又有
联立方程，解得
故D错误。
故选C。
9．B
【解析】
【详解】
A．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，A错误；
BC．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电流减小，灯泡L1变暗，B正确，C错误；
D．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也变大，D错误；
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
D．由图可知，该交流电的周期为0.04s，故频率为25Hz，D错误；
A．时，交变电压达到最大值，此时线圈平行于磁场，即与中性面垂直，A错误；
B．该正弦交流电的峰值为10V，故有效值为
B错误；
C．该交流电经过电子电路处理可以变为直流电，C正确。
故选C。
11．D
【解析】
【详解】
AB．输电线上损耗的功率为
故AB错误；
CD．输电线上损失的电压为
故C错误，D正确。
故选D。
12．D
【解析】
【详解】
A．变压器可以改变交变电压和电流，不改变频率，故A错误；
B．电子感应加速器是利用环形感应电场对电子进行加速，故B错误；
C．真空冶炼炉的工作原理是炉内的金属导体内产生涡流使其熔化，故C错误；
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用，故D正确。
故选D。
13．A
【解析】
【详解】
CD．电压表的示数是电压的有效值，即R2两端的电压的有效值为20V，由题图乙可知，交流电源输出电压随时间按照余弦规律变化，所以R2两端的电压的最大值为20V， CD错误；
AB．电路中的电流的有效值为
则电路中电流的最大值为
两电阻串联，通过R1、R2的电流相等，由题图乙可知
交流电源输出电压按照余弦规律变化，则通过R1的电流i1随时间t变化的规律是
B错误A正确。
故选A。
14．B
【解析】
【详解】
A．灯泡的额定功率
故选项A错误；
B．通过电灯的电流
根据理想变压器原、副线圈电流关系可得输电线路的电流为
所以输电线路损失的电功率为
故选项B正确；
C．升压变压器原线圈两端电压
升压变压器原线圈的电流
所以升压变压器原、副线圈匝数之比为
故选项C错误；
D．若开关和都闭合时，电路的总电阻减小，总电流增大，通过输电线路损失的电压增大，所以电灯两端的电压降低，两电灯均不能正常发光，故选项D错误。
故选B。
15．ABD
【详解】
A．若电流大小做周期性变化，则不一定是交变电流，还要方向做周期性变化，A正确；
B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变，B正确；
C．交变电流不一定是按正弦规律变化的，C错误；
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化，D正确。
故选ABD。
16．BC
【解析】
【详解】
A．由图乙知，时，线圈中产生的电动势的瞬时值为零，此时磁通量变化率为0，磁通量最大，线圈位置与中性面重合，故A错误；
B．由图乙知，感应电动势的最大值，电压表读数为有效值，由于发电机线圈内阻不计，则电压表读数为电动势的有效值，即
故B正确；
C．灯泡的电功率为
故C正确；
D．由图乙知，周期T=002s，解得
则e随t变化的规律为
故D错误。
故选BC。
17．BCD
【详解】
AB．当a、b端接稳恒直流电时，电路不通，电容器相当于断路，灯泡不亮；当a、b端接交变电流时，电路通，灯泡亮，A错误，B正确。
C．a、b端接交变电流，交变电流频率固定的情况下，电容器的电容越大，容抗越小，灯泡越亮，C正确。
D．a、b端接交变电流，电容固定的情况下，交变电流的频率越高，电容器的容抗越小，灯泡越亮，D正确。
故选BCD。
18．BC
【解析】
【详解】
ABC．由输入端交变电压u的图象，可求出有效值36V，由原、副线圈匝数之比3：1，可得原、副线圈的电压之比3：1，电流之比1：3，设灯泡两端电压为U，所以
U+3U=36V
则
U=9V
因此原线圈电压为27V，副线圈电压为9V，四只灯泡均能正常发光．电流表的读数为
由上可知，电压表示数为27V，电流表示数为2A，故A错误，BC正确；
D．变压器副线圈两端交变电流的频率50Hz，故D错误。
故选BC。
19．BD
【解析】
【详解】
A．升压变压器副线圈两端的电压为
若用户获得的电压也U1，则降压变压器的输入电压为
由于输电线上有电压损失，故
即
故A错误；
B．只要降压变压器原副线圈匝数比合适，用户获得的电压可能大于U1，故B正确；
C．当用户用电器总电阻增大时，降压变压器副线圈中电流减小，输电线中电流减小，输电线上损失的功率减小，故C错误；
D．由题意可知，副线圈中的电流为
损失的功率为
联立解得
故D正确。
故选BD。
20． D 在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比
【详解】
（1）A．变压器改变的是交流电压，因此为了保证人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12V，A错误；
BC．实验通电前必须要先检查电路是否正确，通电时用手接触裸露的导线、接线柱等，会将人体并联入电路中，导致所测数据不准确，同时也有安全隐患，BC错误；
D．使用多用电表测电压时，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，D正确。
故选D。
（2）分析每组实验数据，可知与的值近似相等，可得出的实验结论是，在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。
21． CDF B D B
【解析】
【详解】
（1）A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，让副线圈上得到较低的电压，选项A错误；
B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，选项B错误；
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，选项C正确；
D．为确保安全，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，选项D正确；
E．变压器开始正常工作后，铁芯是不导电的，把电能是由原副线圈的电磁感应原理将电能输送到副线圈，选项E错误；
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，选项F正确。
故选CDF。
（2）A．副线圈匝数少，则电流大，则副线圈导线比原线圈导线粗，选项A错误；
B．学生电源实际输出电压大于标注的“”，所以副线圈电压为4.2V，选项B正确；
C．根据
若原线圈实际匝数与标注“800”不符，应小于800匝，选项C错误；
D．根据
若副线圈实际匝数与标注“400”不符，应大于400匝，选项D错误；
E．若变压器的铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合，则会导致变压器“漏磁”现象严重，则次级电压会小于4V，选项E错误。
故选B。
（3）①变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是增大电阻，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，则硅钢片应平行于平面，故选D；
②这样设计的原因是减小涡流，提高变压器的效率。故选B。
22．（1）25A
（2）
（3）；
【解析】
【详解】
（1）用户得到的功率为；用户得到的电流就是降压变压器的输出电流I用=P用/U用="4.32×102" A
输电线上流过的电流
（2）输电线上损失的电压
升压变压器的输出电压
（3）升压变压器
降压变压器
23．（1）e=10cos100πt(V)
（2）小灯泡不能正常发光，其实际功率是P=8.3(w)
【解析】
【详解】
本题考查的是交流发电机及其产生正弦式电流的原理；交流的峰值、有效值以及它们的关系．
（1）根据线框中感应电动势最大值，求出感应电动势的最大值；由转速求出角速度．图示时刻线圈与磁场平行，初相位为 ．从而写出感应电动势随时间变化的瞬时值表达式．
线框中感应电动势最大值
感应电动势随时间变化的瞬时值表达式为
（2）根据欧姆定律电路中电流的有效值，由灯泡的额定电压与额定功率求出灯泡的电阻，再求解实际功率．
小灯泡的电阻为
电动势有效值为，电路中电流有效值为
小灯泡的额定电流为，所以小灯泡不能正常发光，其实际功率是
答案：（1）线框中感应电动势随时间变化的瞬时值表达式是
（2）小灯泡不能正常发光．小灯泡实际消耗功率是8.3W．
24．（1） ；（2） ；（3）
【解析】
【详解】
（1）根据正弦式交变电流的产生规律可知，线圈感应电动势最大值

（2）则线圈平面由如图所示位置开始计时，t时刻感应电动势瞬时值的表达式
（3）电动势的有效值为
根据欧姆定律，电流为
电阻R的功率
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页